降低摩擦及潤(rùn)滑技術(shù)

對(duì)于一向技術(shù)實(shí)力不錯(cuò)的日產(chǎn)來說，除了戰(zhàn)神（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）GTR，知名的VQ發(fā)動(dòng)機(jī)絕對(duì)值得炫耀（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）。在我們之前的發(fā)動(dòng)機(jī)拆解話題中，我們也對(duì)這款連續(xù)十四年獲得世界十大發(fā)動(dòng)機(jī)稱號(hào)的經(jīng)典發(fā)動(dòng)機(jī)有了初步的了解。那么VQ發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)有哪些亮點(diǎn)呢？讓我們一個(gè)一個(gè)給你解釋。

自1994年第一臺(tái)VQ發(fā)動(dòng)機(jī)誕生以來，每臺(tái)VQ系列發(fā)動(dòng)機(jī)都有著相同的DNA。以“羽毛”為發(fā)展理念的VQ發(fā)動(dòng)機(jī)具有高效、安靜、平穩(wěn)、響應(yīng)靈敏、重量輕、兼容性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。

天籟（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）是目前唯一使用VQ發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)車型。

1.減摩潤(rùn)滑技術(shù)

●曲軸/凸輪軸軸頸鏡像。

凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)零件內(nèi)部壓力最大的零件，也是滑動(dòng)摩擦，摩擦阻力很大。凸輪軸的加工精度直接影響動(dòng)力的發(fā)揮，其表面的光潔度決定了摩擦阻力的大小。高摩擦阻力不僅影響動(dòng)力輸出，還直接影響凸輪軸的壽命和油耗。它是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要、最精密的部分，負(fù)責(zé)動(dòng)力傳遞。曲軸的精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的平順性，曲軸與軸瓦的配合程度極高。如果軸頸表面的加工精度不夠，就會(huì)造成嚴(yán)重的磨損，嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命。同時(shí)，行駛阻力的增加會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力輸出降低，振動(dòng)和油耗增加。

●氣門頂缸的DLC涂層

眾所周知，由于氣門的工作環(huán)境非常惡劣，不僅需要承受氣缸內(nèi)的高溫高壓，還需要在凸輪軸的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行高頻開關(guān)，因此配氣機(jī)構(gòu)的密封性很難得到保證。一般閥門上有一個(gè)叫液壓支柱的部件，其作用是在整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)冷熱收縮磨損時(shí)保證閥門的密封性，但其自重較大。另一方面，VQ發(fā)動(dòng)機(jī)采用了氣門氣缸的輕量化設(shè)計(jì)，其表面涂有類金剛石碳涂層。這種應(yīng)用將凸輪和氣門缸之間的摩擦減少40%，可以達(dá)到無磨損的狀態(tài)，減少的摩擦將轉(zhuǎn)化為動(dòng)力輸出到車輪。同時(shí)，減少的摩擦將大大提高相關(guān)部件的使用壽命。

●氣缸噴霧潤(rùn)滑

一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁是靠飛濺來潤(rùn)滑的，也就是說，機(jī)油是被曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性撞上，然后甩到氣缸壁上。這種潤(rùn)滑方式不能保證氣缸壁隨時(shí)得到充分潤(rùn)滑，潤(rùn)滑效果也無法保證。而且飛濺潤(rùn)滑會(huì)對(duì)曲軸造成很大的阻力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率也有很大的影響。

在VQ發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸上增加了一個(gè)噴嘴，可以循環(huán)噴油。噴嘴可以將霧化的潤(rùn)滑油均勻地噴在氣缸壁周圍，大大提高了潤(rùn)滑效果。但由于這種設(shè)計(jì)，可以降低油位，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不再需要甩油，從而降低能耗，提高效率。

另外，由于普通6缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的空空間較小，很難隨著曲軸的高速運(yùn)動(dòng)在各缸內(nèi)傳遞空氣體。當(dāng)一個(gè)氣缸被壓下時(shí)，氣缸下方的空氣體會(huì)起到阻擋作用，增加曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力，降低效率。另一方面，VQ發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸和曲軸箱之間有一個(gè)連通孔。當(dāng)活塞下降時(shí)，活塞下方的空氣壓自然會(huì)有一個(gè)連通孔伸入相鄰的氣缸，減小了活塞的阻力。

