最近,有朋友提问:日产楼兰和英菲尼迪FX35是用同一个发动吗?对于这个问题估计许多人并不是十分的清楚,当时我给了个回答:“楼兰是第四代VQ35DE,英菲是VQ35HR。同一个系列的不同型号”。“VQ系列有6个排量14款发动机,其中3.5有两款。英菲的HR表示转速更高,反应更快,对比DE,有25项改进,主要适应于后驱车型。楼兰的VQ35DE是在原有的基础上进行9项革新。可以说两款发动机就是双胞胎,一样的很牛。要写详细估计要3页纸。总体上相似,细节上不同,说不上谁好谁坏。另外虽然标号是加97号油,但也可加93号油。去西藏不用担心。但国内93太差,无特殊情况还是加97号“。
对于这个回答,似乎许多人还是不明白。好吧,今天我再当一回编辑,将相关的资料整理一下,供大家参阅。贴子比较长,不想细看的可以跳过。
一、关于VQ发动机的发展历程
日产的VQ系列发动机拥有2.0-4.0L之间的多个排量,16年间共推出过14款不同型号的发动机。VQ系列发动机的共同特点是采用V型6缸形式,全铝缸体的材质,DOHC顶置双凸轮轴,24气门结构和EGI顺序多点电喷系统,后期版本配备了NICS可变进气控制系统,CVTC连续可变气门正时控制系统和VVEL可变气门升程系统。期间还推出过采用NEO-Di缸内直喷技术的VQ25DD/VQ30DD发动机,以及一系列涡轮增压的高性能版本。VQ系列发动机从一推出便被广泛用于日产中高级轿车,跑车系列和英菲尼迪车型上。自1995年起,美国权威汽车杂志《Ward"sAutoWorld》每年都会评选出年度的十佳发动机,评选的标准主要是对所选引擎进行综合性能、动力输出性能、扭矩、通用性、经济性、环保要求、是否具有前瞻性等多项目的纵向、横向对比。VQ系列发动机从1995-2008年之间曾连续14次入选。而VQ35DE与VQ37HR同是VQ系列中的扛梁之作。
1994-2001年:获奖型号:VQ30DE,其他同型号发动机:VQ20DE/VQ25DE装备车型:1994-2003日产风度;2004-至今日产风雅等。
日产对于VQ的研发开始于1983年,日产基于“羽毛”的开发理念,以轻量化、高效、节能的全新诉求开始了全新的V6发动机的研发,以一般人的观点看来,柔软轻盈的羽毛似乎和难以和动力强劲的VQ发动机联系起来,不过日产的设计初衷就是希望将发动机强大的动力以羽毛般柔美、舒畅的方式得以完全释放,带给驾乘者收放自如的驾乘乐趣。在经过了6年的研发,570亿日元的投入之后,在1994年,在日本IWAKIP工厂第一批VQ发动机正式投产。
日产风度是首款使用VQ发动机的车型,这款全新的高性能发动机在投产之后逐渐取代原有的VG系列发动机,开始在日产旗下的众多车型上服役。在当年上市的日产CEFIRO上,就配备了VQ系列的2.0L,2.5L和3.0L三种排量的发动机,次年,3.0L排量的VQ30DE发动机第一次荣获美国《Ward’sAutoWorld》“世界十佳发动机”奖项。此后的六年时间里,VQ30DE也连续入选。
以现在的眼光看来,VQ30DE发动机并没有太多亮点的技术可言,不过在当时它的技术水平已经达到了很高的水准,6个气缸使用了60°V型设计,这个角度的设计既保证了引擎最佳的基本尺寸同时也保证了引擎运转时的高度平稳性,从而令引擎的静音性能得到加强。使用了当时领先的DOHC顶置双凸轮轴,24气门结构,缸径和冲程为93mm和73.3mm,压缩比为10.0:1,短冲程的设计典型的高转速发动机,根据调教不同,VQ35DE的最大功率为142-170kw/6400rpm,最大扭矩278-294Nm/4400rpm。就是以现在的主流V6发动机标准来看,它的性能表现也并不落伍。
