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1876年,奥托发明了第一台四冲程活塞式内燃机至今,已经过去了141年。如今内燃机技术已越发接近瓶颈,加上排放限制的越发严格,很多车厂也开始学会“偷懒”。

很多电动车没有专门的平台,一些所谓“插电混动车”也只是挪用老旧的,排放不达标的发动机,加上一块大电池。二者之间没有完善的协同工作逻辑,一旦电池没电,接下来的旅程,这台技术落后的发动机拖着笨重的电池,直接导致的就是恐怖的油耗。但是今天我们要介绍的这辆车,它并没有用“混动技术”做挡箭牌,它的机械部分已经做的非常完善,甚至有很多机械结构都是专门为混动车型设计,“混动技术”只是让它锦上添花。它就是2017款,东风日产-楼兰,混动版。




干式和湿式两组离合器,一台15kW的电机,典型的“单电机直联式”,这种混动形式非常简单,像奥迪和宝马的一些混合动力车型大多采用此类混动形式。这种形式几乎不影响车内空间,同时在动力提供方面也不会“喧宾夺主”。

一张图了解楼兰HEV系统的工况,接下来说重点—楼兰混动车型的机械部分。

1.集成水冷系统


液体从副水箱流进机械增压中冷器,中冷器集成在进气歧管,让空气得到充分的冷却。

首先比较的是气体的温度,橙色曲线表示采用水冷中冷器的进气温度,绿色曲线表示采用风冷中冷器的进气温度。
通过两个曲线的对比我们可以看出,当车速较低的时候,绿色曲线的波动较大。因为车速低,空气流动就比较缓慢,这就是风冷的弊端,低速进气温度波动大。而水冷中冷器就不存在这个问题,所以采用水冷中冷器也是考虑到中国道路拥堵环境。

除了通常的冷却路径之外,由于该发动机是专为HEV车型所匹配,而HEV系统中的电动机的逆变器在工作时会有很大的热量产生,为保证逆变器正常工作,日产将发动机的冷却系统与逆变器的散热系统进行整合,统一由发动机的水冷系统来保证逆变器的正常工作。最终冷却液流经电控水泵和散热器。

如图所示,浅蓝色箭头代表进气流通路径,红色箭头表示经过压缩的空气进入发动机的流通路径。
2.电控主动悬置系统
主动悬置通过作动器直接产生动态力,以抵消发动机传递到车身和由于路面不平传递到发动机上的振动力,理论上是可以使振动响应达到零,从而获得更佳的隔音性。
3.EATON(伊顿)第四代机械增压器

第四代伊顿机械增压器最大的特点就是采用了岛式轴承板出口设计。


这样的设计可以带来更高的压缩比、更大的空气流量、更高的热效率、更宽广的工作范围,同时可以改善NVH特性,减小内部增压导致的巡航损失。同时,它的使用寿命超过15万公里。
4.机械增压控制系统


机械增压器控制主要是在电控旁通阀和电控节气门的协同配合下完成的,可以实现线性的空气进气量,从而有效抑制发动机扭矩的波动。

上图的纵坐标的左侧代表阀门开度,右边气缸内的空气量,横坐标发动机扭距。当电控节气门,和电控旁通阀配合的情况下,里面的空气的进气量,就会呈现中间虚线红色线,线性提升。
5.可变进排气正时
所谓可变进气控制系统,就是在各气缸的进气道内部装有调节阀,发动机控制单元根据发动机转速控制阀的打开和关闭,从而切换气道的长度。当发动机转速低于5 000 r/min时,进气歧管调节阀关闭,有效进气道长度增加,能够利用进气惯性效应提高进气效率并产生高扭矩;当发动机转速超过5 000 r/min时,ECM打开进气歧管调节阀,较短的进气道有助于在发动机高速运转时增大扭矩。排气也是近似的道理。

这台发动机具有两个进气控制阀,一个排气控制阀。也就是说这台发动机进气有三段,3种气门正时状态。排气有两段,2种气门正时状态。


楼兰混动版搭载的发动机是日产专为HEV车型所研发的,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。

首先让我们来了解一下机械增压和涡轮增压的区别。机械增压是一种通过发动机曲轴直接驱动压力机,以提高发动机进气压力的方式。
涡轮增压是将发动机排出的废气引入涡轮机,利用废弃能量推动涡轮机旋转,由此驱动与涡轮同轴的压气机实现增压。