點(diǎn)評(píng):要實(shí)現(xiàn)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)更好的動(dòng)力性能，提高極限轉(zhuǎn)速是最好的辦法。比如F1發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可以超過19000rpm，2.5L排量可以爆發(fā)800馬力以上?？梢哉f轉(zhuǎn)速越高，發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的功率就越高。上述降低阻力和摩擦的技術(shù)都是為了有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速，只要發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，就能有更好的動(dòng)力性能。

輕量化及精密加工技術(shù)

2.輕量化和精密加工技術(shù)

●輕質(zhì)缸體

輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可以減輕車身整體重量，還能使發(fā)動(dòng)機(jī)具有更快的響應(yīng)速度。而且對(duì)于前置發(fā)動(dòng)機(jī)車型，輕型發(fā)動(dòng)機(jī)還能有效減少車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的推頭現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)更均衡的前后重量比。在研發(fā)VQ發(fā)動(dòng)機(jī)之初，日產(chǎn)工程師就用“羽毛”的概念設(shè)計(jì)了它，所以輕量化自然是VQ發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大優(yōu)勢(shì)之一。

為了實(shí)現(xiàn)輕量化的需求，需要使用全鋁缸體的材料，日產(chǎn)工程師也通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡可能的最大化材料的利用率。缸體上的梯形加強(qiáng)件使缸體在減輕重量的同時(shí)具有足夠的強(qiáng)度。據(jù)日產(chǎn)工程師介紹，VQ發(fā)動(dòng)機(jī)缸體改裝潛力非常大，可承受最大功率1000馬力。然而，這種缸體的設(shè)計(jì)和鑄造技術(shù)仍然非常技術(shù)性。目前，雖然VQ發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了機(jī)械加工和裝配，但國(guó)內(nèi)鑄造行業(yè)對(duì)于復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯還沒有達(dá)到那個(gè)水平，只能依靠進(jìn)口。

●裂解加工和真圓加工技術(shù)

普通發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的大部分。一般分為兩個(gè)半圓進(jìn)行加工，加工后組裝在一起。這樣，雖然加工時(shí)加工精度很高，但兩個(gè)半圓用螺栓螺母擰緊后裝配在一起，會(huì)受到擰緊力的影響而發(fā)生部分變形，增加連桿軸瓦與曲軸之間的摩擦阻力，造成磨合期間磨損嚴(yán)重，增加油耗。

“連桿大頭采用裂解工藝制造”

另一方面，VQ系列發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大部分采用開裂加工技術(shù)，連桿整體大部分在模擬環(huán)境中一起加工。開裂的連桿是整體生產(chǎn)的，開裂過程中產(chǎn)生的不平整表面的配合產(chǎn)生了非常精確的界面。兩個(gè)零件斷裂后，重新連接并用防松螺栓緊固。螺栓采用進(jìn)口固定扭矩扳手和扭矩角法分多步擰緊。加工大圓孔保證了連桿大圓孔的圓度。整體鑄造的連桿比傳統(tǒng)連桿更輕，這種加工裂紋體的新工藝可以保證連接面的精度。

普通發(fā)動(dòng)機(jī)是由缸筒和缸蓋分開加工而成。組裝發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋時(shí)，必須擰緊氣缸蓋的螺釘。這時(shí)，缸筒會(huì)變形變圓。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞環(huán)與缸筒壁的摩擦阻力增大，密封性能下降，導(dǎo)致磨合時(shí)磨損和油耗大。

VQ發(fā)動(dòng)機(jī)采用的真圓加工工藝是F1賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的加工工藝，日產(chǎn)最早將其應(yīng)用于普通民用車輛。真圓加工可以保證日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑比其他普通發(fā)動(dòng)機(jī)更圓，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞環(huán)與氣缸的摩擦更均勻，配合間隙更精確，可以有效延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

