解析天籟之心 日產(chǎn)VQ系列發(fā)動機技術(shù)詳解

　　在所有對汽車發(fā)動機的評價中，功率和扭矩似乎就是全部。我們也習(xí)慣于拿著一臺發(fā)動機的功率扭矩參數(shù)作為其”高考成績“去評判。不過當(dāng)我們參觀過日產(chǎn)發(fā)動機生產(chǎn)中心，并且對一臺VQ發(fā)動機進行徹底解剖學(xué)習(xí)后，才徹底認識到為什么這臺功率和扭矩數(shù)據(jù)都不出色的發(fā)動機能連續(xù)獲得14年的“世界十佳發(fā)動機”稱號。雖然在最近兩年中，由于渦輪增壓技術(shù)的不斷完善，VQ已經(jīng)不再受到青睞，但在自然吸氣領(lǐng)域，VQ依然是全世界最優(yōu)秀的發(fā)動機之一。

VQ簡介

　　VQ的主要設(shè)計理念是“羽毛”。羽毛般的輕盈、靈動、舒適。

　　VQ系列的發(fā)動機并不是以功率見長：裝備天籟的VQ35DE的功率為180kw，升功率僅僅為51kw/L;而VQ系列的高性能版本，裝備在英菲尼迪G系列上的VQ37VHR，升功率也就是65kw/L，相比這2年開始流行的小排量渦輪增壓發(fā)動機動輒80多千瓦的升功率，VQ系列真的不算什么。

　　當(dāng)然，作為一款優(yōu)秀的發(fā)動機，其功率潛力還是非常大的。VQ30DE曾推出賽車用版本VQ30DETT，這是一款帶雙渦輪增壓的機器，功率達到350kw,要知道，這可是10年前的發(fā)動機。

　　但回過頭來想想，10年前，日本思域搭載的紅頂機器K20A自然吸氣發(fā)動機，就已經(jīng)達到了110匹馬力的升功率，超越了目前所有的自然吸氣發(fā)動機，難道是技術(shù)的倒退?因此，我們要好好想想，除了功率和扭矩數(shù)據(jù)，一臺發(fā)動機其實還有很多值得我們細細研究的地方。

　　我們還是從十佳發(fā)動機評選中給予VQ系列的評語去理解吧:

　　1995年－－“地球上運轉(zhuǎn) 最平順、動力最暢快的 V6 發(fā)動機”

　　1998年－－“VQ 發(fā)動機的最大亮點就是在任何轉(zhuǎn)速下都有非常輕快的油門反應(yīng)”；

　　2000年－－“像貓一樣靈敏的加速、無可匹敵的平順感，造就了駕駛的最大樂趣”；

　　2001年－－“絕無令人不安的震顫、油門反應(yīng)非常出色，當(dāng)之無愧的最佳 V6 發(fā)動機”；

　　2006年－－“在各檔位下都有極其出色的加速感，在任何轉(zhuǎn)速下動力表現(xiàn)都堪稱完美”。

　　讓我們看看獲獎發(fā)動機型號和裝備車型。

　　設(shè)計特點：

　　1、輕量化
　　更強勁的動力和更輕的重量是發(fā)動機設(shè)計中永恒的主題。輕量化除了可以使整車質(zhì)量減少外，還能極其有效地加快發(fā)動機的響應(yīng)速度，正如背著100斤負重的劉翔肯定跑不過一個小孩子一樣。

　　為了做到輕量化，VQ系列采用全鋁合金制造，并且通過一些列細致的工程設(shè)計，最大限度地提高材料利用率。在V6發(fā)動機中，缸體的設(shè)計和鑄造技術(shù)是難點之一。很遺憾的是，雖然VQ目前是在國內(nèi)機加工和裝配，但對于復(fù)雜的發(fā)動機缸體毛坯件，國內(nèi)依然沒有這樣的鑄造水平，只能全部進口。

