东风日产天籁KR20DDET发动机介绍

文：李志

新一代日产天籁上市已超6个月的时间，这款车所使用的KR20DDET可变压缩比发动机，引起了很多汽车售后维修从业者的兴趣。本文将介绍这款发动机的正时控制、热能管理、排放控制、变排量润滑及真空助力等系统的特点。此外，还将介绍这款发动机所用到的一些特殊制造工艺、部分部件的维修方法以及所需的附加操作。

1.气门正时控制

东风日产KR20DDET发动机的气门正时控制器（VTC）安装在进气和排气凸轮轴前端，排气门正时控制器的动作由发动机润滑油压力驱动；而进气门正时控制器则是由电机驱动（图1）。

图1 气门正时控制器

电子VTC响应速度快于液压VTC，可扩展凸轮轴的运行角度，从而提高燃油经济性、发动机输出和排气性能。电子VTC机构通过电子进气门正时（IVT）控制电机连续改变凸轮轴的相位。发动机控制单元（ECM）通过CAN总线进行通信，将电子IVT控制电机的目标位置传输给电子IVT控制单元。电子IVT控制单元根据ECM的信号驱动电子IVT电机，并改变进气门的开启和关闭时间。电子IVT控制单元具有诊断功能，在检测系统误差时，通过发动机通讯将故障码（DTC）传输给ECM。

2.燃油蒸发与排放控制系统

燃油蒸发与排放控制系统（EVAP）的作用是减少燃油供给系统排放到大气中的HC含量。燃油箱内的燃油蒸气被引导到炭罐中，在发动机停机或在给车辆补充燃油时，燃油蒸汽会被储存在这里。而当发动机运转时，炭罐内的燃油蒸气会从EVAP炭罐清洗流量控制电磁阀进入清洗管路，并最终进入进气歧管（图2）。

EVAP炭罐清洗流量控制电磁阀由ECM管理，当发动机运行时，由EVAP炭罐清洗控制电磁阀控制的蒸气流量随着空气流量的增加而相应调节。在车辆减速和发动机怠速运转时，EVAP炭罐清洗流量控制电磁阀会关闭蒸气清洗管路。

3.冷却系统

冷却系统不仅承担着为发动机本体和机油散热的任务，同时也是空调暖风的热源以及为变速器油加热（图3）。冷却液流经不同的水道，可以发挥不同的作用。而水道回路和阀门的开闭，主要由电子多路流量控制阀（MCV）来控制。

图2 EVAP系统图

图3 冷却液的循环路径

图4 电子多路流量控制阀MCV

如图4所示，MCV根据发动机温度和驱动条件改变到暖风散热器、机油冷却器、CVT加热器和散热器的冷却液流动路径。当点火开关处于OFF时，阀门完全关闭以快速排空冷却液通道。当接收到鼓风机接通信号或空调压缩机接通信号时，ECM也会打开通往暖风散热器的路径（即使当时冷却液的温度较低）。

MCV根据温度和发动机控制策略，精确控制输送到发动机各部件的冷却液流量，为发动机内的冷却液提供多通道流动。阀门通过控制各个通道的流量，确保每种情况提供最佳的冷却液流，优化散热器、机油冷却器（在冷起动CVT的预热）和加热器的冷却液分配（图5）。

4.热量管理控制

日产KR20DDET发动机的热量管理控制，是通过改变冷却液水道的通断情况来管理发动机的温度，以及变速器散热和车内空调暖风。

如图6所示，经由多路控制阀的热量管理控制有以下5种模式。

阀位置A：关闭暖风水箱和发动机散热器的所有冷却液流道，冷却液只在发动机内循环。

阀位置B：打开通往暖风散热器的通道，冷却液导入到空调暖风散热器中。

阀位置C：打开通往机油冷却器和CVT油加热器的通道，冷却液导入到空调暖风散热器、机油冷却器和CVT油加热器中。

阀位置D：打开通往发动机散热器的通道，冷却液导入到空调暖风散热器、机油冷却器、CVT油加热器以及散热器中。

图5 发动机冷却系统框图

图6 发动机热量管理控制

阀位置E：打开所有的通道。

此外，连接电子节气门控制执行器和涡轮增压器的冷却液管路处于常通状态。高水温控制模式能提高发动机的机油温度，该模式是通过开启或关闭通往发动机散热器的通道来实现的。而当发动机高负荷运转时，因爆震控制生效，因此不进行高水温控制。此外，当检测到多路控制阀有故障时，ECM会发指令完全打开冷却液流通阀门，从而确保冷却效果。

5.发动机润滑系统

日产KR20DDET发动机的润滑系统组成如图7所示，变排量机油泵是实现机油压力控制的核心部件。变排量机油泵安装在发动机油底壳内（图8），该部件可以根据油压需求的不同，以及低摩擦配合部件的实际情况，调整机油流量。

图7 发动机润滑系统组成

图8 变排量泵安装位置

发动机润滑油压力控制系统由多种因素共同调节，ECM通过读取发动机转速、冷却液温度、机油温度以及蓄电池电压等数据，向机油压力控制电磁阀发送指令，实现机油压力控制（图9）。

ECM根据读取到的机油温度、发动机负载以及各传感器发送的信号，驱动机油压力控制电磁阀，从而实现可变机油压力控制（低压控制和高压控制）。

ECM采用低油压控制的工作时间，占发动机运转总时长的80%～90%，将润滑系统的压力维持在较低水平，并且不激活用于冷却活塞的机油喷射（即小于或等于喷射阀开启压力）。高油压控制的启动条件是发动机处于高转速运转或高负载条件下，且冷却液温度在60℃以上。若发动机在低转速和低负载的工况下运转，则无论冷却液是否超过60℃，发动机润滑系统都处于低油压模式。

6.发动机制造工艺

日产KR20DDET发动机缸体使用镜面缸筒涂层工艺，该工艺为气缸衬里施加1种特殊的涂层，营造一个超光滑的表面，从而替代了气缸衬套。使用这种工艺有助于减少缸壁摩擦，且提升了缸体的抗爆震能力。

这种加工方法的基本原理是将1种特殊的等离子射流喷射到气缸壁上，经过硬化和打磨之后，便形成了非常光滑的气缸壁表面，进而减少活塞与气缸壁之间的摩擦。使用上述制造方法，发动机可以消除气缸内摩擦引起的功率损失，有助于提升车辆的加速能力和发动机工作效率。

图9 发动机润滑油压力控制框图

表1 气缸压力标准参数

7.发动机真空系统与真空泵

由于KR20DDET发动机使用可变压缩比，从而造成进气歧管压力随压缩比的变化而改变。因此，这款发动机采用真空泵替代进气歧管上的真空管，来为制动助力器提供持续稳定的真空度。

图10 真空泵安装位置

如图10所示，真空泵由排气凸轮轴驱动。

8.气缸压力测量

日产KR20DDET发动机的气缸压力测量方法如下。

（1）发动机处于热机状态。

（2）将燃油压力释放。

（3）拔下燃油泵熔丝。

（4）拆下所有火花塞。

（5）连接C3+并监控确认VCR实际位置为46.3°±4°。

（6）正确安装气缸压力表。

（7）完全踩下加速踏板，测量缸压。

（8）完成测量后，安装好所拆除的部件。

（9）起动发动机，确认发动机运转是否平顺。

（10）确认无故障码的存在。

此款发动机气缸压力标准参数如表1所示。

9.维修注意事项

日产KR20DDET发动机部件更换

表2 发动机维修、部件更换及附加操作