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替代3.5L自吸 聊日产楼兰混合动力系统
来源:  编辑:  时间:2017-7-6 8:53:00
 
    核心提示:在2015年8月,东风日产全新楼兰正式上市。那时起,楼兰车型上便开始搭载由2.5L机械增压发动机及单电动机组成的混合动力系统。
 

该系统是目前市场上少有的,采用机械增压发动机的混合动力系统。究竟该混合动力系统上的机械增压发动机有何特点?为什么会采用机械增压发动机与电动机组合来做混合动力系统呢?下面我来为各位揭示其中的原因。

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 日产楼兰混合动力系统基本参数、开发背景、竞品分析

  日产楼兰混合动力系统中的2.5L机械增压发动机代号为“QR25DER”,最大功率为245Ps/5600rpm,峰值扭矩为330N·m/3600rpm。相比普通版楼兰上搭载的2.5L自然吸气发动机(代号为“QR25DE”),在动力输出参数上全面占优,这是机械增压器的功劳。这套混合动力系统的电动机最大马力为20.4Ps(15kW),最大扭矩为160N·m。

东风日产 楼兰 2017款 2.5 S/C HEV XE 四驱混动尊尚版

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日产楼兰2.5L机械增压混合动力系统与2.5L自然吸气发动机参数对比
发动机型号 QR25DER QR25DE
排量(L) 2.5 2.5
进气形式 机械增压 自然吸气
压缩比 9.1 10
气缸排列&气缸数 直列四缸 直列四缸
最大马力(Ps) 245 186
最大马力转速(rpm) 5600 6000
最大扭矩(N·m) 330 229
最大扭矩转速(rpm) 3600 4000
电动机总功率(Ps) 20.4 -
电动机总扭矩(N·m) 160 -

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  日产开发这套混合动力系统的目的是为了取代旗下的3.5L VQ35DE自然吸气发动机(上一代楼兰采用的动力系统),通过小排量化来提升发动机工作效率。然而,采用2.5L自然吸气发动机搭载单电动机的混合动力系统,要想达到3.5L自然吸气发动机的性能就需要一个大功率电机,电机功率大了,动力电池容量也要跟上,这使得制造成本大大增加,产品的价格竞争力被大大削弱。为解决制造成本和动力输出性能的矛盾,最终日产选择了采用机械增压发动机与小功率电动机的组合,最终实现了动力输出媲美3.5L自然吸气发动机,燃油经济性更好的混合动力系统。

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日产楼兰混合动力系统与VQ35DE发动机参数对比
名称 日产楼兰混合动力系统 日产VQ35DE发动机
最大马力(Ps) 245 277
最大马力转速(rpm) 5600 6000
最大扭矩(N·m) 330 326
最大扭矩转速(rpm) 3600 4400
电动机总功率(Ps) 20.4 -
电动机总扭矩(N·m) 160 -

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  和日产不同,本田和丰田的小型化方案较为主流,通过采用涡轮增压、缸内直喷技术,并把发动机排量设定在2L,制造出动力输出性能与3.5L自然吸气发动机相若的新型小型化发动机。在动力性能上,楼兰的混合动力系统相比主流2.0L涡轮增压缸内直喷发动机并没有优势,但在燃油经济性方面优势明显。

日产楼兰混合动力系统与竞品参数对比
名称 日产楼兰混合动力系统 本田K20C3 2.0T 丰田8AR-FTS 2.0T
最大马力(Ps) 245 272 220
最大马力转速(rpm) 5600 6500 4800-5600
最大扭矩(N·m) 330 370 350
最大扭矩转速(rpm) 3600 2250-4500 1700-4000
电动机总功率(Ps) 20.4 - -
电动机总扭矩(N·m) 160 - -
工信部综合油耗(L/100km) 8.2(楼兰四驱版) 8.5-8.7(冠道四驱版) 8.6-8.7(汉兰达四驱版)
官方0-100km/h加速(s) 9.5(楼兰四驱版) 8(冠道四驱版) -

  显然,如果你是一个注重动力性能的消费者,楼兰并不是你的菜,因为市场上动力更强的中型SUV车型不在少数。但如果你想花差不多的价钱买一台更省油的中型SUV,或许你可以关注下楼兰的混合动力车型。

 日产楼兰混合动力系统结构特点和工作逻辑

  日产楼兰混合动力系统带有一个电动机,该电动机位于发动机输出轴和变速箱输入轴之间。该混合动力系统中有两个离合器,一个是干式离合器,一个是湿式离合器。干式离合器结合时可以把发动机动力传递至变速箱,湿式离合器结合时可以把电动机动力传递至变速箱。由于混合动力系统在起步时会采用电动机驱动车辆,发动机在车速起来后才介入,所以变速箱部分不再配置传统CVT变速箱中的液力变矩器。

东风日产 楼兰 2017款 2.5 S/C HEV XE 四驱混动尊尚版

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  这套混合动力系统的锂电池容量为0.6kWh。较小的锂电池容量及电动机功率使得这套系统只在起步或者松油滑行时才会单独采用电动机驱动车辆,车辆正常行驶的时候无法切换成纯电动行驶模式。电动机和锂电池在这套混合动力系统中的作用就是在合适的时候实施动力辅助,让发动机能够尽可能地在经济油耗区工作,从而降低油耗;同时,在车辆全力加速时,电动机也能起到增强动力的作用。

