巧妍度假旅馆

精华 | 解密东风日产新楼兰混动系统

来源:PT-Tech    发布时间:2019-05-14 21:56:20

提到合资混合动力车型,肯定很多朋友都会第一时间想到丰田,不过东风日产新楼兰混动版车型的国产,则将混动系统之前由一家独大变成了花开两朵各表一枝。丰田的混动系统代表了一种常规的方式,而东风日产新楼兰的混动系统则代表了另一种反常规的方式,那么这种反常规的混动系统到底有什么不同?我们一起来看看。


为什么采用机械增压发动机?

  这台发动机是日产2011年专为HEV车型(即混合动力车型)所研发,它的发动机型号为QR25DER,这台发动机并没有采用市面上流行的涡轮增压发动机,也没有使用直喷技术,看到这,大家肯定会有疑问,为什么日产要反潮流而为之?

  日产的发动机专家表示,他们在调研的时候发现,在实际使用中,低转速、高负荷的使用情况比较多,而这样的工况则是涡轮增压最不擅长的工作,但恰恰是机械增压能发挥最大效能的地方(也就是低速扭矩大)。不采用涡轮增压的话,那么采用直喷也就没那么必要了。其实,涡轮增压与直喷是解决尾气问题时不可分离的两大要素,涡轮增压器在涡轮壳体部分会有很多的热容量。发动启动之后,这部分会吸收部分尾气的热量,使得三元催化器中的催化剂无法快速达到工作温度,从而启动之后尾气排放也会比较严重。而采用直喷的话,可以改变喷射的时间,使未燃烧的HC化合物留在尾气中。由此可通过加热催化剂来使尾气排放达标。


  不过日产的工程师认为,使用机械增压就不存在这种问题的,这台发动机的排气系统与非增压的QR25DE是一样的,将催化剂设置在排气歧管的紧后方,这样催化剂就可以迅速加热了。解决了催化剂快速达到工作温度的问题,那么也就没必要必须使用直喷了,采用歧管喷射还可以减少积碳等方面的问题。


  当然除了排放以及日常使用工况方面的问题外,日产最终确定采用机械增压还从成本、安装方式、效率以及功率等多方面来考虑,经过讨论,他们认为涡轮增压仅仅在功率方面要优于机械增压,而在其他方面两种相差无几或者机械增压要优于涡轮增压,因最终确定了现在的发动机增压形式。


这台发动机有什么技术亮点?

  虽然发动机型号与2.5L自然吸气发动机仅仅差1个字母,但这台机械增压发动机在有些细节方面是有很大不同的,比如集成化的水冷系统,由于是专为HEV车型所匹配,而HEV系统中的电动机的变频器在工作时会有很大的热量产生,为保证变频器正常工作,日产将发动机的冷却系统与变频器的散热系统进行整合,统一由发动机的水冷系统来保证变频器的正常工作。

  此外它还采用了电控主动悬置系统来减少因发动机的振动。至于连续可变气门升程系统、活塞DLC涂层等这些技术在这台发动机上都有使用。


电动机+两组离合器与电池

  新楼兰混动系统使用的电动机最大功率15kW(20马力),最大扭矩160N·m,它被巧妙的布置在了发动机和变速箱之间,同时搭配加特可专门给混动车型提供的CVT 8 Hybird变速箱,使得在增加了一个电动机的情况下,依旧可以保证整套系统的体积与非增压发动机一致。


  上面说了,电动机是位于发动机与变速箱之间,而为精确保证系统的工作,在电动机两侧各设计了一组离合器来进行控制,这里要特别说明的是电动机与发动机之间的离合器是干式多片离合器,在电动机工作的时候锁止,在发动机工作时断开;电动机与变速箱之间的离合器为湿式离合器,功能与普通变速箱的液力变矩器类似,负责对动力传递的分离和锁止。

  关于电池,这台车的电池容量只有0.6kWh,是由40块锂电池组成,看到这块相信大家也就意识到了,这么小的电池容量是无法支持一台车长距离用纯电行驶的。而日产的工程师也很坦诚,这套混动系统与传统意义的混动是不一样的,它存在的意义就在辅助驾驶,至于怎么辅助,下面的文章会详细说明。



混动系统工作工况介绍


这套系统占空间吗?

  从目前来看,由于这套系统的电池组设置在了中央扶手箱的位置,因此中央扶手的储物空间就受到比较大的影响。

  为何采用相同混动系统的英菲尼迪QX60 Hybird将电池放在后座下部?新楼兰并没有采用这样的设计?日产的工程师表示,QX60 Hybird中央扶手箱的设计是无法容纳40块锂电池组成的电池组的,而新楼兰的是可以的,而且新楼兰布置在中央扶手箱处还可以节省一部分混动系统高压电线的成本。


除了这套系统外,还有没有其他选择?

  熟悉日产混动系统的朋友应该有所了解,其实日产的西玛(CIMA)、风雅(FUGA)以及英菲尼迪Q50/Q70L上使用的混动系统与新楼兰不一样,上面说的三款车使用的是一套基于FR(发动机纵前置后驱)形式的混动系统,而整套混动系统也是3.5L的VQ35HR发动机+67马力电动机组成,电池方面则是日立提供的1.3kWh的锂离子电池,这使得它在满电情况下可以用纯电行驶2公里。


日产现有混动系统详情
使用车型英菲尼迪Q70/Q50英菲尼迪QX60/新楼兰新奇骏
驱动形式FR(发动机纵置后驱)FF(发动机横前置前驱)
发动机VQ35HR
自然吸气
QR25DER
机械增压
MR20DD
缸内直喷
电动机功率50kW(67马力)15kW(20马力)30kW(40马力)
电池组数量96块锂离子电池40块锂离子电池56块锂离子电池
电池组容量1.3kWh0.6kWh0.9kWh


