精益求“精”日产VQ发动机技术亮点解析

  河南车网转载:对于一向拥有不俗的技术实力的日产来说，除了战神GTR之外，大名鼎鼎的VQ发动机也绝对是值得拿来炫耀，在我们此前的发动机拆解选题中，对于这款连续十四年获得世界十佳发动机称号的经典引擎也有了初步的了解，那么VQ发动机结构设计和技术都有什么亮点呢？下面车168就为大家一一讲解。

    从1994年的诞生的第一台VQ发动机开始，每一台VQ系列发动机都有着相同的DNA，以羽毛未开发理念的VQ发动机都拥有高效率，静谧，平顺，反应灵敏，轻量化，高兼容性和高可靠性的特点。

天籁是目前唯一使用VQ发动机的国产车型

    想了解更多VQ发动机历史，请参照以下文章：14年的辉煌 日产VQ发动机的前世今生

1 降低摩擦及润滑技术

曲轴/凸轮轴轴颈镜面化

    凸轮轴是发动机内部零件压力最大的部分，同时又是滑动摩擦，摩擦阻力极大，凸轮轴的加工精度直接影响动力的发挥，其表面的光滑度决定了摩擦阻力的大小，摩擦阻力大不仅影响动力输出，还直接影响凸轮轴的寿命和油耗。曲轴是发动机最重要也是最精密的部件，负责动力的传输工作，曲轴的精密度直接影响发动机的平顺度，与轴瓦间的配合度要求极高，若轴颈面加工精度不够，会造成严 重磨损，严重影响曲轴的使用寿命，同时运转阻力增加导致动力输出下降，震动和油耗增加。

气门顶筒DLC涂层

    我们都知道，由于气门的工作环境非常严酷，不仅需要承受气缸内的高温高压，还必须在凸轮轴的驱动下高频率的开闭，因此配气机构的密闭性很难得到保证，一般气门上都有一个叫液力挺柱的零件，其作用是在整个配气机构热涨冷缩和发生磨损的时候保证气门的密封性，但自重较大。而VQ发动机则采用了轻量化的气门顶筒的设计，其表面采用了钻石级硬度的DLC（Diamond Like Carbon）涂层，这种应用将会使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%，可以做到接近无磨损的状态，减少的摩擦将会被转化为动力输出到车轮上，同时，减少摩擦还将大幅增长相关零部件的使用寿命。

汽缸喷射润滑

   一般发动机汽缸壁都是采用飞溅润滑的方式，也就是说利用曲轴的转动惯性击打油液，然后将油液甩到汽缸壁内，这样的润滑方式不能保证任何时候都能给汽缸壁全面润滑，润滑的效果并不能够得到保证。而且飞溅润滑对于曲轴会造成不小的阻力，对发动机的效率也有不小的影响。

    而VQ发动机则在汽缸内增设喷油嘴对气缸进行环形喷油，喷油嘴能将雾化的润滑油均匀的喷洒到汽缸壁周围，大大提高了润滑效果，而由于采用了这样的设计，就能够使机油液面降低，曲轴运行时也不再需要进行甩油工作，减少能耗，提高效率。

    此外，普通的6缸发动机由于曲轴箱内空间很小，伴随曲轴的高速运动，各气缸内的空气转移有一定的困难。当一个气缸下压的时候，气缸下的空气会起到阻碍的作用，增加曲轴发动机的阻力，降低效率。而VQ发动机在汽缸和曲轴箱之间设置连通孔，当活塞下行时，活塞下方的空气压力自然就会有连通孔跑到相邻的汽缸内，降低了活塞运行的阻力。

     点评：想要自然吸气发动机达到更出色的动力性能，提高极限转速就是一个最好的办法，例如F1的发动机最高转速可以突破19000rpm，2.5L的排量就可以爆发出超过800匹的马力。可以说，转速越高，发动机所能达到了功率也就越高。而上述这些降低阻力和摩擦的技术，就是为了能够有效的提升发动机的最高转速，而只要发动机达到更高转速，它就可以拥有更出色的动力表现。

2 轻量化及精密加工技术

汽缸体轻量化

    轻量化的发动机不仅可以减轻车身的整体重量，还可以让发动机有着更快的响应速度。而且对于前置发动机车型来说，轻质发动机还能够有效减轻车辆转向时推头的现象，实现更加平衡的前后配重比。在VQ发动机研发之初，日产工程师们就是以“羽毛”为概念设计的，因此轻量化自然是VQ发动机的一大优势之一。

    为了实现轻量化的诉求，必须得使用全铝缸体的材质，而日产工程师还通过复杂结构设计，尽可能的将材料的利用率最大化。缸体上的梯形加强件，在轻量化的同时，保证了缸体拥有足够的强度，据日产工程师介绍，VQ发动机缸体的改装潜力非常高，最高可以承受1000马力的最大功率。而这种缸体的设计和铸造技术还是非常具有技术水准的。尽管目前VQ发动机已经是在国内机加工和装配，但对于复杂的发动机缸体毛坯件，国内铸造业还未达到那个水平，只能全部依靠进口。