此后,在VQ30DE基础上日产还推出了性能取向的涡轮增压版的VQ30DET和VQ30DETT发动机,其中拥有两颗涡轮加持的VQ30DETT发动机的最大功率达到了惊人的350kw,这也是当年JGTC大赛中的GTRGT500赛车以及后来的FairladyZGT500赛车上的御用发动机。在2001年后,日产为VQ发动机匹配了VVT技术并推出了全新的VQ35DE,老版的VQ30DE发动机就此逐渐退出历史舞台。
2002-2006年:获奖型号:VQ35DE。其他同型号发动机:VQ25DE/VQ23DE,装备车型:2004-至今日产贵士;2003-至今日产天籁;2003-2006日产350Z;2003-2006英菲尼迪G35等
在2001年,全新开发的VQ35DE发动机取代了VQ30DE成为日产的主力V6发动机,虽然VQ35DE依然还是DOHC顶置双凸轮轴,24气门结构,全铝缸体的结构,但它的缸体却经过了重新的设计,缸径和冲程为95.5mm和81.4mm,压缩比10.3:1,与偏向高转速的VQ30DE相比,较为中性的缸径和冲程比例改善了发动机中低转速的性能表现。VQ35DE的最大特点是可塑性高,适用范围广且容易改装,无论是在性能取向的350Z亦或是偏重舒适的天籁上,你都能找到它的身影。
为降低缸内摩擦阻力,日产在铝合金活塞主体裙处镀钼以减少摩擦力,并在活塞最上方装有活塞环的槽内进行了氧化铝膜处理,使得发动机的磨损降至最低。此外,独特的自适应平衡器的使用也可以使发动机的震动减少到最低,使之拥有更出色的舒适性和平顺性。VQ35DE发动机还加入了加入了NICS可变进气控制系统和CVTC连续可变气门正时控制系统,高流量节气门,等长设计的进气歧管等技术,使得发动机拥有更高的进气效率,提高了动力性和经济性。根据调教不同,VQ35DE系列在6000转时可以输出170-222kW的最大功率,4400转时可以输出334-363Nm的最大扭矩。
天籁是我们最常见到的使用VQ发动机的车型。从2002-2007年间,VQ35DE再次连续入选沃德世界十佳发动机,直到目前,VQ35DE依然还是VQ系列中应用最广泛最经典的型号,静谧,平顺且动力强劲是它的最大优势,而其小排量版本VQ25DE和VQ23DE则先后装备在国产的天籁上,也是目前国内最常见到的VQ发动机。
2006年-至今:获奖型号:VQ37VHR。其他同型号发动机:VQ25HR/VQ35HR。装备车型:2010-至今英菲尼迪G25/EX25;2006-2009英菲尼迪M35;2008-至今英菲尼迪G37等
在2006年8月,日产发布了专为旗下的后驱车型研发的VQ35HR和VQ25HR发动机,其中HR代表了“HighRevolution的强度。
8.VQ系列发动机采用60°V型的成熟设计,这个角度的设计既保证了引擎最佳的外部尺寸同时也保证了发动机运转时的高度平稳性,从而令发动机的静音性能得到加强;
9.另外它的曲轴,凸轮轴等关键运动部件采用的超精磨研细技术也使关键运动部件噪音大为降低;
10.铝合金活塞主体裙处镀了钼层以减少摩擦力,并在活塞最上方装有活塞环的槽内进行了氧化铝膜处理,使得引擎的磨损降至最低,诸多高科技的应用保证了VQ发动机与车同寿命。
三、VQ35DE
说起VQ35DE,那简直就是一部毋庸置疑的神话。出奇的安静、出色的响应及无敌的平顺性是历届评委赋予其的美誉。先看看它的几项核心技术:
真园加工工艺
真圆加工是F1 赛车发动机的加工工艺,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。
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,如果变形量过大,活塞环还会将缸筒内壁的抗磨涂层磨穿,这时磨损将无法控 制,使发动机寿命严重缩短。
