在2015年8月，東風(fēng)日產(chǎn)全新樓蘭正式上市。那時(shí)起，樓蘭車型上便開始搭載由2.5L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)及單電動(dòng)機(jī)組成的混合動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前市場(chǎng)上少有的，采用機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。究竟該混合動(dòng)力系統(tǒng)上的機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)有何特點(diǎn)？為什么會(huì)采用機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)組合來做混合動(dòng)力系統(tǒng)呢？下面由小編來為各位揭示其中的原因。

1基本參數(shù)、開發(fā)背景、競(jìng)品分析

日產(chǎn)樓蘭混合動(dòng)力系統(tǒng)中的2.5L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)代號(hào)為“QR25DER”，最大功率為245Ps/5600rpm，峰值扭矩為330N·m/3600rpm。相比普通版樓蘭上搭載的2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)（代號(hào)為“QR25DE”），在動(dòng)力輸出參數(shù)上全面占優(yōu)，這是機(jī)械增壓器的功勞。這套混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)最大馬力為20.4Ps（15kW），最大扭矩為160N·m。

從樓蘭混合動(dòng)力車型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙可以看到，相比傳統(tǒng)動(dòng)力車型，混合動(dòng)力車型新增了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，能夠?qū)旌蟿?dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，利用電動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出動(dòng)力，或者利用電動(dòng)機(jī)回收動(dòng)能，并把回收到的電能儲(chǔ)存到鋰電池之中。

圖為日產(chǎn)樓蘭混合動(dòng)力系統(tǒng)總成，這套混合動(dòng)力系統(tǒng)采用單電機(jī)方案，在體積上比豐田THS混合動(dòng)力系統(tǒng)的雙電機(jī)方案更有優(yōu)勢(shì)，為橫置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上布置四驅(qū)系統(tǒng)所需的取力器留出更多空間。

日產(chǎn)開發(fā)這套混合動(dòng)力系統(tǒng)的目的是為了取代旗下的3.5L VQ35DE自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)（上一代樓蘭采用的動(dòng)力系統(tǒng)），通過小排量化來提升發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。然而，采用2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)搭載單電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)，要想達(dá)到3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能就需要一個(gè)大功率電機(jī)，電機(jī)功率大了，動(dòng)力電池容量也要跟上，這使得制造成本大大增加，產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力被大大削弱。為解決制造成本和動(dòng)力輸出性能的矛盾，最終日產(chǎn)選擇了采用機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與小功率電動(dòng)機(jī)的組合，最終實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力輸出媲美3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油經(jīng)濟(jì)性更好的混合動(dòng)力系統(tǒng)。

本田和豐田這兩家日本廠商在發(fā)動(dòng)機(jī)小型化上，走的是較為主流的路線，即采用渦輪增壓和缸內(nèi)直噴技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大排量自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。

和日產(chǎn)不同，本田和豐田的小型化方案較為主流，通過采用渦輪增壓、缸內(nèi)直噴技術(shù)，并把發(fā)動(dòng)機(jī)排量設(shè)定在2L，制造出動(dòng)力輸出性能與3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相若的新型小型化發(fā)動(dòng)機(jī)。在動(dòng)力性能上，樓蘭的混合動(dòng)力系統(tǒng)相比主流2.0L渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有優(yōu)勢(shì)，但在燃油經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)勢(shì)明顯。

顯然，如果你是一個(gè)注重動(dòng)力性能的消費(fèi)者，樓蘭并不是你的菜，因?yàn)槭袌?chǎng)上動(dòng)力更強(qiáng)的中型SUV車型不在少數(shù)。但如果你想花差不多的價(jià)錢買一臺(tái)更省油的中型SUV，或許你可以關(guān)注下樓蘭的混合動(dòng)力車型。

2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作邏輯

日產(chǎn)樓蘭混合動(dòng)力系統(tǒng)帶有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和變速箱輸入軸之間。該混合動(dòng)力系統(tǒng)中有兩個(gè)離合器，一個(gè)是干式離合器，一個(gè)是濕式離合器。干式離合器結(jié)合時(shí)可以把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞至變速箱，濕式離合器結(jié)合時(shí)可以把電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞至變速箱。由于混合動(dòng)力系統(tǒng)在起步時(shí)會(huì)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)在車速起來后才介入，所以變速箱部分不再配置傳統(tǒng)CVT變速箱中的液力變矩器。

這套混合動(dòng)力系統(tǒng)的鋰電池容量為0.6kWh。較小的鋰電池容量及電動(dòng)機(jī)功率使得這套系統(tǒng)只在起步或者松油滑行時(shí)才會(huì)單獨(dú)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，車輛正常行駛的時(shí)候無法切換成純電動(dòng)行駛模式。電動(dòng)機(jī)和鋰電池在這套混合動(dòng)力系統(tǒng)中的作用就是在合適的時(shí)候?qū)嵤﹦?dòng)力輔助，讓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠盡可能地在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)工作，從而降低油耗；同時(shí)，在車輛全力加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)也能起到增強(qiáng)動(dòng)力的作用。

