東風日產(chǎn)天籟KR20DDET發(fā)動機介紹

文：李志

新一代日產(chǎn)天籟上市已超6個月的時間，這款車所使用的KR20DDET可變壓縮比發(fā)動機，引起了很多汽車售后維修從業(yè)者的興趣。本文將介紹這款發(fā)動機的正時控制、熱能管理、排放控制、變排量潤滑及真空助力等系統(tǒng)的特點。此外，還將介紹這款發(fā)動機所用到的一些特殊制造工藝、部分部件的維修方法以及所需的附加操作。

1.氣門正時控制

東風日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機的氣門正時控制器（VTC）安裝在進氣和排氣凸輪軸前端，排氣門正時控制器的動作由發(fā)動機潤滑油壓力驅(qū)動；而進氣門正時控制器則是由電機驅(qū)動（圖1）。

圖1 氣門正時控制器

電子VTC響應速度快于液壓VTC，可擴展凸輪軸的運行角度，從而提高燃油經(jīng)濟性、發(fā)動機輸出和排氣性能。電子VTC機構(gòu)通過電子進氣門正時（IVT）控制電機連續(xù)改變凸輪軸的相位。發(fā)動機控制單元（ECM）通過CAN總線進行通信，將電子IVT控制電機的目標位置傳輸給電子IVT控制單元。電子IVT控制單元根據(jù)ECM的信號驅(qū)動電子IVT電機，并改變進氣門的開啟和關(guān)閉時間。電子IVT控制單元具有診斷功能，在檢測系統(tǒng)誤差時，通過發(fā)動機通訊將故障碼（DTC）傳輸給ECM。

2.燃油蒸發(fā)與排放控制系統(tǒng)

燃油蒸發(fā)與排放控制系統(tǒng)（EVAP）的作用是減少燃油供給系統(tǒng)排放到大氣中的HC含量。燃油箱內(nèi)的燃油蒸氣被引導到炭罐中，在發(fā)動機停機或在給車輛補充燃油時，燃油蒸汽會被儲存在這里。而當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，炭罐內(nèi)的燃油蒸氣會從EVAP炭罐清洗流量控制電磁閥進入清洗管路，并最終進入進氣歧管（圖2）。

EVAP炭罐清洗流量控制電磁閥由ECM管理，當發(fā)動機運行時，由EVAP炭罐清洗控制電磁閥控制的蒸氣流量隨著空氣流量的增加而相應調(diào)節(jié)。在車輛減速和發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，EVAP炭罐清洗流量控制電磁閥會關(guān)閉蒸氣清洗管路。

3.冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)不僅承擔著為發(fā)動機本體和機油散熱的任務，同時也是空調(diào)暖風的熱源以及為變速器油加熱（圖3）。冷卻液流經(jīng)不同的水道，可以發(fā)揮不同的作用。而水道回路和閥門的開閉，主要由電子多路流量控制閥（MCV）來控制。

圖2 EVAP系統(tǒng)圖

圖3 冷卻液的循環(huán)路徑

圖4 電子多路流量控制閥MCV

如圖4所示，MCV根據(jù)發(fā)動機溫度和驅(qū)動條件改變到暖風散熱器、機油冷卻器、CVT加熱器和散熱器的冷卻液流動路徑。當點火開關(guān)處于OFF時，閥門完全關(guān)閉以快速排空冷卻液通道。當接收到鼓風機接通信號或空調(diào)壓縮機接通信號時，ECM也會打開通往暖風散熱器的路徑（即使當時冷卻液的溫度較低）。

MCV根據(jù)溫度和發(fā)動機控制策略，精確控制輸送到發(fā)動機各部件的冷卻液流量，為發(fā)動機內(nèi)的冷卻液提供多通道流動。閥門通過控制各個通道的流量，確保每種情況提供最佳的冷卻液流，優(yōu)化散熱器、機油冷卻器（在冷起動CVT的預熱）和加熱器的冷卻液分配（圖5）。

4.熱量管理控制

日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機的熱量管理控制，是通過改變冷卻液水道的通斷情況來管理發(fā)動機的溫度，以及變速器散熱和車內(nèi)空調(diào)暖風。