真圆加工是在加工发动机缸筒时,将一个模拟缸盖以组装发动机相同的力矩固定在缸体上,然后再加工缸筒内径,缸筒加工完毕再将模拟缸盖拆掉,拆掉缸盖时,缸体的张力会使缸筒变形,但是在安装标准缸盖后,又恢复了缸筒的圆度。
真圆加工使缸筒与活塞环的配合间隙更小,可使用低张力的活塞环及低粘度的机油,即可达到密封要求,保持气缸压力,所以日产系列发动机由于精密度的提升,全部可以使用低粘度的润滑油,低粘度润滑油有以下优势:流动快、散热好、积碳少、燃油消耗低、寒冷地区启动快,液 压系统能快速进入工作状态。
由于真圆加工工艺复杂,成本较高,这种工艺一直以来只应用 F1、F3等顶尖赛事的赛车发动机上 ,日产的 HR 发动机是世界首次使用该工艺的量产发动机。
真圆加工技术拥有以下特点:
1. 装配缸盖后缸筒变形较小,内壁更加平滑;
2. 可使用低张力活塞环,减少滑动摩擦阻力,降低油耗;
3. .缸筒与活塞环的间隙更小,提高汽缸密封性性能,提升发动机动力,润滑油消耗较少;
4. 缩短磨合期时间,磨合期使用速度高,延长发动机使用寿命;
5.减少发动机噪音,减少震动,发动机运转平顺。
轻量铝合金制造技术
由于发动机的发展,性能不断提升,相同排气量的发动机功率越来越高,对散热性能和发动机整 体寿命有了更高的要求。目前发动机材质通常采用三种方式:1.缸体缸盖全铸铁;2.缸体铸铁缸盖铝合金;3.缸体缸盖全铝合金等。
目前市场上有些品牌车辆号称铝合金发动机,实际上只是缸盖采用铝合金,缸体仍然是铸铁。由于全铝发动机造价较高和加工工艺要求难度大,所以只有强调性能的发动机采用全铝发动机。
东风日产全车系发动机缸体和缸盖全都采用航空铝合金材质,全铝发动机有以下技术特点:
1.重量轻:相同体积的全铝制发动机重量比全铸铁发动机轻了约三分之一,由于发动机位于汽车的前端,减轻了发动机的重量等于减轻了车头的重量,使汽车的四轮配重更趋合理,减轻前轮的负荷会提高车辆的操控性,减少弯道车身的侧倾,减轻转向不足的倾向,提高弯道失控的极限值,车头重量减轻会使避震、悬挂系统的负荷减小,可同时减轻负载弹簧的重量,同时延长了轮胎的寿命。整车重量的降低使燃油经济性和动力性同时得到提升。
2.散热好:由于发动机过热会使发动机零件膨胀变形,强度降低,磨损量加大,所以散热效果直接影响发动机的寿命,铝材比铸铁导热快,散热效果好,有利于发动机全负荷工作,同时燃烧室温度降低使发动机不易产生爆震,这种特性使铝制发动机可以设计更高的压缩比,同时增强了对燃油的适应性,使得东风日产的发动机在保持10:1 的高压缩比的同时,又能安全使用93 号低标号汽油。
偏置气缸技术
一般发动机都采用内径中心轴与曲轴中心轴垂直设计,在做功行程的初始阶段,活塞连杆与曲柄中心轴在同一直线上,活塞下行阻力极大,影响了扭力的输出。
东风日产创新的使用了气缸偏置技术,使这一传统设计的弊病得到有效改善,东风日产VQ35DE发动机都采用先进的气缸偏置技术,即气缸内径中心轴与曲轴中心轴之间采用了偏置的设计。
由于此偏差的存在,做功行程中活塞下行时,活塞连杆推动曲柄的角度发生变化,曲柄旋转角度变化速度加快,连杆与曲柄的配合更符合力学的杠杆原理,有利于发动机的曲轴发力,做功初段扭力增加,同时避免了发动机在熄火时产生的“死点”现象,使发动机容易启动、运转更加顺畅,低速扭矩增加。这种设计提高了燃油经济性和动力性,同时减少了发动机的震动和噪音。
技术特点: 提高低速扭矩,提升加速性能冷启动更容易,怠速平稳,发动机噪音低
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。
东风日产VQ35DE发动机采用了镜面加工技术,曲轴和凸轮轴轴颈用抛光带进行磨光,以得到类似镜面的光泽。其结果就是极大地减少了关键发动机部件轴承表面上的摩擦,减少了摩擦阻力,使发动机运转平顺,减少了磨合期的磨损量,更加延长了发动机的寿命。
