在2015年8月，東風日產全新樓蘭正式上市。那時起，樓蘭車型上便開始搭載由2.5L機械增壓發動機及單電動機組成的混合動力系統。該系統是目前市場上少有的，采用機械增壓發動機的混合動力系統。究竟該混合動力系統上的機械增壓發動機有何特點？為什么會采用機械增壓發動機與電動機組合來做混合動力系統呢？下面由小編來為各位揭示其中的原因。

1基本參數、開發背景、競品分析

日產樓蘭混合動力系統中的2.5L機械增壓發動機代號為“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自然吸氣發動機（代號為“QR25DE”），在動力輸出參數上全面占優，這是機械增壓器的功勞。這套混合動力系統的電動機最大馬力為20.4Ps（15kW），最大扭矩為160N·m。

從樓蘭混合動力車型的發動機艙可以看到，相比傳統動力車型，混合動力車型新增了電機驅動模塊，能夠對混合動力系統中的電動機進行控制，利用電動機對外輸出動力，或者利用電動機回收動能，并把回收到的電能儲存到鋰電池之中。

圖為日產樓蘭混合動力系統總成，這套混合動力系統采用單電機方案，在體積上比豐田THS混合動力系統的雙電機方案更有優勢，為橫置發動機平臺上布置四驅系統所需的取力器留出更多空間。

日產開發這套混合動力系統的目的是為了取代旗下的3.5L VQ35DE自然吸氣發動機（上一代樓蘭采用的動力系統），通過小排量化來提升發動機工作效率。然而，采用2.5L自然吸氣發動機搭載單電動機的混合動力系統，要想達到3.5L自然吸氣發動機的性能就需要一個大功率電機，電機功率大了，動力電池容量也要跟上，這使得制造成本大大增加，產品的價格競爭力被大大削弱。為解決制造成本和動力輸出性能的矛盾，最終日產選擇了采用機械增壓發動機與小功率電動機的組合，最終實現了動力輸出媲美3.5L自然吸氣發動機，燃油經濟性更好的混合動力系統。

本田和豐田這兩家日本廠商在發動機小型化上，走的是較為主流的路線，即采用渦輪增壓和缸內直噴技術來實現大排量自然吸氣發動機的動力輸出。

和日產不同，本田和豐田的小型化方案較為主流，通過采用渦輪增壓、缸內直噴技術，并把發動機排量設定在2L，制造出動力輸出性能與3.5L自然吸氣發動機相若的新型小型化發動機。在動力性能上，樓蘭的混合動力系統相比主流2.0L渦輪增壓缸內直噴發動機并沒有優勢，但在燃油經濟性方面優勢明顯。

顯然，如果你是一個注重動力性能的消費者，樓蘭并不是你的菜，因為市場上動力更強的中型SUV車型不在少數。但如果你想花差不多的價錢買一臺更省油的中型SUV，或許你可以關注下樓蘭的混合動力車型。

2結構特點和工作邏輯

日產樓蘭混合動力系統帶有一個電動機，該電動機位于發動機輸出軸和變速箱輸入軸之間。該混合動力系統中有兩個離合器，一個是干式離合器，一個是濕式離合器。干式離合器結合時可以把發動機動力傳遞至變速箱，濕式離合器結合時可以把電動機動力傳遞至變速箱。由于混合動力系統在起步時會采用電動機驅動車輛，發動機在車速起來后才介入，所以變速箱部分不再配置傳統CVT變速箱中的液力變矩器。

這套混合動力系統的鋰電池容量為0.6kWh。較小的鋰電池容量及電動機功率使得這套系統只在起步或者松油滑行時才會單獨采用電動機驅動車輛，車輛正常行駛的時候無法切換成純電動行駛模式。電動機和鋰電池在這套混合動力系統中的作用就是在合適的時候實施動力輔助，讓發動機能夠盡可能地在經濟油耗區工作，從而降低油耗；同時，在車輛全力加速時，電動機也能起到增強動力的作用。

變速箱方面，樓蘭這套混合動力系統采用了來自加特可（JATCO）的CVT變速箱，代號為“REOF02H”。這套混合動力系統相比2.5L自然吸氣發動機，輸出的扭矩峰值更大，所以該CVT變速箱內主動、從動錐盤之間采用了能夠承受更大扭矩的鏈條進行傳動（與2.5L自然吸氣發動機搭配的CVT變速箱采用的是鋼帶傳動。

3采用機械增壓發動機成為必然

目前，不少廠商都采用渦輪增壓技術來進行發動機小型化，以替代過去的大排量自然吸氣產品或填補產品線空白。例如：馬自達采用2.5L渦輪增壓發動機來取代過去的3.7L自然吸氣發動機；本田采用2.0L渦輪增壓發動機來取代3.0L自然吸氣發動機；豐田采用2.0L渦輪增壓發動機來填補2.5L和3.5L自然吸氣發動機之間的產品空白。前文也提到，在中國市場，日產的小排量化之路與其他日系廠商有所不同，采用的是2.5L機械增壓發動機+電動機組成的混合動力系統來取代其3.5L自然吸氣發動機。這與日產這套混合動力系統的開發目標有很大的關系。

渦輪增壓器的殼體部分有較大的熱容量，發動機冷啟動時，渦輪殼體會吸收大量廢氣熱量，使得位于渦輪之后的三元催化器無法快速達到最適工作溫度，尾氣排放比較嚴重。采用機械增壓技術使得排放控制變得更加容易。

日產2.5L QR25DER機械增壓發動機的排氣系統與2.5L QR25DE自然吸氣發動機完全一致，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，更高的排氣系統零部件通用化率對降低發動機生產成本有利。