与涡轮增压相比,机械增压低速增压效果更好,另外,机械增压器与发动机更容易匹配,结构也比较紧凑。日产的这种做法和目前的趋势“小型化发动机+直喷+涡轮”的理论是迥然不同的。

如上图,两个图横坐标均代表百公里油耗。纵坐标左图是扭距和重量之比,右图是功率和重力之比。图中的整个区域越往左上角走的话说明燃油经济性和动力的综合状态越佳。浅蓝色区域是大部分搭载涡轮增压车型的状态。空白是普通自然吸气车型的状态。红点则表示混动版楼兰的燃油经济性和动力表现的状态。
由于这台发动机专为HEV车型设计的。因此低转速,高负荷使用的频率会比较高。这一点是涡轮增压最不擅长的,但是却是罗茨式机械增压的用武之地。另外,这归根到底是转速范围的问题,对于单纯的响应问题,电动机会给予补偿。


简单地说就是混动版楼兰的增压方式没有采用涡轮增压,那么也就没有必要采用缸内直喷技术了。
其实涡轮增压与缸内直喷技术是为了解决尾气问题。涡轮增压器在涡轮壳体部分有很大的热容量(物体改变单位温度时吸收或放出的热量)。发动机起动后,这部分会吸收掉尾气的热量,使下游的催化剂的温度很难快速上升。这样,在车辆启动之后的尾气净化性能就会大大降低,无法达到尾气检测标准。

而采用缸内直喷的话就可以轻松地通过改变喷射时间,使未燃烧的碳化氢留在尾气中,由此可通过加热催化剂来达到尾气排放规定。这样便形成了目前的小型化发动机+涡轮增压+缸内直喷的组合形式。

但是采用罗茨式机械增压的混动版楼兰发动机并不存在这种问题,因为它的排气系统和自然吸气发动机几乎完全一致,将催化剂设置在排气阀深处的紧后方,这样催化剂就可以迅速加热了。
既然解决了催化剂加热的问题,也就没有必要非采用缸内直喷技术了。其实,缸内直喷技术的问题有很多,比如还要配备以凸轮轴驱动的柱塞式高压喷射泵,这样做会让发动机的一部分驱动力分给喷射泵,驱动力的损失较大。所以在可以克服催化剂加热的问题,尾气合格的情况下,缸内直喷技术未必是最好的选择。


我们的试驾场地是广州花都日产工厂内的环形跑道,在这条跑道上没有颠簸路段和急弯,我们主要的目的是测试混动版楼兰的起步提速和中段加速感受。
从理论上讲,因为在发动机和变速箱之间存在着干式和湿式两个离合器,在离合器耦合和断开的过程中,不同机械运动部件的转速差会造成的离合器磨损以及车辆的顿挫。在实际的试车过程中,车辆在起步、急加速等各种工况下并未表现出顿挫感,这一问题的解决一方面要归功于CVT变速器本身换挡快而连贯的特性,另一方面要依托良好的电动机控制单元和控制程序。
起步阶段虽然只有15kW小小的电机发挥不了什么作用,但在本来数据就不差的发动机和日本车一贯的油门较轻的调校下再配以虽小但扭矩有60N·m的电机辅助,起步动作虽然谈不上暴力,但是比较轻巧,低扭的表现良好。相比起步,楼兰混动的中段加速表现最好,油门稍微大一点立马就上3000rpm,不需要大脚油门转速就能持续攀升,机械增压相比起涡轮增压爆发没有那么猛烈,但同时也没有涡轮迟滞现象,也更平顺。
混动版楼兰的动力输出不仅仅是将将够用,它介于平和和暴力之间。如果你平和驾驶,那么它的动力输出非常平顺,而且无论是起步加速还是中段加速的感受永远会比你的心理预期要猛一些,但是绝对不会达到让你紧张的握紧方向盘,或者产生暴力驾驶冲动的地步。
而且混动版楼兰由于在机械部分做足了文章,同时这套混合动力系统也归于“轻混”的范畴,由于电动/发电机功率仅为15kW,这就决定了它单独驱动车辆的机会很少,所以无论是从空间上还是从动力响应上,你都能明显感受到这辆车能有如此的动力表现肯定和电动机有关,但同时在驾驶全过程中你也无法感受到电动机的存在。

