解析天籟之心 日產VQ系列發動機技術詳解

　　在所有對汽車發動機的評價中，功率和扭矩似乎就是全部。我們也習慣于拿著一臺發動機的功率扭矩參數作為其”高考成績“去評判。不過當我們參觀過日產發動機生產中心，并且對一臺VQ發動機進行徹底解剖學習后，才徹底認識到為什么這臺功率和扭矩數據都不出色的發動機能連續獲得14年的“世界十佳發動機”稱號。雖然在最近兩年中，由于渦輪增壓技術的不斷完善，VQ已經不再受到青睞，但在自然吸氣領域，VQ依然是全世界最優秀的發動機之一。

VQ簡介

　　VQ的主要設計理念是“羽毛”。羽毛般的輕盈、靈動、舒適。

　　VQ系列的發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動機動輒80多千瓦的升功率，VQ系列真的不算什么。

　　當然，作為一款優秀的發動機，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自然吸氣發動機，就已經達到了110匹馬力的升功率，超越了目前所有的自然吸氣發動機，難道是技術的倒退?因此，我們要好好想想，除了功率和扭矩數據，一臺發動機其實還有很多值得我們細細研究的地方。

　　我們還是從十佳發動機評選中給予VQ系列的評語去理解吧:

　　1995年－－“地球上運轉 最平順、動力最暢快的 V6 發動機”

　　1998年－－“VQ 發動機的最大亮點就是在任何轉速下都有非常輕快的油門反應”；

　　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、油門反應非常出色，當之無愧的最佳 V6 發動機”；

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

　　讓我們看看獲獎發動機型號和裝備車型。

　　設計特點：

　　1、輕量化
　　更強勁的動力和更輕的重量是發動機設計中永恒的主題。輕量化除了可以使整車質量減少外，還能極其有效地加快發動機的響應速度，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計，最大限度地提高材料利用率。在V6發動機中，缸體的設計和鑄造技術是難點之一。很遺憾的是，雖然VQ目前是在國內機加工和裝配，但對于復雜的發動機缸體毛坯件，國內依然沒有這樣的鑄造水平，只能全部進口。

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

　　氣門開閉采用“頂筒”設計。“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熱漲冷縮和發生磨損的時候保證氣門的密封性，但自重較大。VQ采用超輕質量“頂筒”予以取代，結構很簡單，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熱從而保證充氣效果（被預熱的空氣膨脹，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字。要知道，內部摩擦是發動機提高性能最大、最頑固的敵人。

　　真圓加工技術。氣缸的真圓加工技術來自賽車發動機。我們都知道賽車發動機的轉速極高，因此需要極小的內部摩擦力。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。真圓加工技術就是保證加工出來的氣缸盡量地接近圓柱形（當然不可能純圓），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，正時鏈條安裝在發動機內部，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，可保證發動機在使用多年以后都不會影響氣門正時系統工作，使動力與油耗始終如一。

　　氣缸噴射潤滑。熟悉汽車技術的網友都知道：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增設噴油嘴對氣缸進行環形噴油，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。凸輪軸是發動機內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”加工都是低摩擦設計的典型工藝。

　　3、響應快
　　所謂的響應，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，是整個車輪的轉動慣性減少，因此對整車的加速有不少好處。

　　一臺發動機的響應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，發動機的功率儲備的響應特點將會暴露無遺。所謂的響應，無非就是我們在踏下油門踏板的一瞬間，我們會看到發動機轉速表快速爬升，像猿猴般敏捷。要使一臺發動機響應快，除了盡量地降低摩擦力外，還需要在機械結構上盡量減少慣性，內部消耗盡量地少。

　　缸體通孔。這是很簡單的原理，卻很有效。因為V6曲軸箱內空間很小，伴隨曲軸的高速運動，各氣缸下的空氣轉移由一定的困難。當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計思路，加上將所有部件尺寸最小化、輕量化的設計，使往復運動部件的質量減少，響應速度加快。

 
　　4、全壽命的設計思想
　　一臺F1的發動機，跑幾場就要換掉，盡管其有匪夷所思的功率和相應速度，但這樣的發動機當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計思路上都希望這是一臺“不會壞”的發動機。而從十多年的使用情況來看，VQ的確做到了。

　　發動機的壽命取決于兩大因素：機器磨損、化學沉積和腐蝕。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，而很多同級發動機推薦使用的是10W40以上機油。我們知道，標號越低的機油，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。
　　傳統的噴油嘴為 4-8 孔的設計，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，使整個燃燒室的結構更緊湊、冷卻面積更大。

　　編輯總結：VQ系列從誕生到現在已經走了整整16個年頭，在這16年里，新技術層出不窮。特別是渦輪增壓技術，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，從容淡定地驅動日產汽車繼續進步。