高精度带来的另一个好处是:可以使用低粘度润滑油,即可保证较高的机油压力,低粘度润滑油的散热性好、运转阻力低,进一步降低了油耗,东风日产超高的加工精度使磨合期前后的耗油量几乎没有差别。
技术总结:曲轴/凸轮轴轴颈部研磨到镜面水平、降低运转部位的摩擦阻力和发动机震动,同时发动机也将实现更平顺、低噪音、低油耗的诉求。
连续可变气门正时智能控制
汽车高速行驶时,活塞运行较快,由于受到气门直径及开闭时间的限制,气缸吸气阻力增加,吸气量随速度加快而减少,有效压缩比降低,气缸压力下降,动力逐渐减弱,当动力与阻力达到平衡时,就到了汽车的极限速度。
普通发动机无论转速高低均以固定的时刻开闭气门及固定的点火时机,造成高速时进气不足,呼吸困难,直接影响动力的输出,所以普通发动机的最大输出功率较低,高速扭矩不足,极限速度低,驾驶起来会有越快越没力的感觉。
气门正时通俗说来,就是进气门和排气门开启和关闭的时刻。像运动员长跑时不同速度呼吸频率也不同一样,发动机应该在不同转速时,气门开启、关闭的时刻应该随之改变,尤其是在高速行驶时,应该更多进气以满足发动机高速运转的需要。
可变气门正时控制系统可以根据发动机转速的变化连续调整进气门开启的时间及点火 时机,高速时会气门提前打开,使发动机在高转速时能够吸入更多的空气。因为发动机是根据吸入的空气量按比例喷油,所以吸入的空气越多,喷油量越大,所以高速时动力会明显提高,同时ECU精确计算出点火提前角,线性调整最佳点火时间,使燃油充分燃烧,达到最理想的输出功率和扭矩表现。
配备C-VTC 发动机相比未采用此技术的相同排气量的发动机,功率更大,高速行驶动力更强劲,使汽车的极限速度明显提高。同时提高了燃烧效率,实现了动力性和经济性的最佳平衡。
技术特点:
1.发动机高速运转时有充沛的动力;
2.低转速时更加省油,提高中、低速扭距。
微粒化喷油嘴
发动机每个气缸配有一个喷油嘴,喷油嘴有两种安装方式,一种为进气管喷射,另一种为缸内喷射,由于缸内温度较高,缸内喷射对喷嘴材质要求较高,缸内直喷可配合分层燃烧技术,可达到很好的节油效果,但由于国内汽油质量较差,烯烃含量较高,在高温环境下易产生胶质堵塞喷嘴,所以大多数汽车厂商仍采用进气管喷射设置。
传统的每个喷油嘴为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,还易在气门背面造成积碳,积碳会增加进气阻力,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。
东风日产的全系列车型全部配备了微粒化喷油嘴,每个喷油嘴12 喷孔,传统喷嘴为4 孔,喷出的燃油粒径缩小约40%。
技术特点:喷油射程缩短,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,比一般的发动机燃油效率更高。该技术能够提高动力,节省燃油,减少废气排放,减少气门背部及燃烧室积碳,延长氧传感器及三元催化器的寿命。
静音正时链条
气门正时是确保发动机不同速度情况下,气门机构也能够随之改变气门开闭时机的机构,是发动机最重要的组成部分,正时传动机构的功能是将动力从曲轴传递到凸轮轴,从而控制发动机气门能与发动机活塞、点火系统同步工作。
因此,正时传动机构的安装有非常严格的技术要求,如正时传动机构安装错位会使发动机无法启动,皮带调整过紧会使曲轴磨损,如果出现断裂,会导致发动机活塞连杆和气门严重损坏。
发动机常见的正时传动介质有两种。一种是齿形合成橡胶皮带,一种是金属链条。皮带的优点是重量轻、噪音小、造价低,但和链条相比,容易磨损、变形,受气候影响较大。随着使用时间延长,气门开启的时间会有所偏差,直接导致动力下降及油耗增高,所以必须定期进行更换。
