[汽車之家 技術(shù)解讀] 在國內(nèi)提到合資混合動力車型,肯定很多朋友都會第一時間想到混合動力版凱美瑞,不過東風日產(chǎn)新樓蘭混動版車型的國產(chǎn),則將混動系統(tǒng)之前由一家獨大變成了花開兩朵各表一枝。豐田的混動系統(tǒng)代表了一種常規(guī)的方式,而東風日產(chǎn)新樓蘭的混動系統(tǒng)則代表了另一種反常規(guī)的方式,那么這種反常規(guī)的混動系統(tǒng)到底有什么不同?我們一起來看看。
為什么采用機械增壓發(fā)動機?
這臺發(fā)動機是日產(chǎn)2011年專為HEV車型(即混合動力車型)所研發(fā),它的發(fā)動機型號為QR25DER,這臺發(fā)動機并沒有采用市面上流行的渦輪增壓發(fā)動機,也沒有使用直噴技術(shù),看到這,大家肯定會有疑問,為什么日產(chǎn)要反潮流而為之?
日產(chǎn)的發(fā)動機專家表示,他們在調(diào)研的時候發(fā)現(xiàn),在實際使用中,低轉(zhuǎn)速、高負荷的使用情況比較多,而這樣的工況則是渦輪增壓最不擅長的工作,但恰恰是機械增壓能發(fā)揮最大效能的地方(也就是低速扭矩大)。不采用渦輪增壓的話,那么采用直噴也就沒那么必要了。其實,渦輪增壓與直噴是解決尾氣問題時不可分離的兩大要素,渦輪增壓器在渦輪殼體部分會有很多的熱容量。發(fā)動啟動之后,這部分會吸收部分尾氣的熱量,使得三元催化器中的催化劑無法快速達到工作溫度,從而啟動之后尾氣排放也會比較嚴重。而采用直噴的話,可以改變噴射的時間,使未燃燒的HC化合物留在尾氣中。由此可通過加熱催化劑來使尾氣排放達標。
不過日產(chǎn)的工程師認為,使用機械增壓就不存在這種問題的,這臺發(fā)動機的排氣系統(tǒng)與非增壓的QR25DE是一樣的,將催化劑設(shè)置在排氣歧管的緊后方,這樣催化劑就可以迅速加熱了。解決了催化劑快速達到工作溫度的問題,那么也就沒必要必須使用直噴了,采用歧管噴射還可以減少積碳等方面的問題。
當然除了排放以及日常使用工況方面的問題外,日產(chǎn)最終確定采用機械增壓還從成本、安裝方式、效率以及功率等多方面來考慮,經(jīng)過討論,他們認為渦輪增壓僅僅在功率方面要優(yōu)于機械增壓,而在其他方面兩種相差無幾或者機械增壓要優(yōu)于渦輪增壓,因最終確定了現(xiàn)在的發(fā)動機增壓形式。
這臺發(fā)動機有什么技術(shù)亮點?
雖然發(fā)動機型號與2.5L自然吸氣發(fā)動機僅僅差1個字母,但這臺機械增壓發(fā)動機在有些細節(jié)方面是有很大不同的,比如集成化的水冷系統(tǒng),由于是專為HEV車型所匹配,而HEV系統(tǒng)中的電動機的變頻器在工作時會有很大的熱量產(chǎn)生,為保證變頻器正常工作,日產(chǎn)將發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)與變頻器的散熱系統(tǒng)進行整合,統(tǒng)一由發(fā)動機的水冷系統(tǒng)來保證變頻器的正常工作。
此外它還采用了電控主動懸置系統(tǒng)來減少因發(fā)動機的振動。至于連續(xù)可變氣門升程系統(tǒng)、活塞DLC涂層等這些技術(shù)在這臺發(fā)動機上都有使用。
電動機+兩組離合器與電池
新樓蘭混動系統(tǒng)使用的電動機最大功率15kW(20馬力),最大扭矩160N·m,它被巧妙的布置在了發(fā)動機和變速箱之間,同時搭配加特可專門給混動車型提供的CVT 8 Hybird變速箱,使得在增加了一個電動機的情況下,依舊可以保證整套系統(tǒng)的體積與非增壓發(fā)動機一致。
上面說了,電動機是位于發(fā)動機與變速箱之間,而為精確保證系統(tǒng)的工作,在電動機兩側(cè)各設(shè)計了一組離合器來進行控制,這里要特別說明的是電動機與發(fā)動機之間的離合器是干式多片離合器,在電動機工作的時候鎖止,在發(fā)動機工作時斷開;電動機與變速箱之間的離合器為濕式離合器,功能與普通變速箱的液力變矩器類似,負責對動力傳遞的分離和鎖止。
關(guān)于電池,這臺車的電池容量只有0.6kWh,是由40塊鋰電池組成,看到這塊相信大家也就意識到了,這么小的電池容量是無法支持一臺車長距離用純電行駛的。而日產(chǎn)的工程師也很坦誠,這套混動系統(tǒng)與傳統(tǒng)意義的混動是不一樣的,它存在的意義就在輔助駕駛,至于怎么輔助,下面的文章會詳細說明。
這套系統(tǒng)占空間嗎?
從目前來看,由于這套系統(tǒng)的電池組設(shè)置在了中央扶手箱的位置,因此中央扶手的儲物空間就受到比較大的影響。
為何采用相同混動系統(tǒng)的英菲尼迪QX60 Hybird將電池放在后座下部?新樓蘭并沒有采用這樣的設(shè)計?日產(chǎn)的工程師表示,QX60 Hybird中央扶手箱的設(shè)計是無法容納40塊鋰電池組成的電池組的,而新樓蘭的是可以的,而且新樓蘭布置在中央扶手箱處還可以節(jié)省一部分混動系統(tǒng)高壓電線的成本。
除了這套系統(tǒng)外,還有沒有其他選擇?
