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文檔簡(jiǎn)介
1、解析天籟之心日產(chǎn)VQ系列發(fā)動(dòng)機(jī)2010年09月24日 新聞?lì)悇e: 企業(yè)新聞 字號(hào):大 中 小 在所有對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的評(píng)價(jià)中,功率和扭矩似乎就是全部。我們也習(xí)慣于拿著一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率扭矩參數(shù)作為其”高考成績(jī)“去評(píng)判。不過當(dāng)我們參觀過日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中心,并且對(duì)一臺(tái)VQ發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行徹底解剖學(xué)習(xí)后,才徹底認(rèn)識(shí)到為什么這臺(tái)功率和扭矩?cái)?shù)據(jù)都不出色的發(fā)動(dòng)機(jī)能連續(xù)獲得14年的“世界十佳發(fā)動(dòng)機(jī)”稱號(hào)。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(dòng)機(jī)之一。 VQ簡(jiǎn)介VQ的主要設(shè)計(jì)理念是“羽毛”。羽毛般的輕盈、靈動(dòng)、舒適。VQ系列的發(fā)動(dòng)機(jī)并不
2、是以功率見長(zhǎng):裝備的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(dòng)機(jī)動(dòng)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(dòng)機(jī),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(jī)器,功率達(dá)到350kw,要知道,這可是10年前的發(fā)動(dòng)機(jī)。但回過頭來想想,10年前,日本思域搭載的紅頂機(jī)器K20A自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),就已經(jīng)達(dá)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(dòng)機(jī),難道是技術(shù)的倒退?因此,我們要
3、好好想想,除了功率和扭矩?cái)?shù)據(jù),一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)還有很多值得我們細(xì)細(xì)研究的地方。我們還是從十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選中給予VQ系列的評(píng)語去理解吧:1995年“地球上運(yùn)轉(zhuǎn) 最平順、動(dòng)力最暢快的 V6 發(fā)動(dòng)機(jī)”1998年“VQ 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大亮點(diǎn)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(dòng)機(jī)”;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(dòng)力表現(xiàn)都堪稱完美”。讓我們看看獲獎(jiǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和裝備車型。 設(shè)計(jì)特點(diǎn):1、輕量化更強(qiáng)勁的動(dòng)力和更輕的重量是發(fā)動(dòng)機(jī)
4、設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度,正如背著100斤負(fù)重的劉翔肯定跑不過一個(gè)小一樣。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(xì)致的工程設(shè)計(jì),最大限度地提高材料利用率。在中,缸體的設(shè)計(jì)和鑄造技術(shù)是難點(diǎn)之一。很遺憾的是,雖然VQ目前是在國(guó)內(nèi)機(jī)加工和裝配,但對(duì)于復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯件,國(guó)內(nèi)依然沒有這樣的鑄造水平,只能全部進(jìn)口。 發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化對(duì)于整車的布置帶來很大的優(yōu)勢(shì)。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(dòng)機(jī)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(jì)?!?/p>
5、頂筒”是其工藝亮點(diǎn)之一,一般這個(gè)位置安放的是一種叫做“液力挺柱”的零件,其作用是在整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)熱漲冷縮和發(fā)生磨損的時(shí)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(jiǎn)單,但必須要做到的是“頂筒”永不磨損。因此,“頂筒”上具有級(jí)硬度的涂層,終身不磨損,免維護(hù)。 樹脂進(jìn)氣道。高強(qiáng)度的樹脂材料不但能減輕重量,而且可以避免金屬進(jìn)氣道對(duì)空氣的預(yù)熱從而保證充氣效果(被預(yù)熱的空氣膨脹,進(jìn)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(dòng)機(jī)提高性能最大、最頑