东风日产 楼兰 2015款 2.5T S/C HEV XV 四驱混动旗舰版东风日产 楼兰 2015款 2.5T S/C HEV XV 四驱混动旗舰版东风日产 楼兰 2015款 2.5T S/C HEV XV 四驱混动旗舰版东风日产 楼兰 2015款 2.5T S/C HEV XV 四驱混动旗舰版

  变速箱方面,楼兰这套混合动力系统采用了来自加特可(JATCO)的CVT变速箱,代号为“REOF02H”。这套混合动力系统相比2.5L自然吸气发动机,输出的扭矩峰值更大,所以该CVT变速箱内主动、从动锥盘之间采用了能够承受更大扭矩的链条进行传动(与2.5L自然吸气发动机搭配的CVT变速箱采用的是钢带传动.

● 日产的开发目标使得采用机械增压发动机成为必然

  目前,不少厂商都采用涡轮增压技术来进行发动机小型化,以替代过去的大排量自然吸气产品或填补产品线空白。例如:马自达采用2.5L涡轮增压发动机来取代过去的3.7L自然吸气发动机;本田采用2.0L涡轮增压发动机来取代3.0L自然吸气发动机;丰田采用2.0L涡轮增压发动机来填补2.5L和3.5L自然吸气发动机之间的产品空白。前文也提到,在中国市场,日产的小排量化之路与其他日系厂商有所不同,采用的是2.5L机械增压发动机+电动机组成的混合动力系统来取代其3.5L自然吸气发动机。这与日产这套混合动力系统的开发目标有很大的关系。

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  从成本角度来看,采用涡轮增压技术的发动机要比采用机械增压技术的发动机稍高。涡轮增压系统更多、更长的空气管路是其成本偏高的主要原因。除此以外,由于机械增压器由曲轴通过皮带带动,相对于必须安装于排气口附近的涡轮增压器,在布置上更为灵活。

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  日产工程师在调研时发现,用户在实际驾驶时,发动机处于低转速、高负载的工况较多,这是涡轮增压系统最不擅长的工况,而恰恰是机械增压系统所擅长的地方。假设车辆低速滑行时发动机转速为1000rpm,驾驶员突然全油门想要提速变线超车,在不降挡的情况下,发动机处于低转速、高负载工况,机械增压发动机此时相比同排量涡轮增压发动机,能够提供更快的加速响应。此外,楼兰这套混合动力系统的电动机在上述工况下,可以通过其快速的动力输出响应来进一步优化车辆提速性能。

● 为什么没有采用缸内直喷技术?

  实际上,缸内直喷技术与涡轮增压技术是相伴而生的。上面也提到了,涡轮增压发动机在暖机工况时,由于涡轮对废气热量的吸收,使得三元催化器升温较慢,降低了其尾气净化效率。为了提升三元催化器升温速度以满足严格的排放法规,缸内直喷系统被配置到发动机之上。缸内直喷系统通过改变燃油喷射的时间,使未燃烧的碳氢化合物(HC)随着尾气到达三元催化器并燃烧,从而促进三元催化器升温,最终使暖机工况尾气排放达标。

东风日产 楼兰 2017款 2.5 S/C HEV XE 四驱混动尊尚版

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  既然日产选择的机械增压技术方案本身就能够满足排放指标,自然就无必要采用结构更复杂、成本更高的缸内直喷技术了。结合我们此前拆解的日产HR16DE发动机来看(点击查看文章),日产在动力总成设计上,并不热衷于采用业内最流行的技术,反而对如何降低动力系统复杂性、降低制造成本、提升可靠性及耐用性更为看重。这就是日产动力系统设计理念与其他厂商有所不同的地方。

 日产楼兰混合动力系统更多细节

  日产楼兰混合动力系统锂电池容量仅为0.6kWh,小于混合动力凯美瑞的1.6kWh和混合动力雅阁的1.3kWh。这样的电池配置也反映了在日产这套混合动力系统中,电动机仅仅起到动力辅助作用,纯电动行驶并非其主要职责。

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  当进气侧VVT机构解除锁止时,正时链条作用在进气侧VVT齿轮上的力会通过VVT内部油腔的机油进行传递,然后转化为凸轮轴转动的扭矩,传动效率比硬连接低,进气门关闭时不够“干脆”,从而导致更多油气混合气进入气缸。在发动机冷启动时,燃油雾化质量较差,更多混合不佳的油气混合气进入气缸燃烧便会导致尾气中碳氢化合物(HC)排放量的上升。

全文总结:

  日产楼兰上的这套搭载2.5L机械增压发动机和单电动机的混合动力系统主要是用于取代旗下3.5L自然吸气发动机的,在保持动力表现持平的前提下进一步提升燃油经济性和排放水平。这套混合动力系统较好地融合了机械增压发动机和电动机的各自优势,低转速、高负载工况提速性能以及全工况的燃油经济性上相较旗下3.5L自然吸气发动机均有所改善。

  目前,东风日产楼兰四驱版车型均搭载本文介绍的这套混合动力系统。东风日产希望以搭载该混合动力系统的四驱版楼兰来对抗搭载2.0T发动机的广汽本田冠道及广汽丰田汉兰达等同级四驱版车型,以燃油经济性方面的优势来吸引消费者,抢占市场份额。

 
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