值得期待!性能與節能兼得,Toyota TNGA新引擎與變速箱解析 | U-CAR

2018

2月

26

值得期待!性能與節能兼得,Toyota TNGA新引擎與變速箱解析

Jeff

撰文

60,304

Toyota在2018年2月26日,正式於官方網站上公布以TNGA底盤平臺為基礎所開發出的新世代動力與傳動系統,其中包含新款2.0升Dynamic Force汽油引擎、2.0升THS II油電複合動力、Direct Shift-CVT無段變速箱,以及新款6速手排與四驅系統等。

而U-CAR在原廠消息公佈後沒多久,便上刊了該資訊的相關報導 (報導連結在此)。此外,由於原廠表示目標要在2023年前,於美國、歐洲、日本及中國等主要市場所銷售的新車,80%的新車都使用新世代TNGA平臺的動力與傳動系統,也就是說Toyota此波釋出的新款動力與傳動系統,有極高的機率將使用於新一代Corolla Altis及RAV4等Toyota在國內的暢銷車款之上。

Toyota預計將在2023年前,讓旗下80%的車款都使用以TNGA平臺為基礎所開發出的新動力與傳動系統,原廠已為此架構出非常豐富的動力與傳動系統組合,來對應不同款式與功能的車型。

既然重要性如此之高,因此U-CAR除了首篇報導之外,本文將再花費篇幅進行機械結構細節的探討,讓U-CAR讀者能更了解Toyota新動力與傳動系統的進化重點。

Direct Shift-CVT無段變速箱,加入啟動齒輪設計,強化加速反應

相較於之前的Super CVT-i,Toyota這次發表的Direct Shift-CVT,從字義上便清楚表明它有著更直接的傳遞過程與效率,先從結果面來看,原廠表示Direct Shift-CVT將比目前的CVT變速箱在油耗經濟性上改善6%。

Toyota新推出的Direct Shift-CVT變速箱,加入全球首見的Launch Gear啟動齒輪設計,將讓該變速箱在低速運轉狀態擁有更快、更直接的反應。

其中最大功臣,在於加入原廠稱為Launch Gear (啟動齒輪) 的設計,Toyota聲稱此設計為世界首例,主要重點在於低速域狀態 (例如起步),變速箱將由一只額外設計的齒輪直接進行傳動,來達到加速反應更直接的效果,而後的中高速域Launch Gear將脫離,系統切換為傳統CVT運作。

原廠表示Launch Gear的加入,有效的降低了變速箱的輸出負載,因此傳動鋼帶和主、副普利盤的尺寸都得以縮小,運轉慣性減小了,進而讓齒比變化速度比以往增進20%,加速與再加速表現都將因此獲得強化。

其餘的改變,還包含傳動V型鋼帶的夾角角度也比過去更小,能有效增進齒比變化反應與加速反應,搭配上更寬廣的齒比變化範圍,無論動力性能或省油性能均獲得提升。

2.0升Dynamic Force Engine,高達40%的熱效率

Toyota新發表的2.0升Dynamic Force Engine直列4缸直噴汽油引擎,排氣量為1,986c.c,壓縮比為13,並採用97.6mm的長衝程式設定 (缸徑為80.5mm),可輸出169匹/6,600轉的最大馬力,以及20.9公斤米/4,800轉的最大扭力。

新發表的2.0升Dynamic Force Engine汽油引擎,熱效率達40%,並可輸出169匹、20.9公斤米的最大動力。

原廠表示該引擎具備高速燃燒科技與可變控制系統,再加上排氣系統與冷卻系統 (電子節溫器與電子水泵浦) 的配合,達到更少的熱損失,讓熱效率達到40%的水準,有效的將每一分燃油化作前進的力量,帶來更好的性能輸出與節能效果。

透過修改汽門設置角度,並於汽門座使用雷射鍍層,讓2.0升Dynamic Force Engine引擎擁有更順暢的進氣過程,並可產生有助於燃油與空氣混和的氣旋,從上圖中可清楚看出Dynamic Force Engine擁有比現行款引擎更快、更均勻的燃燒過程。(圖為引擎燃燒室狀態,圖上:油氣爆炸前、圖下:油氣爆炸中)
原廠另針對2.0升Dynamic Force Engine引擎的引擎腳進行鏡面處裡與雷射刻劃交叉槽線,來達到降低運轉阻力與抗磨損的效果。

從原廠資料來看,原廠所述的高速燃燒科技 (High-speed combustion technology),主要是透過增大汽門設置角度,再加上雷射鍍層汽門座,使其擁有更順暢的進氣過程,並可在燃燒室內創造出更大、更完整的渦流氣旋,來讓油氣與空氣的混和效果更好。從原廠釋出的影片可以清楚看出,2.0升Dynamic Force Engine引擎比現行款式擁有更快速、更均勻的燃燒過程。

另一方面,原廠也在降低引擎運轉阻力方面做出努力,主要在於活塞裙表面不僅經過鏡面處裡來降低運轉阻力,表面更透過雷射刻畫出交叉槽線,原廠表示此舉將可達到抗磨損的效果。

廣  告

2.0升Toyota Hybrid System II (THS II) 油電系統

此具2.0升THS II油電複合動力系統,將在未來加入已在使用中的1.8升THS II與2.5升THS II油電系統的行列,搭載於不同車型上來提供更多元的選擇。

圖為2.0 THS II油電系統的PCU動力控制單元,有著比1.8 THS II更小、更輕的本體。

這套2.0升THS II油電系統,包含有上述所提到的2.0升Dynamic Force Engine汽油引擎、電動馬達、PCU動力控制單元及鎳氫電池模組。其中2.0升引擎的最大動力為143匹、18.3公斤米,電動馬達的最大動力則為109匹、20.6公斤米。原廠目前尚未公布整個油電系統的綜效最大馬力。

電池部分,2.0升THS II所使用的鎳氫電池比起1.8升THS II,電池容量維持在6.5安培小時,電壓則從201.6伏特提升至216伏特,電池模組個數也從168個增加至180個。其餘的進化還包含有PCU比1.8 THS II的體積縮小20%、重量減輕10%,發電機和電動馬達的體積同樣縮小,並擁有更好的運作效率。