中型轿车市场的竞争从来不会手软,各厂家也将更多的精力放在了该级别的车型上,其中,东风日产的代表车型就是天籁了。新天籁搭载的2.0 L VC TURBO可变压缩比涡轮增压发动机旧产内部代号KR20DDET)无疑是一大亮点,其最大功率为185 kW,最大扭矩为380 N·m,工信部油耗为6.6 L/100 km。此外,该发动机的热效率已经到达39%,与竞品混动车型相比也是不分上下。本文将为读者朋友们详细解读东风日产KR20DDET发动机的技术细节。
1.发动机基本概括
东风日产新天籁车型共搭载了2款发动机,分别为2.0 L自然吸气发动机和2.0T可变压缩比(VCR)涡轮增压发动机。2.0T可变压缩比(VCR)涡轮增压发动机型号为KR20DDET,是全球第一款量产可变压缩比(VCR)发动机,压缩比可在8.0:1~14.0:1之间进行变化(图1)。该款发动机采用了最新的减振技术,无需平衡轴的介入便可实现良好的平衡性,同时使用了电动主动扭矩杆(ATR ),来帮助减少发动机的其余振动。
该款发动机采用直列式排布方式,在5 600 r/min时最大输出功率为185 kW,在4 000 r/min时可输出380 N·m的最大扭矩。采用了电子进气门和液压排气门的正时控制单元,并通过电子废气旁通阀来减少泵送时的损失。同时,MCV多路控制阀可在冷起动和运行冷却期间提供更高效的部件加热。该款发动机所需机油量为4.7 L,所需发动机冷却液为8.3 L。
2.进气系统
新鲜空气经过空气滤清器后进入到增压器中,由增压器负责将空气进行压缩,热压缩后空气经过增强软管总成(图2),流过发动机顶部的复合噪声抑制器(图3)。该噪声抑制器利用挡板将进气噪声和共振进行衰减,从而保证驾乘者的乘坐舒适性。经过降噪的压缩空气向下流入下散热器支架右侧附近的增压空气冷却器(中冷器)进口。该中冷器是一种热交换器,利用面积大、散热好的原理,在压缩空气进入燃烧室之前,释放其中的热量。
3.涡轮增压系统
新天籁的涡轮增压器由整体式缸盖(排气歧管)、三元催化器、涡轮侧、增压压力侧、电控增压压力旁通阀及壳体等部件组成(图4)。排气歧管被集成在了缸盖中(图5),是因为排气歧管的温度高,在冷起动或冷车运行时,可以通过歧管的温度对冷却液进行加热,这就相当于为汽车冷却系统增加了一个热源,可大大缩短热车时间,让水温迅速达到工作温度。所以当VCR系统处于较低的压缩位置时,涡轮增压器也可以正常运行。
涡轮增压器的壳体包括用于轴承润滑的机油油道和用于冷却的冷却液通道。涡轮增压系统同样配备有废气旁通阀(图6),可以快速关闭以产生增压压力;也可以调节打开,以防止过度增压的出现,从而提高燃油经济性、快速预热催化剂或者在发动机控制单元 (ECM)确定不需要增压压力的其他条件下打开。
如果节气门执行器出现快速关闭,那么电控增压压力旁通阀就会打开,从而避免在节气门体上游形成压力。当电控增压压力旁通阀打开时,空气被重新引导到增压压力叶轮的进气侧,以降低增压压力出口与节气门体之间的气压。涡轮增压转速传感器是利用磁场感应工作的,其作用是识别涡轮增压器的转速信号。如果涡轮增压器总成出现故障,需要进行总成的更换,不得单独更换涡轮增压器转速传感器或电子增压压力旁通阀。
ECM会根据实际驾驶情况,通过步进电机(图7)控制废气旁通阀的开度。连接到电动废气旁通阀控制执行器的连杆来控制涡轮增压器的增压。ECM根据发动机转速、加速踏板位置和节气门位置确定目标增压压力,然后根据进气量和进气压力计算涡轮进口附近的进气压力。基于这些信息,ECM确定废气旁通阀角度来满足目标增压压力。电控废气旁通阀控制执行器可以调整废气旁通阀角度,提高对驱动条件的响应和实现高精度的增压控制。
当发动机处于冷态时,废气旁通阀开启,涡轮增压器引起的热损失最小化,加速催化剂的预热。点火钥匙处于ON位置时,ECM执行废气旁通阀执行器位置校准(根据使用车辆的环境,增压压力会有所不同)。