丰田新型2.4L涡轮增压与单电机混合动力系统技术介绍
在2024年5月15日至17日举行的CTI Symposium USA上，丰田汽车北美公司的Mu Hu详细介绍了丰田为中型皮卡开发的新型2.4L涡轮增压发动机和单电机混合动力系统。这些新动力总成不仅提升了燃油效率和排放性能，还进一步推动了丰田在碳中和目标下的多路径战略。本文将深入探讨这些新技术的设计理念、技术细节及其对车辆性能的提升。
1. 引言：丰田的多路径碳中和战略
丰田一直致力于通过多种技术路径实现碳中和目标，涵盖混合动力电动汽车（HEV）、插电式混合动力电动汽车（PHEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）以及氢燃料（H2）和CN燃料等。这种多路径战略使丰田能够根据不同市场的需求，提供多样化的动力解决方案。
欧洲市场：注重车辆的造型和驾驶性能，消费者偏好高性能和设计感强的车型。 中国市场：电动化是主要趋势，消费者对新能源汽车的需求日益增长。 北美市场：大型SUV和皮卡占据主导地位，消费者更看重车辆的载重能力和越野性能。 全球南方市场：消费者更关注车辆的耐用性、可靠性和性价比。
丰田的新型2.4L涡轮增压发动机和单电机混合动力系统正是为满足北美市场对中型皮卡的需求而开发的。
2. 动力总成概念与目标
丰田的新型动力总成旨在提升车辆的加速性能、燃油经济性、排放控制和驾驶体验。通过对比前代车型和竞争对手的表现，丰田设定了明确的动态加速目标。新型2.4L涡轮增压发动机和单电机混合动力系统在多个方面都表现出色，尤其是在中低速段的加速性能上。
加速性能：新型动力总成在中低速段的加速表现尤为突出，能够满足消费者对车辆动力响应的需求。 燃油经济性：通过优化发动机和变速箱的设计，新型动力总成在燃油经济性上比前代车型提升了8%。 排放控制：新型动力总成符合SULEV30排放标准，进一步减少了对环境的影响。
3. 2.4L L4涡轮增压发动机：高效与性能的平衡
新型2.4L直列四缸涡轮增压发动机采用了先进的燃烧室设计和喷油布局，优化了火焰核的形成和传播过程，从而提升了燃烧效率。通过改进涡轮壳体和废气门阀的设计，发动机在低转速下的扭矩输出得到了显著提升。
燃烧室设计：发动机采用了中心喷油器和火花塞的布局，确保火焰核能够在燃烧室内快速传播，提升燃烧效率。 涡轮增压系统：通过增大涡轮壳体的面积和优化废气门阀的设计，发动机在低转速下的扭矩输出得到了显著提升。与传统的3.5L V6发动机相比，2.4L涡轮增压发动机在功率和扭矩输出上都有更好的表现。
4. 8速自动变速箱：提升传动效率与驾驶体验
新型8速自动变速箱通过增加齿轮比范围（从6.21提升至6.77）和优化扭矩转换器设计，进一步提升了传动效率和驾驶动态性能。与之前的6速变速箱相比，新型8速变速箱在换挡平顺性和燃油经济性上都有显著改进。
齿轮比范围：新型8速变速箱的齿轮比范围更广，能够在不同车速下提供更合适的传动比，提升车辆的加速性能和燃油经济性。 扭矩转换器：新型变速箱采用了多片离合器设计，提升了扭矩传递效率，减少了动力损失。
5. 单电机混合动力系统：电动化与燃油动力的完美结合
单电机混合动力系统结合了2.4L涡轮增压发动机和电动机的优势，系统最大扭矩可达630Nm。该系统采用了断开离合器设计，能够在纯电动模式下实现零排放驾驶。此外，系统还配备了2400W的交流逆变器，支持120V的电力输出，进一步提升了车辆的实用性。
电动机与发动机的协同工作：在低速和起步阶段，电动机提供额外的扭矩，提升车辆的加速性能；在高速行驶时，发动机则发挥其高效的动力输出。 断开离合器设计：该系统能够在纯电动模式下完全断开发动机，实现零排放驾驶，特别适合城市拥堵路况。 电力输出功能：2400W的交流逆变器使车辆能够为外部设备供电，提升了车辆的实用性，尤其适合户外活动和紧急情况。
6. 动力总成性能：全面提升驾驶体验
新型动力总成在驾驶性能和燃油经济性方面都有显著提升。2.4L涡轮增压发动机和单电机混合动力系统在加速性能和燃油经济性上分别比前代车型提升了8%和22%。此外，新型动力总成在排放控制上也达到了SULEV30标准，进一步减少了对环境的影响。
加速性能：新型动力总成在中低速段的加速表现尤为突出，能够满足消费者对车辆动力响应的需求。 燃油经济性：通过优化发动机和变速箱的设计，新型动力总成在燃油经济性上比前代车型提升了8%。 排放控制：新型动力总成符合SULEV30排放标准，进一步减少了对环境的影响。
7. 总结：丰田的技术创新与未来展望
丰田的新型2.4L涡轮增压发动机和单电机混合动力系统为中型皮卡提供了更高效、更环保的动力解决方案。这些新动力总成不仅提升了燃油效率和排放性能，还为消费者提供了更多的驾驶选择，满足了他们对高性能和环保的双重需求。
通过不断的技术创新，丰田正在稳步推进其碳中和目标，并为全球消费者提供更加多样化的动力选择。未来，丰田将继续在电动化、混合动力和氢燃料等领域进行深入研发，推动汽车行业向更加可持续的方向发展。
8. 致谢
本次技术介绍的成果离不开丰田汽车公司和丰田北美公司的多位工程师和专家的共同努力。特别感谢Motoshiro Endo、Alistair Bridge、Akihiro Ikeda、Koichi Miyamoto、Terufumi Miyazaki、Fuminori Hosoda、Craig Herring和James J. Wallace等人在动力总成开发和测试中的贡献。
9.专业名词解析