6、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(dòng)機(jī)。我們都知道賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速極高,因此需要極小的內(nèi)部摩擦力。因?yàn)榻饘俨牧嫌袕椥裕虼藙偧庸ぱb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(dòng)機(jī)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。1000公里的磨合期是同級(jí)車?yán)镒钌俚?。由于?nèi)部配合出色,摩擦阻力自然大大減少。 一般來說,鏈傳動(dòng)會(huì)比皮帶傳動(dòng)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(huì)隨之加大,同時(shí)由于皮帶輪壓力會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和。因此,V
7、Q系列采用超薄靜音正時(shí)鏈條,達(dá)到皮帶般的噪音水平,正時(shí)鏈條安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部,由機(jī)油潤(rùn)滑, 正時(shí)鏈條不會(huì)變形,耐用、可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng),終身免維護(hù),可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在使用多年以后都不會(huì)影響氣門正時(shí)系統(tǒng)工作,使動(dòng)力與油耗始終如一。氣缸噴射潤(rùn)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(rùn)滑的。以往的氣缸是通過曲軸把油底殼的機(jī)油甩上汽缸壁潤(rùn)滑,但這樣的方式即不能保證任何時(shí)候都能全面潤(rùn)滑、同時(shí)對(duì)曲軸也是一種阻力。因此VQ增設(shè)噴油嘴對(duì)氣缸進(jìn)行環(huán)形噴油,同時(shí)將機(jī)油液面降低,曲軸運(yùn)行時(shí)不再需要進(jìn)行甩油工作,減少能耗,精確潤(rùn)滑。 曲軸/凸輪軸軸頸鏡面化。曲軸是動(dòng)力輸出軸,承受載荷可想而知。凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)
8、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(jìn)一步減少摩擦。 “頂筒”上的鉆石級(jí)涂層、曲軸上的“鏡面”加工都是低摩擦設(shè)計(jì)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。我們都看過車漂亮的鋁合金,其實(shí)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(gè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性減少,因此對(duì)整車的加速有不少好處。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)候,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率儲(chǔ)備的響應(yīng)特點(diǎn)將會(huì)暴露無遺。所謂的響應(yīng),無
9、非就是我們?cè)谔は掠烷T踏板的一瞬間,我們會(huì)看到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表快速爬升,像猿猴般敏捷。要使一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)快,除了盡量地降低摩擦力外,還需要在機(jī)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(jiǎn)單的原理,卻很有效。因?yàn)閂6曲軸箱內(nèi)空間很小,伴隨曲軸的高速運(yùn)動(dòng),各氣缸下的空氣轉(zhuǎn)移由一定的困難。當(dāng)一個(gè)氣缸下壓的時(shí)候,氣缸下的空氣會(huì)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(yùn)行阻力。 VQ系列從一開始就采用大缸徑短行程的設(shè)計(jì)思路,加上將所有部件尺寸最小化、輕量化的設(shè)計(jì),使往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量減少,響應(yīng)速度加快。 4、全壽命的設(shè)計(jì)
10、思想一臺(tái)F1的發(fā)動(dòng)機(jī),跑幾場(chǎng)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(dòng)機(jī)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(jì)思路上都希望這是一臺(tái)“不會(huì)壞”的發(fā)動(dòng)機(jī)。而從十多年的使用情況來看,VQ的確做到了。發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命取決于兩大因素:機(jī)器磨損、化學(xué)沉積和腐蝕。在機(jī)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(dòng)機(jī)使用機(jī)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(jī)油,而很多同級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)推薦使用的是10W40以上機(jī)油。我們知道,標(biāo)號(hào)越低的機(jī)油,低溫啟動(dòng)性能越好,粘度越低,但同時(shí)密封性能越差。如果機(jī)械配合不緊密的機(jī)器,在使用低粘度機(jī)油后,會(huì)因?yàn)槊芊獠涣级鴮?dǎo)致諸如燒機(jī)油、增加、積碳和沉積物增多等問題。5、與噴油嘴。傳統(tǒng)的噴油嘴為 4-8 孔的設(shè)計(jì),其噴油顆粒較大,霧化效果不足。為了增強(qiáng)霧化,又必
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