丰田A25A-FKS(2.5 D-4S)发动机技术介绍

文章来源:汽车动力总成 发布时间:2021-06-15
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这台A25A-FKS(2.5 D-4S)发动机使用了一系列的新技术:冷却系统采用水套垫片,对冷却起到了导流作用,能够在高负载工况时降低排气门附近的温度,降低爆震发生的概率。
Dynamic Force Engine 2.5L的 A25A 系列直列 4 缸引擎包含两款:A25A-FKS和 A25B-FXS,A25A-FKS搭载于传统燃油车型,而A25B-FXS則搭载于混合动力车型。A25A系列发动机热效率由5AR-FE发动机的35%提升至40%,最大马力提升了21匹,达到205马力,最大扭矩提升了15牛米,达到 250牛米。

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这台A25A-FKS(2.5 D-4S)发动机使用了一系列的新技术:冷却系统采用水套垫片,对冷却起到了导流作用,能够在高负载工况时降低排气门附近的温度,降低爆震发生的概率。在避免排气干涉的前提下,缩短了4-2-1排气系统的管路长度,让发动机排气口更加接近三元催化器,同时采用升温更快的的三元催化器来满足暖机工况的排放指标。下面我们就一起来了解这一台A25A-FKS(2.5 D-4S)发动机。

 

发动机气缸体

 

气缸体由铝(轻合金)制成,铸铁衬里被融合到块状材料中,其凹凸不平的外表面提供了持久的连接并改善了散热片。

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DLC涂层作为一种较为常见的PVD涂层,其具有高硬度和高弹性模量、低摩擦因数、耐磨损以及良好的真空摩擦学特性,很适合于作为耐磨涂层,涂覆在汽车零件表面,承受频繁持续的高强度摩擦磨损,能够胜任发动机的内部温度和工作环境,起到提高零件使用性能、延长使用寿命的作用。

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气缸在正面没有进行水冷,因此可以减小模块的总长度。机油和防冻剂的通道汇聚在一起,以实现更好的热传递-冷机的快速预热和高负载下的冷却。气缸之间钻有倾斜的冷却液通道。
 
在水套中安装了垫片,它可以使冷却液在气缸顶部附近更密集地循环,从而改善散热并有助于更均匀地施加热负荷。

 

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曲轴安装时的偏移量为10 mm(汽缸的轴线不与曲轴的纵轴线相交),因此减少了活塞施加到汽缸壁上的力的横向分量,从而减少了磨损。
 
曲轴有7个传统配重和1个带齿轮的配重。曲轴上的齿轮驱动平衡单元,该平衡单元安装在底部的发动机缸体上。发动机配备了高强度连杆和带有特殊树脂涂层的轻质铝制T形活塞。

 

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发动机气缸

 

A25A-FKS(2.5 D-4S)发动机采用了VVT-i系统(可变气门正时-智能),可根据发动机工况平稳地改变气门正时。这是通过使进气凸轮轴相对于驱动链轮旋转70°(A25A)85°(V35A)(曲轴旋转角度)来实现的。电动机用于调节,从而可以在低温或低油压的低发动机转速下有效运行。该驱动器直接从通电时刻开始运行,因此它可以在启动时提供最佳的时间。

 

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VVT-iE(电机驱动型智能可变气门正时系统)是由凸轮轴控制电机总成、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器等组成。凸轮轴控制电机总成由凸轮轴控制电机、摆线减速机构、螺旋盘、连接机构及正时链轮组成。传统液压VVT-i 在低温或低转速时由于低油压和润滑不良而不工作,由电机控制的VVT-iE响应速度更快、控制更精确,而且可实现无级调节,从而改善怠速稳定性和低速平稳性、提高发动机功率和扭矩、降低部分负荷燃油消耗率和改善废气排放。
 
当控制正时提前时,凸轮轴控制电机转速高于凸轮轴,螺旋盘通过减速机构由电机驱动,连接控制销沿螺旋盘向沟槽内侧滑动,使连接机构朝提前的方向旋转凸轮轴盘。当控制正时延迟时,凸轮轴控制电机转速比凸轮轴转速慢,螺旋盘通过减速机构由电机驱动,连接控制销沿螺旋盘向沟槽外侧滑动, 使连接机构朝延迟的方向旋转凸轮轴盘。当电机转速与凸轮轴转速相同时,螺旋盘不转动,连接控制销不移动,气门正时不改变。

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废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR,是将发动机产生废气的一小部分导入进气侧再度燃烧。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程,也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢,这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外,提高废气再循环率会使总的废气流量(mass flow) 减少,因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况,从而使燃烧过程始终处于最理想的情况,最终保证排放物中的污染成份最低。

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可变排量机油泵能够根据发动机润滑和冷却需求调整泵油量,主动控制使机油流和压力满足发动机需求,从而消除过量机油流并降低发动机曲轴上的负载,以便节省燃油。与传统的定量机油泵相比,可变排量机油泵能够在NEDC循环下实现1-2%的节油效果。

 

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代替传统的(压入式)进气阀,使用了特殊的“激光熔覆”阀座。这种阀座比通常的阀座薄得多,可以更好地冷却阀门,使进气口兼容强劲的滚流(燃油消耗性能)和进气流量(输出性能),并可以优化进气口的形状和尺寸。

 

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激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。

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颗粒过滤器(GPF)在2010年代,环境首次对直喷汽油发动机的标准进行了补充,增加了对颗粒物排放的限制。它不影响欧洲标准6以下的版本,但声明符合欧洲标准6d的修改配备了微粒过滤器(GPF)。

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GPF作为前侧排气管的陶瓷结构集成在一侧或另一侧封闭。当气体通过通道的多孔壁时,固体颗粒和灰分沉积在它们的表面上。GPF再生可以称为被动-当行驶条件允许对过滤器进行充分加热时,切断的燃料被激活,干净的空气通过气缸进入排气管,并且氧气氧化积聚的烟尘颗粒。

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注:文章中引用数据和图片来源网络



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