丰田全新3.3T V6涡轮增压柴油发动机(F33A-FTV)技术浅析

文章来源: 汽车动力总成 发布时间:2021-08-10
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丰田全新3.3T V6涡轮增压柴油发动机(F33A-FTV)技术浅析。
全新兰德酷路泽基于TNGA-F平台打造,曾经的5.7L V8自然吸气发动机一去不复返,取而代之的是全新研发的3.5T V6双涡轮增压汽油发动机(代号V35A-FTS),最大功率309kW、最大扭矩650N • m,得益于双涡轮增压器的帮助,其比V8发动机提升了22kW和108N·m;并在低转速下获得更强的动力,以及更好的燃油经济性。还有另一款3.3T V6涡轮增压柴油发动机(227kW、700N·m),代号为F33A-FTV,也是首次出现,这两款发动机均匹配10速自动变速箱。

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1、气缸体与部件

 

这台代号F33A-FTV的3.3T V6涡轮增压柴油发动机的气缸外倾角为90°,这也是丰田首次运用其技术,这样的好吃显而易见:与V8 的统一,较低的发动机高度,缺点是平衡性较差,即使与更传统的 V6 相比也是如此。因此,也是第一次在丰田齿轮上,从曲轴提供复合平衡轴,这使得平衡一阶惯性力矩成为可能。

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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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曲轴由碳钢制成,带有独立的连杆轴颈,感应淬火圆角。后配重是一个单独的部件。连杆由高强度钢制成,带有斜断盖连接器。油底壳由一个巨大的上铝部分和一个钢底壳本身组成。气缸盖带双层冷却套,集成排气歧管。由于这项技术将排气歧管集成于气缸盖内,排气歧管内的热废气能够更好的与缸盖水套进行热交换,这样同时采用发动机冷却水来冷却,那么相当于冷却系统多了一个热源,这样就能更快地实现暖机,减少冷启动造成内部构件的摩擦,使发动机更快地进入高效的工作状态,从而达到降低排放,节省油耗的目的。

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正时驱动是“两级”,喷射泵轴由主滚子链从曲轴驱动,然后头部的凸轮轴由副链驱动。链条张力由液压张紧器保持。头部覆盖有塑料盖,内部有油道,用于润滑摇臂。

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2、进气和排气

 

对可变导叶涡轮增压器(VGT 或 VNT)在低速时以单涡轮模式运行,高速时为双涡轮,导叶的可变几何形状可以在较宽的转速范围内保持最佳增压压力,在高转速时降低背压,并在低转速时增加功率。 在低负载或低速时,驱动器移动控制环,而与其枢轴连接的叶片旋转,叶片部分关闭。进入涡轮的气体速度增加,增压压力增加并且发动机扭矩增加。在高负载或中/高速时,叶片移动到打开位置,从而保持所需的增压压力并降低排气阻力。

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ECV阀开启,涡轮增压器2提前时,模式切换平滑;ABV阀开启时,模式切换快速,空气进入涡轮增压器进气口,涡轮转速迅速上升。双涡轮模式 - ECV 和 IACV 打开以从涡轮增压器 2 向发动机供应空气。在压缩机壳体内制作冷却夹套,以降低空气通道壁的温度并减少沉积物的数量。为了冷却汽车上的增压空气,安装了具有自主液体冷却功能的大型中冷器。

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3、燃油系统/控制

 

共轨燃油系统 - 燃油通过高压泵供应到共轨(共轨),并通过电控喷油器喷入气缸。注射压力为32~270MPa。系统品牌为i-ART

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高压燃油泵- HP5D 型,两腔,带两个控制阀。燃油压力控制是通过计量喷油泵进口处的燃油供应量和通过泄压阀计量排放量来实现的。
 
当凸轮旋转时,它通过推动器向上移动柱塞。如果同时关闭计量阀,则压力增加并且来自泵的燃料进入油轨。ECM 控制计量阀关闭的时间,从而保持燃油轨中所需的压力水平。如果柱塞不受凸轮支撑,它将向下弹回。

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喷嘴- 电磁型。它们使用单独的燃料压力和温度传感器,这使您可以准确控制每个喷油器的输送量,并确定它们的故障(堵塞或泄漏)。注射器配备内置存储器和自学习功能。
 
关闭时,阀门由弹簧固定到位。控制室中的压力很高。来自针阀底部的燃油压力不足以打开针阀。

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当绕组通电时,阀门打开通道,燃料通过该通道从控制室排出。出现压差,因此喷油器的截止针打开并喷射燃料。
 
当电流被切断时,阀门关闭。阀芯下降,控制室充满压力燃料,燃料从上方作用在针上。注射针关闭并停止注射。在平衡控制室中的压力后,阀芯在弹簧的作用下返回到上部位置。
 
被动再生过程柴油微粒过滤器(微粒燃烧)可以在废气温度较高的情况下自行进行——例如在长时间高速行驶时。同时,无需控制和供应额外的燃料。
 
控制单元不断计算累积和燃烧的碳烟量之间的平衡,同时考虑发动机的状况、速度、燃料供应量(主喷油器和附加喷油器)。根据接收到的值,该单元决定是否需要自动或手动再生,并通知驾驶员。
 
当执行再生时,该单元激活排气燃料喷射器并控制发动机中的燃料燃烧。颗粒过滤器内物料温度升至600-700℃,将烟尘颗粒烧尽。如果积聚的烟尘量超过第一阈值,则装置执行自动再生,直到积聚量达到零。如果积聚的碳烟量超过第二个阈值,该单元会警告驾驶员执行手动再生并显示沉积物水平。手动再生是通过 DPR(柴油微粒过滤器燃尽)开关或扫描仪启动的。

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即使在手动再生模式下,如果碳烟量超过允许的限度,则可能会损坏 DPF。该装置停止再生,激活紧急模式并警告驾驶员出现故障和需要访问服务。
 
SCR(选择性催化转化器) - 通过喷射尿素溶液(AdBlue / DEF)减少废气中的 NOx。SCR-DPF 催化剂还具有微粒清洁功能。注入溶液后,水分蒸发,尿素发生热解,分解为异氰酸和氨。在升高的温度下,异氰酸在水解过程中分解成二氧化碳和氨。氨在转化器中积聚并与废气中的氮氧化物反应形成纯氮和水。

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尿素溶液由 AdBlue 罐底部的多功能模块提供。泵以大约 500 kPa 的压力将溶液输送到尿素喷嘴(通过压力传感器进行反馈)。加热器在负温度下保持溶液的液态(反馈由泵中的温度传感器进行)。溶液中尿素本身的存在由浓度传感器监测。提供过滤器和溶液水平传感器。

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注:文章中引用数据和图片来源Toyota-Club.Net


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