變速箱方面，樓蘭這套混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了來自加特可（JATCO）的CVT變速箱，代號(hào)為“REOF02H”。這套混合動(dòng)力系統(tǒng)相比2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出的扭矩峰值更大，所以該CVT變速箱內(nèi)主動(dòng)、從動(dòng)錐盤之間采用了能夠承受更大扭矩的鏈條進(jìn)行傳動(dòng)（與2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)搭配的CVT變速箱采用的是鋼帶傳動(dòng)。

3采用機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)成為必然

目前，不少廠商都采用渦輪增壓技術(shù)來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，以替代過去的大排量自然吸氣產(chǎn)品或填補(bǔ)產(chǎn)品線空白。例如：馬自達(dá)采用2.5L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來取代過去的3.7L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)；本田采用2.0L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來取代3.0L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)；豐田采用2.0L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來填補(bǔ)2.5L和3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)之間的產(chǎn)品空白。前文也提到，在中國市場(chǎng)，日產(chǎn)的小排量化之路與其他日系廠商有所不同，采用的是2.5L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)+電動(dòng)機(jī)組成的混合動(dòng)力系統(tǒng)來取代其3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這與日產(chǎn)這套混合動(dòng)力系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)有很大的關(guān)系。

渦輪增壓器的殼體部分有較大的熱容量，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，渦輪殼體會(huì)吸收大量廢氣熱量，使得位于渦輪之后的三元催化器無法快速達(dá)到最適工作溫度，尾氣排放比較嚴(yán)重。采用機(jī)械增壓技術(shù)使得排放控制變得更加容易。

日產(chǎn)2.5L QR25DER機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)與2.5L QR25DE自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)完全一致，沒有了渦輪的阻隔，三元催化器能夠布置在更靠近排氣孔的位置，充分利用廢氣熱能來讓三元催化器快速升溫至最適工作溫度，從而降低尾氣排放。此外，更高的排氣系統(tǒng)零部件通用化率對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)成本有利。

當(dāng)然，機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比同排量的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在最大動(dòng)力輸出性能上是有所不及的。這也是日產(chǎn)為這套動(dòng)力系統(tǒng)加入電動(dòng)機(jī)的原因。電動(dòng)機(jī)的加入除了能在全力輸出時(shí)彌補(bǔ)機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力上的不足，還可以在一般工況下實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輔助，讓發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗。

機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比同排量的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然在最大動(dòng)力輸出性能上有所不及，但由曲軸通過皮帶帶動(dòng)的機(jī)械增壓器相比由廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，在車輛起步時(shí)能更快建立足夠高的增壓壓力，從而獲得更好的起步加速響應(yīng)。

從成本角度來看，采用渦輪增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)要比采用機(jī)械增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)稍高。渦輪增壓系統(tǒng)更多、更長(zhǎng)的空氣管路是其成本偏高的主要原因。除此以外，由于機(jī)械增壓器由曲軸通過皮帶帶動(dòng)，相對(duì)于必須安裝于排氣口附近的渦輪增壓器，在布置上更為靈活。

為降低機(jī)械增壓器工作時(shí)產(chǎn)生的噪音，工程師采用了吸隔音材料對(duì)增壓器進(jìn)行了包裹。類似的措施在一些缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓油軌和直噴噴嘴附件也能看到。

日產(chǎn)工程師在調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，用戶在實(shí)際駕駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速、高負(fù)載的工況較多，這是渦輪增壓系統(tǒng)最不擅長(zhǎng)的工況，而恰恰是機(jī)械增壓系統(tǒng)所擅長(zhǎng)的地方。假設(shè)車輛低速滑行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000rpm，駕駛員突然全油門想要提速變線超車，在不降擋的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速、高負(fù)載工況，機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)相比同排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠提供更快的加速響應(yīng)。此外，樓蘭這套混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)在上述工況下，可以通過其快速的動(dòng)力輸出響應(yīng)來進(jìn)一步優(yōu)化車輛提速性能。

4為什么沒有采用缸內(nèi)直噴技術(shù)？

實(shí)際上，缸內(nèi)直噴技術(shù)與渦輪增壓技術(shù)是相伴而生的。上面也提到了，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在暖機(jī)工況時(shí)，由于渦輪對(duì)廢氣熱量的吸收，使得三元催化器升溫較慢，降低了其尾氣凈化效率。為了提升三元催化器升溫速度以滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)被配置到發(fā)動(dòng)機(jī)之上。缸內(nèi)直噴系統(tǒng)通過改變?nèi)加蛧娚涞臅r(shí)間，使未燃燒的碳?xì)浠衔铮℉C）隨著尾氣到達(dá)三元催化器并燃燒，從而促進(jìn)三元催化器升溫，最終使暖機(jī)工況尾氣排放達(dá)標(biāo)。