　　發(fā)動機輕量化對于整車的布置帶來很大的優(yōu)勢。我們都知道，前驅(qū)車容易推頭，車頭越重的車輛越容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。而輕便的發(fā)動機能將車頭有效地降低重量，減輕推頭的現(xiàn)象，提高操控性能。

　　氣門開閉采用“頂筒”設(shè)計。“頂筒”是其工藝亮點之一，一般這個位置安放的是一種叫做“液力挺柱”的零件，其作用是在整個配氣機構(gòu)熱漲冷縮和發(fā)生磨損的時候保證氣門的密封性，但自重較大。VQ采用超輕質(zhì)量“頂筒”予以取代，結(jié)構(gòu)很簡單，但必須要做到的是“頂筒”永不磨損。因此，“頂筒”上具有鉆石級硬度的涂層，終身不磨損，免維護。

　　樹脂進氣道。高強度的樹脂材料不但能減輕重量，而且可以避免金屬進氣道對空氣的預(yù)熱從而保證充氣效果（被預(yù)熱的空氣膨脹，進入氣缸的空氣就少了）。而在隔音性能上，樹脂也優(yōu)于鋁合金。

　　2、低摩擦
　　第四代VQ比上一代VQ在摩擦阻力上減少了40%，這更是令人咂舌的數(shù)字。要知道，內(nèi)部摩擦是發(fā)動機提高性能最大、最頑固的敵人。

　　真圓加工技術(shù)。氣缸的真圓加工技術(shù)來自賽車發(fā)動機。我們都知道賽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速極高，因此需要極小的內(nèi)部摩擦力。因為金屬材料有彈性，因此剛加工裝配好的氣缸內(nèi)壁不可能是圓的，而是有多凸出和扭曲的部分，這也是為什么發(fā)動機需要很好地磨合，目的就是為了把凸出和扭曲的部分磨圓。真圓加工技術(shù)就是保證加工出來的氣缸盡量地接近圓柱形（當(dāng)然不可能純圓），其最直接的好處就是縮短磨合期。天籟1000公里的磨合期是同級車里最少的。由于內(nèi)部配合出色，摩擦阻力自然大大減少。

　　一般來說，鏈傳動會比皮帶傳動噪音更大，但是皮帶由于老化和張緊力變化的原因，噪音也會隨之加大，同時由于皮帶輪壓力會增加發(fā)動機磨損和油耗。因此，VQ系列采用超薄靜音正時鏈條，達到皮帶般的噪音水平，正時鏈條安裝在發(fā)動機內(nèi)部，由機油潤滑， 正時鏈條不會變形，耐用、可靠性強、壽命長，終身免維護，可保證發(fā)動機在使用多年以后都不會影響氣門正時系統(tǒng)工作，使動力與油耗始終如一。

　　氣缸噴射潤滑。熟悉汽車技術(shù)的網(wǎng)友都知道：氣缸是很難做到均勻潤滑的。以往的氣缸是通過曲軸把油底殼的機油甩上汽缸壁潤滑，但這樣的方式即不能保證任何時候都能全面潤滑、同時對曲軸也是一種阻力。因此VQ增設(shè)噴油嘴對氣缸進行環(huán)形噴油，同時將機油液面降低，曲軸運行時不再需要進行甩油工作，減少能耗，精確潤滑。

　　曲軸/凸輪軸軸頸鏡面化。曲軸是動力輸出軸，承受載荷可想而知。凸輪軸是發(fā)動機內(nèi)部消耗功率最多的組件，減少這兩部分的摩擦是整體減摩的重中之重。VQ系列采用鏡面的加工工藝，最大限度地減少摩擦。在凸輪軸上，VQ采用”削薄“凸輪軸背面的做法，進一步減少摩擦。