  除此之外,日产还有一套和新楼兰混动版类似的混动系统,那就是目前搭载着海外版新奇骏上的那套以FF(发动机横前置前驱)形式的混动系统,整套系统是由2.0L的MR20DD发动机+40马力电动机组成,而它的电池容量为0.9kWh,同样这套系统也无法提供纯电情况下驱动车辆。

『英菲尼迪Q70/Q50/QX60 日产CIMA/FUGA/新奇骏都采用了不同的混动系统』


  除了上面两套系统外,日产的第三套混动系统就是目前用在新楼兰和英菲尼迪QX60上的这套系统。经过厂家的综合分析,FR形式的混动是需要搭载3.5L V6发动机的这样的排量在很多国家会面临高额税费的问题从而影响销量;而采用奇骏这样的FF形式,则又会面临动力不能满足低扭要求的情况,因此最终日产选择了给全新楼兰使用2.5L机械增压发动机+20马力电动机的混动系统,这样既保证了动力的要求,同时还能通过混动系统降低油耗。


混动系统工作状态解析

  上文说了,全新楼兰的这套混动系统的电动机部分当初设计的诉求就是辅助车辆行驶,那么它是怎么样进行辅助的呢?

  在车辆启动的时候,电动机与变速箱之间的离合器首先锁止,通过电动机将车辆带动,随后发动机与电动机之间的离合器也马上锁止,让发动机的动力继续带动车辆前进,此时电动机与变速箱之间的离合器首先分离,这样的设计可以降低在起步阶段的油耗。



  而在急加速阶段,这两组离合器全部都锁止,电动机和发动机都参与工作,此时车辆的动力响应更快。



  巡航阶段的话,两套离合器同时锁止。此时车辆的动力来源为发动机,而电动机反转变身为发电机可以为锂电池充电。



  而在减速阶段的话,电动机与发动机之间的离合器分离,电动机变为发电机将动能变为电能存储在蓄电池中,此外能量回收时还可以帮助车辆减速,减少车辆刹车片的耗损。



  通过在上面四种不同工况下的工作,新楼兰混动动力系统的官方称综合油耗为8.2L/100km,而新楼兰同排量2.5L自然吸气车型的综合油耗则为9.0L/100km,相比较之下,混动版油耗还要低约10%。


对操控和驾驶是否有影响?

  说到混动车型,就不得不提到他们的驾驶和操控感觉,比如部分混动车型上,由于有了容量很大且很沉的电池组,这使得他们在操控和驾驶方面多少还有些不尽人意,而新楼兰的这套混动系统采用了日立开发的最轻薄锂电池,整套电池系统重量也只有30kg左右,这样的重量在一台家用车上完全可以忽略不计,这样在提供较好的操控和驾驶性能的同时还能有较低的油耗,何乐而不为?


总结:

  辅助驾驶是新楼兰混和动力系统最大的意义,虽然它并不能像传统意义上的混和动力系统可以单独靠纯电驱动车辆行驶,但在同样能降低油耗的情况下还可以保证不错的驾驶和操作感觉,这点上来看还是有吸引力的。(文/汽车之家 翟元)


长按识别下方二维码,关注“汽车动力总成”公众号:了解最新发动机、自动变速器、混合动力及纯电技术,同时为您提供行业发展趋势、市场战略、产品规划建议。

加入"混合动力技术"微信交流群,请添加微信 MartinUpdate 为好友,注明“姓名-公司-职位(或工作内容)-变速器群",拉您入群。


长按识别下方二维码,加入“混合动力”通讯录

来自丰田、通用、福特、科力远等公司的混合动力技术人员。实名制申请。


加入中国发动机行业通讯录

会聚了中国发动机研发精英,本通讯录有1000多人,成员主要来自里卡多、李斯特、FEV、博世、联电、电装、德尔福、大陆、三菱、通用、福特、丰田、本田、马自达、菲亚特、大众、捷豹路虎、上汽、一汽、长安、东风、北汽、广汽、吉利、奇瑞、江淮等各大汽车公司。成员均是各汽车公司、发动机公司、动力研究院、以及关重零部件供应商的董事长、总经理、技术副总、研究院院长、技术总监/主任、技术部长/主管、资深发动机工程师、电控工程师等。欢迎汽车公司、动力研究院、发动机公司和咨询公司技术及高管加入。加入方法:长按识别下方二维码


加入中国变速器行业通讯录

中国变速器行业通讯录现有2000多人,主要成员来自里卡多、博格华纳、 舍弗勒,采埃孚、格特拉克、爱信、Jatco, DSI, Romax, SMT, AVL, FEV, 邦奇、吉孚、通用、泛亚、福特、克莱斯勒、大众、戴姆勒、本田、现代Dymos、PSA、依维柯、宝沃、上汽、一汽、东风、长安、长城、吉利、比亚迪、众泰、奇瑞、江淮、力帆、华晨、东南汽车、金龙、重汽、盛瑞、青山、双林、綦齿、法士特、蓝黛、容大、万里杨、泰恩斯、中马、科力远、湖南中德、欧瑞格、航天动力、天海同步器、湖北三环、ATW、韩华、西门子、联电/博世、大陆、马瑞利、电装、法雷奥等,包含完整的产业链各企业。成员均是各汽车公司、变速箱公司及关重零部件供应商的董事长、总经理、技术副总、技术总监/主任、技术部长/主管、资深变速器工程师、电控/软件工程师、液压工程师等。

(申请加入,请长按识别下方二维码)