當然，機械增壓發動機相比同排量的渦輪增壓發動機，在最大動力輸出性能上是有所不及的。這也是日產為這套動力系統加入電動機的原因。電動機的加入除了能在全力輸出時彌補機械增壓發動機動力上的不足，還可以在一般工況下實現動力輔助，讓發動機盡量工作在經濟油耗區，從而降低發動機油耗。

機械增壓發動機相比同排量的渦輪增壓發動機，雖然在最大動力輸出性能上有所不及，但由曲軸通過皮帶帶動的機械增壓器相比由廢氣驅動的渦輪增壓器，在車輛起步時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。

從成本角度來看，采用渦輪增壓技術的發動機要比采用機械增壓技術的發動機稍高。渦輪增壓系統更多、更長的空氣管路是其成本偏高的主要原因。除此以外，由于機械增壓器由曲軸通過皮帶帶動，相對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。

為降低機械增壓器工作時產生的噪音，工程師采用了吸隔音材料對增壓器進行了包裹。類似的措施在一些缸內直噴發動機的高壓油軌和直噴噴嘴附件也能看到。

日產工程師在調研時發現，用戶在實際駕駛時，發動機處于低轉速、高負載的工況較多，這是渦輪增壓系統最不擅長的工況，而恰恰是機械增壓系統所擅長的地方。假設車輛低速滑行時發動機轉速為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，發動機處于低轉速、高負載工況，機械增壓發動機此時相比同排量渦輪增壓發動機，能夠提供更快的加速響應。此外，樓蘭這套混合動力系統的電動機在上述工況下，可以通過其快速的動力輸出響應來進一步優化車輛提速性能。

4為什么沒有采用缸內直噴技術？

實際上，缸內直噴技術與渦輪增壓技術是相伴而生的。上面也提到了，渦輪增壓發動機在暖機工況時，由于渦輪對廢氣熱量的吸收，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格的排放法規，缸內直噴系統被配置到發動機之上。缸內直噴系統通過改變燃油噴射的時間，使未燃燒的碳氫化合物（HC）隨著尾氣到達三元催化器并燃燒，從而促進三元催化器升溫，最終使暖機工況尾氣排放達標。

2.5L QR25DER機械增壓發動機采用的是多點電噴技術，燃油噴嘴把汽油噴射到進氣歧管內與增壓空氣混合，混合氣隨后進入氣缸燃燒。QR25DER發動機采用了可變壓力燃油泵。隨著轉速和負載的提高，燃油泵產生的燃油壓力也隨之提高，增強汽油霧化水平，提升混合氣燃燒效率，從而在增強動力輸出的同時降低油耗。

既然日產選擇的機械增壓技術方案本身就能夠滿足排放指標，自然就無必要采用結構更復雜、成本更高的缸內直噴技術了。結合我們此前拆解的日產HR16DE發動機來看（點擊查看文章），日產在動力總成設計上，并不熱衷于采用業內最流行的技術，反而對如何降低動力系統復雜性、降低制造成本、提升可靠性及耐用性更為看重。這就是日產動力系統設計理念與其他廠商有所不同的地方。

5日產樓蘭混合動力系統更多細節

日產樓蘭混合動力系統鋰電池容量僅為0.6kWh，小于混合動力凱美瑞的1.6kWh和混合動力雅閣的1.3kWh。這樣的電池配置也反映了在日產這套混合動力系統中，電動機僅僅起到動力輔助作用，純電動行駛并非其主要職責。

上圖中我們可以看出，采用水冷式中冷器的發動機，進氣溫度波動比較小。車輛低速行駛時，由于迎面氣流較弱，風冷式中冷器冷卻效果較差，進氣溫度明顯高于水冷式中冷器，只有車速提升以后，風冷式中冷器的冷卻效果才會顯現。水冷式中冷器在城市走走停停的環境下，可以有效降低進氣溫度，提升進氣密度，保證發動機的動力輸出。

樓蘭混合動力車型除了帶有一般發動機必須的水冷系統之外，還帶有電動水泵的副冷卻系統，為逆變器和水冷式中冷器實施冷卻。

日產2.5L QR25DER發動機進排氣側都帶有氣門正時調節機構（簡稱“VVT”），可以調整進、排氣開閉的時機。與一般的雙VVT發動機不同，這款發動機的進氣側VVT多了一個中間位置鎖止功能。在冷機啟動時，發動機ECU會把進氣側VVT機構鎖止在特定的中間位置，相當于進氣側VVT與凸輪軸硬連接，正時鏈條作用在進氣側VT齒輪上的力直接轉換為凸輪軸轉動的扭矩，從而讓進氣門關閉更加迅速，可以有效降低尾氣中碳氫化合物HC的排放量。

當進氣側VVT機構解除鎖止時，正時鏈條作用在進氣側VVT齒輪上的力會通過VVT內部油腔的機油進行傳遞，然后轉化為凸輪軸轉動的扭矩，傳動效率比硬連接低，進氣門關閉時不夠“干脆”，從而導致更多油氣混合氣進入氣缸。在發動機冷啟動時，燃油霧化質量較差，更多混合不佳的油氣混合氣進入氣缸燃燒便會導致尾氣中碳氫化合物（HC）排放量的上升。

6全文總結

日產樓蘭上的這套搭載2.5L機械增壓發動機和單電動機的混合動力系統主要是用于取代旗下3.5L自然吸氣發動機的，在保持動力表現持平的前提下進一步提升燃油經濟性和排放水平。這套混合動力系統較好地融合了機械增壓發動機和電動機的各自優勢，低轉速、高負載工況提速性能以及全工況的燃油經濟性上相較旗下3.5L自然吸氣發動機均有所改善。