裂解加工以及真圆加工技术

    普通发动机连杆的大头部分（与曲轴相连的地方）。一般是分为两个半圆进行加工，加工后组装在 一起，这种方式尽管在加工时尽管加工精度很高，但是两个半圆在用螺柱和螺母扭紧后组装在一起后，会由于受到扭紧力的影响，产生局部变形,这就会使连杆轴瓦与曲轴之间摩擦力阻力增大，磨合期磨损严重，油耗增加。

连杆大头运用了裂解加工工艺制造

    而VQ系列发动机的连杆的大头部分则采用了裂解加工技术，整个连杆大头部分在模拟环境下一起加工，经过开裂处理的连杆是整体生产的，开裂过程产生的不均匀表面的配合产生了非常精确的接口。两个部分在断裂后重新连接，使用防松脱镙栓来紧固（代替螺丝和螺母），螺栓的拧紧采用进口定值扭矩扳手及扭矩转角法分多步进行拧紧；再加工大头圆孔，这样就保证了连杆大头孔的圆度， 集成铸造的连杆比传统连杆的重量轻，而且通过这种裂体加工新工艺能确保连接面的精度。

    普通发动机是缸筒与缸盖分别单独加工而成。组装发动机缸盖时，必须旋紧缸盖螺丝，此时缸筒会发生变形失圆，发动机运行时，活塞环与缸筒壁摩擦阻力增加，密封性能下降，造成磨合期磨损量大，磨合期油耗增加。

    VQ发动机使用的真圆加工工艺则是F1赛车发动机的加工工艺，而日产首次将它应用在普通民用车上，真圆加工可以确保日产的发动机气缸内径相对于其他普通发动机更圆，在发动机运行过程中活塞环与气缸的摩擦更加均匀， 配合间隙更加精密，可有效延长发动机的使用寿命。

    在这几项高精度加工工艺的帮助下，VQ发动机不仅质量轻散热快，而磨合期也被大大缩短，一般发动机都需要3000km左右的磨合期，但是搭载VQ发动机的天籁，磨合期只有1000km。不过由于这几项技术对工艺的要求都比较高，因此制造成本相比一般发动机也会相应提升不少。

3 进排气控制及喷油/点火技术

    在VQ发动机上，你几乎可以找到目前所有的进排气控制技术，这些技术的组合，让VQ发动机无论在哪个转速下，都能获得足够的新鲜空气，每个转速阶段下的燃烧效率都非常充分。这些进排气技术包括：C-VTC可变气门正时技术，NICS可变进气歧管技术，树脂进气歧管，等长进气和等长排气，进气动力阀，而在最新的VQ37VHR上，还使用了最新的VVEL连续可变气门升程技术等等。

延伸阅读：呼吸之道 解析可变气门正时/升程技术

将来会普遍应用在日产旗下发动机的VVEL技术

    其中最具有技术含量就是VVEL可变气门升程技术了，目前只有宝马和日产拥有连续可变气门升程技术，这套技术可以在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低转速下扭矩充沛，而高转速时马力强劲。低转速时系统使用较小的气门升程，这样有利于增加缸内紊流提高燃烧速度，增加发动机低速输出扭矩，而高转速时使用较大的气门升程则可以显著提高进气量，进而提升高转速时的功率输出。

铱金火花塞点火能量大，寿命长

    VQ发动机匹配了一般只用在高性能的车型上的铱金火花塞，普通车型因为成本较高一般都采用普通火花塞。因为铱金其具有的更高的硬度，可以使其在火花塞上做的更细。细的电极能使点火更为集中，能量更强，火花塞路线更稳固，有效的提升燃烧的效力和效度。此外，铱金火花塞10万公里内基本可以免检查更换，因此更加适合高性能发动机长时间、高转速情况下使用。

微粒化喷油嘴，能够使混合气的比例更均匀

    传统发动机的每个喷油嘴一般为4-8孔的设计，其喷油颗粒较大，燃烧不完全，造成油耗上升，混合气浓度较大，还会造成气门积碳，而积碳则会增加进气阻力，使进气气流改变方向，形成乱流，影响油气混合，结果使油耗上升，影响三元催化器使用寿命。

    包括VQ发动机在内的日产发动机全部配备了微粒化喷油嘴，每个喷油嘴拥有12个喷孔（内径130微米），传统喷嘴为4孔（内径250微米），喷出的燃油粒径缩小约40%，可以产生雾团效果，增加燃油与空气的接触面积，混合气更加均匀，燃烧更充分。

点评：在拥有了高性能表现的同时，各种进排气和喷油技术的应有无疑大大提升了燃油的利用效率，不仅让发动机在各个转速区间内都能保持最佳的工作状态，也进一步提升了经济性，而且排放也能够更加环保。

小结：尽管VQ发动机诞生至今已有超过16年的历史，但是它的技术上的领先性还是毋庸置疑的，各种高精尖的制造工艺和独特的设计也VQ发动机在未来很长一段时间内都会是同级别自然吸气发动机的标杆。

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