如圖6所示，經(jīng)由多路控制閥的熱量管理控制有以下5種模式。

閥位置A：關(guān)閉暖風水箱和發(fā)動機散熱器的所有冷卻液流道，冷卻液只在發(fā)動機內(nèi)循環(huán)。

閥位置B：打開通往暖風散熱器的通道，冷卻液導入到空調(diào)暖風散熱器中。

閥位置C：打開通往機油冷卻器和CVT油加熱器的通道，冷卻液導入到空調(diào)暖風散熱器、機油冷卻器和CVT油加熱器中。

閥位置D：打開通往發(fā)動機散熱器的通道，冷卻液導入到空調(diào)暖風散熱器、機油冷卻器、CVT油加熱器以及散熱器中。

圖5 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)框圖

圖6 發(fā)動機熱量管理控制

閥位置E：打開所有的通道。

此外，連接電子節(jié)氣門控制執(zhí)行器和渦輪增壓器的冷卻液管路處于常通狀態(tài)。高水溫控制模式能提高發(fā)動機的機油溫度，該模式是通過開啟或關(guān)閉通往發(fā)動機散熱器的通道來實現(xiàn)的。而當發(fā)動機高負荷運轉(zhuǎn)時，因爆震控制生效，因此不進行高水溫控制。此外，當檢測到多路控制閥有故障時，ECM會發(fā)指令完全打開冷卻液流通閥門，從而確保冷卻效果。

5.發(fā)動機潤滑系統(tǒng)

日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)組成如圖7所示，變排量機油泵是實現(xiàn)機油壓力控制的核心部件。變排量機油泵安裝在發(fā)動機油底殼內(nèi)（圖8），該部件可以根據(jù)油壓需求的不同，以及低摩擦配合部件的實際情況，調(diào)整機油流量。

圖7 發(fā)動機潤滑系統(tǒng)組成

圖8 變排量泵安裝位置

發(fā)動機潤滑油壓力控制系統(tǒng)由多種因素共同調(diào)節(jié)，ECM通過讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、機油溫度以及蓄電池電壓等數(shù)據(jù)，向機油壓力控制電磁閥發(fā)送指令，實現(xiàn)機油壓力控制（圖9）。

ECM根據(jù)讀取到的機油溫度、發(fā)動機負載以及各傳感器發(fā)送的信號，驅(qū)動機油壓力控制電磁閥，從而實現(xiàn)可變機油壓力控制（低壓控制和高壓控制）。

ECM采用低油壓控制的工作時間，占發(fā)動機運轉(zhuǎn)總時長的80%～90%，將潤滑系統(tǒng)的壓力維持在較低水平，并且不激活用于冷卻活塞的機油噴射（即小于或等于噴射閥開啟壓力）。高油壓控制的啟動條件是發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)或高負載條件下，且冷卻液溫度在60℃以上。若發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速和低負載的工況下運轉(zhuǎn)，則無論冷卻液是否超過60℃，發(fā)動機潤滑系統(tǒng)都處于低油壓模式。

6.發(fā)動機制造工藝

日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機缸體使用鏡面缸筒涂層工藝，該工藝為氣缸襯里施加1種特殊的涂層，營造一個超光滑的表面，從而替代了氣缸襯套。使用這種工藝有助于減少缸壁摩擦，且提升了缸體的抗爆震能力。

這種加工方法的基本原理是將1種特殊的等離子射流噴射到氣缸壁上，經(jīng)過硬化和打磨之后，便形成了非常光滑的氣缸壁表面，進而減少活塞與氣缸壁之間的摩擦。使用上述制造方法，發(fā)動機可以消除氣缸內(nèi)摩擦引起的功率損失，有助于提升車輛的加速能力和發(fā)動機工作效率。

圖9 發(fā)動機潤滑油壓力控制框圖

表1 氣缸壓力標準參數(shù)

7.發(fā)動機真空系統(tǒng)與真空泵

由于KR20DDET發(fā)動機使用可變壓縮比，從而造成進氣歧管壓力隨壓縮比的變化而改變。因此，這款發(fā)動機采用真空泵替代進氣歧管上的真空管，來為制動助力器提供持續(xù)穩(wěn)定的真空度。

圖10 真空泵安裝位置

如圖10所示，真空泵由排氣凸輪軸驅(qū)動。

8.氣缸壓力測量

日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機的氣缸壓力測量方法如下。

（1）發(fā)動機處于熱機狀態(tài)。

（2）將燃油壓力釋放。

（3）拔下燃油泵熔絲。

（4）拆下所有火花塞。

（5）連接C3+并監(jiān)控確認VCR實際位置為46.3°±4°。

（6）正確安裝氣缸壓力表。

（7）完全踩下加速踏板，測量缸壓。

（8）完成測量后，安裝好所拆除的部件。

（9）起動發(fā)動機，確認發(fā)動機運轉(zhuǎn)是否平順。

（10）確認無故障碼的存在。

此款發(fā)動機氣缸壓力標準參數(shù)如表1所示。

9.維修注意事項

日產(chǎn)KR20DDET發(fā)動機部件更換

表2 發(fā)動機維修、部件更換及附加操作