點(diǎn)評(píng):借助這些高精度加工工藝，VQ發(fā)動(dòng)機(jī)不僅重量輕、散熱快，而且磨合期大大縮短。發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要3000公里左右的磨合期。而配備VQ發(fā)動(dòng)機(jī)的天籟，其磨合期只有1000公里。但由于這些技術(shù)對(duì)工藝的要求較高，制造成本相比普通發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)相應(yīng)增加。

進(jìn)排氣控制及噴油/點(diǎn)火技術(shù)

3.進(jìn)氣和排氣控制以及燃油噴射/點(diǎn)火技術(shù)

在VQ發(fā)動(dòng)機(jī)上，您可以找到幾乎所有當(dāng)前的進(jìn)氣和排氣控制技術(shù)。這些技術(shù)的結(jié)合可以使VQ發(fā)動(dòng)機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下都獲得足夠的新鮮空氣體，并且每個(gè)轉(zhuǎn)速階段的燃燒效率都非常充足。這些進(jìn)排氣技術(shù)包括:C-VTC可變氣門正時(shí)技術(shù)、NICS可變進(jìn)氣歧管技術(shù)、樹脂進(jìn)氣歧管、等長(zhǎng)進(jìn)排氣、進(jìn)氣動(dòng)力氣門，還采用了最新的VVEL 37VHR連續(xù)可變氣門升程技術(shù)。

“未來將廣泛應(yīng)用于日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的VVEL技術(shù)”

其中，技術(shù)含量最高的是VVEL可變氣門升程技術(shù)。目前只有寶馬和日產(chǎn)有連續(xù)可變氣門升程技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下匹配合適的氣門升程，使低速時(shí)扭矩充沛，高速時(shí)馬力強(qiáng)勁。在低速時(shí)，系統(tǒng)使用較小的氣門升程，有利于增加氣缸內(nèi)的湍流，提高燃燒速度，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的低速輸出扭矩，而在高速時(shí)，使用較大的氣門升程可以顯著增加進(jìn)氣量，從而提高高速時(shí)的動(dòng)力輸出。

銥火花塞點(diǎn)火能量高，使用壽命長(zhǎng)。

VQ發(fā)動(dòng)機(jī)與銥火花塞匹配，銥火花塞通常僅用于高性能車輛。普通車輛一般使用普通火花塞，因?yàn)槌杀靖摺ｃ灴梢栽诨鸹ㄈ献龅酶?，因?yàn)樗挠捕雀?。薄電極可以使點(diǎn)火更集中，能量更強(qiáng)，火花塞路線更穩(wěn)定，有效提高燃燒的有效性和有效性。此外，銥星火花塞在10萬(wàn)公里內(nèi)基本不用檢查就能更換，更適合高性能發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期高速使用。

“微粉化噴油器可以使混合比更加均勻”

傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)噴嘴一般設(shè)計(jì)4-8個(gè)孔，其噴油顆粒大，燃燒不完全，導(dǎo)致油耗增加，混合氣濃度高，還會(huì)造成氣門積碳，增加進(jìn)氣阻力，改變進(jìn)氣流動(dòng)方向，形成湍流，影響油氣混合，導(dǎo)致油耗增加，影響三元催化器的使用壽命。

日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括VQ發(fā)動(dòng)機(jī)，都配備了微粉化的燃油噴嘴，每個(gè)噴嘴有12個(gè)，而傳統(tǒng)的噴嘴有4個(gè)孔。噴射的燃油粒徑減小約40%，可產(chǎn)生霧效應(yīng)，增加燃油與空氣體的接觸面積，使混合氣更均勻，燃燒更充分。

點(diǎn)評(píng):憑借高性能，各種進(jìn)氣、排氣、噴油技術(shù)無疑大大提高了燃油利用效率，不僅讓發(fā)動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速區(qū)間保持最佳工況，還進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)性，排放更環(huán)保。

總結(jié):

雖然VQ發(fā)動(dòng)機(jī)誕生已超過16年，但其在技術(shù)上的領(lǐng)先地位是毋庸置疑的。各種精密的制造技術(shù)和獨(dú)特的設(shè)計(jì)將是未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)同級(jí)別自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)桿。