2.5L QR25DER機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是多點(diǎn)電噴技術(shù)，燃油噴嘴把汽油噴射到進(jìn)氣歧管內(nèi)與增壓空氣混合，混合氣隨后進(jìn)入氣缸燃燒。QR25DER發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變壓力燃油泵。隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)載的提高，燃油泵產(chǎn)生的燃油壓力也隨之提高，增強(qiáng)汽油霧化水平，提升混合氣燃燒效率，從而在增強(qiáng)動(dòng)力輸出的同時(shí)降低油耗。

既然日產(chǎn)選擇的機(jī)械增壓技術(shù)方案本身就能夠滿足排放指標(biāo)，自然就無必要采用結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、成本更高的缸內(nèi)直噴技術(shù)了。結(jié)合我們此前拆解的日產(chǎn)HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)來看（點(diǎn)擊查看文章），日產(chǎn)在動(dòng)力總成設(shè)計(jì)上，并不熱衷于采用業(yè)內(nèi)最流行的技術(shù)，反而對(duì)如何降低動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜性、降低制造成本、提升可靠性及耐用性更為看重。這就是日產(chǎn)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與其他廠商有所不同的地方。

5日產(chǎn)樓蘭混合動(dòng)力系統(tǒng)更多細(xì)節(jié)

日產(chǎn)樓蘭混合動(dòng)力系統(tǒng)鋰電池容量?jī)H為0.6kWh，小于混合動(dòng)力凱美瑞的1.6kWh和混合動(dòng)力雅閣的1.3kWh。這樣的電池配置也反映了在日產(chǎn)這套混合動(dòng)力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)僅僅起到動(dòng)力輔助作用，純電動(dòng)行駛并非其主要職責(zé)。

上圖中我們可以看出，采用水冷式中冷器的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣溫度波動(dòng)比較小。車輛低速行駛時(shí)，由于迎面氣流較弱，風(fēng)冷式中冷器冷卻效果較差，進(jìn)氣溫度明顯高于水冷式中冷器，只有車速提升以后，風(fēng)冷式中冷器的冷卻效果才會(huì)顯現(xiàn)。水冷式中冷器在城市走走停停的環(huán)境下，可以有效降低進(jìn)氣溫度，提升進(jìn)氣密度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。

樓蘭混合動(dòng)力車型除了帶有一般發(fā)動(dòng)機(jī)必須的水冷系統(tǒng)之外，還帶有電動(dòng)水泵的副冷卻系統(tǒng)，為逆變器和水冷式中冷器實(shí)施冷卻。

日產(chǎn)2.5L QR25DER發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣側(cè)都帶有氣門正時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱“VVT”），可以調(diào)整進(jìn)、排氣開閉的時(shí)機(jī)。與一般的雙VVT發(fā)動(dòng)機(jī)不同，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)VVT多了一個(gè)中間位置鎖止功能。在冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)把進(jìn)氣側(cè)VVT機(jī)構(gòu)鎖止在特定的中間位置，相當(dāng)于進(jìn)氣側(cè)VVT與凸輪軸硬連接，正時(shí)鏈條作用在進(jìn)氣側(cè)VT齒輪上的力直接轉(zhuǎn)換為凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，從而讓進(jìn)氣門關(guān)閉更加迅速，可以有效降低尾氣中碳?xì)浠衔颒C的排放量。

當(dāng)進(jìn)氣側(cè)VVT機(jī)構(gòu)解除鎖止時(shí)，正時(shí)鏈條作用在進(jìn)氣側(cè)VVT齒輪上的力會(huì)通過VVT內(nèi)部油腔的機(jī)油進(jìn)行傳遞，然后轉(zhuǎn)化為凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，傳動(dòng)效率比硬連接低，進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)不夠“干脆”，從而導(dǎo)致更多油氣混合氣進(jìn)入氣缸。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，燃油霧化質(zhì)量較差，更多混合不佳的油氣混合氣進(jìn)入氣缸燃燒便會(huì)導(dǎo)致尾氣中碳?xì)浠衔铮℉C）排放量的上升。

6全文總結(jié)

日產(chǎn)樓蘭上的這套搭載2.5L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和單電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)主要是用于取代旗下3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的，在保持動(dòng)力表現(xiàn)持平的前提下進(jìn)一步提升燃油經(jīng)濟(jì)性和排放水平。這套混合動(dòng)力系統(tǒng)較好地融合了機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的各自優(yōu)勢(shì)，低轉(zhuǎn)速、高負(fù)載工況提速性能以及全工況的燃油經(jīng)濟(jì)性上相較旗下3.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)均有所改善。