Aký je prvý benzínový turbomotor v Lexuse?

Prepĺňaný 2,0 litrový štvorvalec s označením 8AR-FTS automobilka vyvinula vo svojej réžii. Ide o motor z rodiny AR, ktorú Toyota prestavila v roku 2008. V tejto verzii má motor rovnaké vŕtanie aj zdvih, 86,36 mm x 86,36 mm. Najväčší rozdiel oproti iným motorom z tejto rodiny je však hlavne v hlave valcov. Je totiž upravená pre použitie priameho aj nepriameho vstrekovania a hlavne pre inštaláciu twin-scroll turba. Princíp twin-scroll turba totiž vyžaduje výfukové zvody, ktoré spájajú výfuk z prvého a štvrtého valca do jednej vetvy a výfuk z druhého a tretieho valca do druhej vetvy. Práve tieto dve prívodové vetvy eliminujú straty tlaku výfukových plynov tým, že rešpektujú poradie zapaľovania zmesi v jednotlivých valcoch. To je pri väčšine motorov 1-3-4-2.  Konštruktéri v Toyote prišli s riešením, ktoré umožnilo namontovať twinscroll turbo priamo k hlave valcov. Vytvorili totiž hlavu valcov s integrovanými zvodmi konfigurácie 4-2. Automobilka tvrdí, že je to prvý motor na svete, v ktorom je použitá kombinácia hlavy valcov s integrovanými zvodmi a twin scroll turba. Výrazne sa tým skráti vzdialenosť medzi výfukovými ventilmi a turbom. Navyše je v integrovaných zvodoch oveľa jednoduchšie kontrolovať teplotu výfukových plynov a zabrániť tak poškodeniu katalyzátora. Je takmer samozrejmosťou, že samotné turbo má na jednej strane obtokový ventil výfukových plynov (wastegate) a na strane druhej takzvaný bypass ventil. Zatiaľ čo prvý reguluje maximálny plniaci tlak výfukových plynov, druhý pomáha znížiť spomalenie turba po zatvorení škrtiacej klapky.

Hlava valcov však nie je jediná inovácia

Toyota sa totiž už viac ako dve desaťročia zaoberá hybridmi a znižovaním spotreby. Pre tento účel postavili motory bežiace v Atkinsonovom cykle v spolupráci s elektromotorom. V tomto prípade sa síce nejedná o hybrid a konštruktéri nepoužili elektromotor, no ich snahou bolo vyvinúť motor, ktorý dokáže pracovať v klasickom Ottovom cykle, aj v Atkinsonovom cykle a plynulo prechádzať z jedného do druhého. Podarilo sa im to najmä použitím duálneho variabilného časovania ventilov VVT-iW. To umožňuje nezávislé nastavenie časovania ventilov v širokom spektre. Motor teda štartuje v Ottovom cykle a pri ustálených rýchlostiach, pri čiastočne otvorenej škrtiacej klapke prechádza do Atkinsonovho cyklu. Jeho hlavným znakom je oneskorené zatvorenie sacieho ventilu. Piest teda pri kompresii vytlačí časť zmesi späť do sacieho potrubia, no zároveň potrebuje menej energie na jej stlačenie. Výhodou je nižšia spotreba, no motor dokáže takto pracovať iba v úzkom rozsahu otáčok. Ak teda potrebujete akcelerovať motor, prechádza späť do klasického Ottovho cyklu.

Motor je však zaujímavý aj prípravou zmesi. Nasávacie potrubie samozrejme obsahuje medzichladič stlačeného vzduchu. Ten je ale za motorom, aby sa skrátila dĺžka potrubia a je chladený kvapalinou s vlastným chladiacim okruhom. Vstrekovanie benzínu má na starosti kombinovaný systém priameho a nepriameho vstrekovania D-4ST. Je to skratka pre Direct injection 4 stroke gasoline engine Superior version with Turbo. Systém podľa zaťaženia motora reguluje množstvo paliva vstreknuté vysokotlakými vstrekovačmi priamo do valcov a nizkotlakýmí vstrekovačmi do sacieho potrubia. Kombinované vstrekovanie konštruktéri použili najmä kvôli lepšiemu vrstveniu zmesi, čím dosiahli lepší priebeh krútiaceho momentu v nízkych otáčkach a nižšie emisie.

Motor 8AR-FTS v Lexuse NX 200t dosahuje výkon 175 kW (238 k) v rozmedzí 4 800 - 5 600 ot/min. Jeho maximálny krútiaci moment je 350 Nm s úplne plochou krivkou od 1 650 do 4 000 ot/min. SUV s pohonom všetkých kolies a hmotnosťou 1 837 kg vďaka tomu dokáže akcelerovať na 100 km/h za 7,1 s. Samotný motor pritom váži iba 160 kg a v kombinovanej prevádzke by si mal vypýtať  7,9 l benzínu na 100 km.

Zdroj: tlačová správa, enginelabs