　　“頂筒”上的鉆石級涂層、曲軸上的“鏡面”加工都是低摩擦設(shè)計的典型工藝。

　　3、響應(yīng)快
　　所謂的響應(yīng)，我們可以形象地理解為加速快。我們都看過改裝車漂亮的鋁合金輪轂，其實那樣的輪轂除了好看之外，最大的好處就在于輕便。由于輕便，是整個車輪的轉(zhuǎn)動慣性減少，因此對整車的加速有不少好處。

　　一臺發(fā)動機的響應(yīng)性能決定了整車的駕駛感覺。但我們滿載4人馳騁在高速公路的需要超速的時候，發(fā)動機的功率儲備的響應(yīng)特點將會暴露無遺。所謂的響應(yīng)，無非就是我們在踏下油門踏板的一瞬間，我們會看到發(fā)動機轉(zhuǎn)速表快速爬升，像猿猴般敏捷。要使一臺發(fā)動機響應(yīng)快，除了盡量地降低摩擦力外，還需要在機械結(jié)構(gòu)上盡量減少慣性，內(nèi)部消耗盡量地少。

　　缸體通孔。這是很簡單的原理，卻很有效。因為V6曲軸箱內(nèi)空間很小，伴隨曲軸的高速運動，各氣缸下的空氣轉(zhuǎn)移由一定的困難。當(dāng)一個氣缸下壓的時候，氣缸下的空氣會起到阻礙的作用。而由于旁邊的氣缸剛好處于上升行程，因此空氣便能通過“通空”流入旁邊氣缸，減少氣缸運行阻力。

　　VQ系列從一開始就采用大缸徑短行程的設(shè)計思路，加上將所有部件尺寸最小化、輕量化的設(shè)計，使往復(fù)運動部件的質(zhì)量減少，響應(yīng)速度加快。

 
　　4、全壽命的設(shè)計思想
　　一臺F1的發(fā)動機，跑幾場就要換掉，盡管其有匪夷所思的功率和相應(yīng)速度，但這樣的發(fā)動機當(dāng)然不是我們民用車能承受的。VQ系列在所有的零件工藝和設(shè)計思路上都希望這是一臺“不會壞”的發(fā)動機。而從十多年的使用情況來看，VQ的確做到了。

　　發(fā)動機的壽命取決于兩大因素：機器磨損、化學(xué)沉積和腐蝕。在機械磨損上，VQ的解決方法是采用各種工藝減少摩擦，各配合面緊密配合。從發(fā)動機推薦使用機油的粘度上我們可以看出端倪。VQ系列可以使用5W30系列的機油，而很多同級發(fā)動機推薦使用的是10W40以上機油。我們知道，標(biāo)號越低的機油，低溫啟動性能越好，粘度越低，但同時密封性能越差。如果機械配合不緊密的機器，在使用低粘度機油后，會因為密封不良而導(dǎo)致諸如燒機油、油耗增加、積碳和沉積物增多等問題。

　　5、火花塞與噴油嘴。
　　傳統(tǒng)的噴油嘴為 4-8 孔的設(shè)計，其噴油顆粒較大，霧化效果不足。為了增強霧化，又必須增加噴油壓力，導(dǎo)致功耗上升。VQ系列采用12孔的噴油嘴，噴出的油粒直徑比傳統(tǒng)4孔噴油嘴小40%，使混合氣混合得更好，燃燒更充分。

　　VQ系列的火花塞采用銥金火花塞，點火強度比普通火花塞提高 2.5 倍，10萬公里免維護。由于銥金火花塞直徑比普通火花塞小1/3，使整個燃燒室的結(jié)構(gòu)更緊湊、冷卻面積更大。

　　編輯總結(jié)：VQ系列從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)走了整整16個年頭，在這16年里，新技術(shù)層出不窮。特別是渦輪增壓技術(shù)，大有燎原之勢。不過作為舒適性的代表，VQ系列依然以其“羽毛”般的氣質(zhì)，從容淡定地驅(qū)動日產(chǎn)汽車繼續(xù)進步。