熟悉日產(chǎn)混動系統(tǒng)的朋友應該有所了解,其實日產(chǎn)的西瑪(CIMA)、風雅(FUGA)以及英菲尼迪Q50/Q70L上使用的混動系統(tǒng)與新樓蘭不一樣,上面說的三款車使用的是一套基于FR(發(fā)動機縱前置后驅(qū))形式的混動系統(tǒng),而整套混動系統(tǒng)也是3.5L的VQ35HR發(fā)動機+67馬力電動機組成,電池方面則是日立提供的1.3kWh的鋰離子電池,這使得它在滿電情況下可以用純電行駛2公里。
日產(chǎn)現(xiàn)有混動系統(tǒng)詳情 | |||
使用車型 | 英菲尼迪Q70/Q50 | 英菲尼迪QX60/新樓蘭 | 新奇駿 |
驅(qū)動形式 | FR(發(fā)動機縱置后驅(qū)) | FF(發(fā)動機橫前置前驅(qū)) | |
發(fā)動機 | VQ35HR 自然吸氣 | QR25DER 機械增壓 | MR20DD 缸內(nèi)直噴 |
電動機功率 | 50kW(67馬力) | 15kW(20馬力) | 30kW(40馬力) |
電池組數(shù)量 | 96塊鋰離子電池 | 40塊鋰離子電池 | 56塊鋰離子電池 |
電池組容量 | 1.3kWh | 0.6kWh | 0.9kWh |
除此之外,日產(chǎn)還有一套和新樓蘭混動版類似的混動系統(tǒng),那就是目前搭載著海外版新奇駿上的那套以FF(發(fā)動機橫前置前驅(qū))形式的混動系統(tǒng),整套系統(tǒng)是由2.0L的MR20DD發(fā)動機+40馬力電動機組成,而它的電池容量為0.9kWh,同樣這套系統(tǒng)也無法提供純電情況下驅(qū)動車輛。
『英菲尼迪Q70/Q50/QX60 日產(chǎn)CIMA/FUGA/新奇駿都采用了不同的混動系統(tǒng)』
除了上面兩套系統(tǒng)外,日產(chǎn)的第三套混動系統(tǒng)就是目前用在新樓蘭和英菲尼迪QX60上的這套系統(tǒng)。經(jīng)過廠家的綜合分析,F(xiàn)R形式的混動是需要搭載3.5L V6發(fā)動機的這樣的排量在很多國家會面臨高額稅費的問題從而影響銷量;而采用奇駿這樣的FF形式,則又會面臨動力不能滿足低扭要求的情況,因此最終日產(chǎn)選擇了給全新樓蘭使用2.5L機械增壓發(fā)動機+20馬力電動機的混動系統(tǒng),這樣既保證了動力的要求,同時還能通過混動系統(tǒng)降低油耗。
混動系統(tǒng)工作狀態(tài)解析
上文說了,全新樓蘭的這套混動系統(tǒng)的電動機部分當初設(shè)計的訴求就是輔助車輛行駛,那么它是怎么樣進行輔助的呢?
在車輛啟動的時候,電動機與變速箱之間的離合器首先鎖止,通過電動機將車輛帶動,隨后發(fā)動機與電動機之間的離合器也馬上鎖止,讓發(fā)動機的動力繼續(xù)帶動車輛前進,此時電動機與變速箱之間的離合器首先分離,這樣的設(shè)計可以降低在起步階段的油耗。
而在急加速階段,這兩組離合器全部都鎖止,電動機和發(fā)動機都參與工作,此時車輛的動力響應更快。
巡航階段的話,兩套離合器同時鎖止。此時車輛的動力來源為發(fā)動機,而電動機反轉(zhuǎn)變身為發(fā)電機可以為鋰電池充電。
而在減速階段的話,電動機與發(fā)動機之間的離合器分離,電動機變?yōu)榘l(fā)電機將動能變?yōu)殡娔艽鎯υ谛铍姵刂,此外能量回收時還可以幫助車輛減速,減少車輛剎車片的耗損。
通過在上面四種不同工況下的工作,新樓蘭混動動力系統(tǒng)的官方稱綜合油耗為8.2L/100km,而新樓蘭同排量2.5L自然吸氣車型的綜合油耗則為9.0L/100km,相比較之下,混動版油耗還要低約10%。
對操控和駕駛是否有影響?
說到混動車型,就不得不提到他們的駕駛和操控感覺,比如部分混動車型上,由于有了容量很大且很沉的電池組,這使得他們在操控和駕駛方面多少還有些不盡人意,而新樓蘭的這套混動系統(tǒng)采用了日立開發(fā)的最輕薄鋰電池,整套電池系統(tǒng)重量也只有30kg左右,這樣的重量在一臺家用車上完全可以忽略不計,這樣在提供較好的操控和駕駛性能的同時還能有較低的油耗,何樂而不為?
總結(jié):
輔助駕駛是新樓蘭混和動力系統(tǒng)最大的意義,雖然它并不能像傳統(tǒng)意義上的混和動力系統(tǒng)可以單獨靠純電驅(qū)動車輛行駛,但在同樣能降低油耗的情況下還可以保證不錯的駕駛和操作感覺,這點上來看還是有吸引力的。(文/汽車之家 翟元)
青睞阿特金森循環(huán) 談雷克薩斯混動技術(shù)
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