如果更换不及时,可能导致运行中断裂,会严重损坏发动机,发动机突然停车还会造成高速车轮锁死而失控,威胁到驾驶员的安全。由于正时皮带更换周期较长,所以车主经常会忘记更换,结果导致发动机严重损坏,而不得不付出大量的维修费用。
东风日产的全系列发动机均采用超薄静音正时链条,达到皮带般的噪音水平,正时链条安装在发动机内部,由机油润滑,正时链条的优点是与发动机同寿命,不需要保养和更换,正时链条不会变形、经久耐用、可靠性强、使用寿命长,可保证发动机在使用多年以后都不会影响气门正时系统工作,使动力与油耗始终如一,由于不需要调整和更换,杜绝了途中故障隐患,使车主使用更安心、更省心。
以上是VQ35DE的核心技术,下面看看几张图片吧。
VQ35DE根据不同调校,输出功率范围可以从231马力跨越到304马,扭矩从334N·m到371N·m,这得益于其应用的各种当时世界先进的进气技术,安静、平顺、耐用的优先侧取决于其精湛的加工工艺和降低摩擦、保持发动机平衡的诸多方法。
可变气门正时控制系统可以根据发动机转速的变化连续调整进气门开启的时间及点火时机,高速时会气门提前打开,使发动机在高转速时能够吸入更多的空气,同时ECU精确计算出点火提前角,线性调整最佳点火时间,使燃油充分燃烧,达到最理想的输出功率和扭矩表现。
VQ35DE采用了微粒化喷油嘴,每个喷油嘴12喷孔,传统喷嘴为4孔,喷出的燃油粒径缩小约40%。喷油射程缩短,产生雾团效果更佳,增加燃油与空气的接触面积之后使得混合气体,更加均匀,燃烧更充分。
VQ发动机的气门顶筒采用了钻石级硬度的DLC涂层,这种应用将会使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%。
VQ35DE具备了当时几乎所有能减小摩擦损失的先进工艺和技术,减少的损失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。
VQ35DE在应用进气控制技术提升动力的同时,应用了诸多世界先进的抗摩擦工艺和技术。让这台发动机拥有了极强的平顺性和极小的噪音,成为一头“安静的野兽”。这些也正是如今各厂家追求的目标,可见日产在技术方面的领先。
MURANO楼兰搭载通过9项技术革新的全新第四代VQ35DE发动机,工程师根据豪华SUV的特质对引擎进行了重新调校,较上一代VQ引擎功率提升7.6%,扭矩提升5%,功率达到惊人的228kw,扭矩高达327n/m。并大幅提升了燃油经济性。
四、日产VQ35HR发动机
在2006年8月,日产发布了专为旗下的后驱车型研发的VQ35HR和VQ25HR发动机,其中HR代表了“HighRevolution“HighResponse
VQ35HR发动机最显著的特点,就是左右两侧汽缸使用了独立的进气歧管和节气门,进气歧管由轻矢羧鹊姆尤┎牧现瞥桑现吹慕鹗艚闹矢诒3纸系偷慕露取4送猓赘墙谝簿酥匦律杓疲肪侗涞酶映┩ㄆ街保庑┐胧┙枇σ痪俳档土?8%,从而获得了更高的进气效率高性能,在点火和喷油系统方面,高性能的M12铱金火花塞大大提高了点火能量,孔径只有50微米的多孔喷嘴可以将燃油彻底雾化,并使用了NDIS电子式直接点火系统,使燃油在气缸内拥有更高的燃烧效率。
五、VQ35HR的改善技术。
1)安全红区转速从7200rpm/min提升到7500rpm/min
2)压缩比由原来的10.3:1提高到10.6:1,压缩比的定义就是发动机混合气体被压缩的程度,用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积之比来表示。
3)重新设计的梯式缸体,缸体高度也有所增加,目的是为了增加缸体的强度。这个设计足以使HR的缸体安全的承受改装到1000匹马力。
4)新的汽缸头
5)改进的流冷却技术
6)世界首次使用的无氢DLC镀膜,用于减低VALVELifter的摩擦力
7)更强的气门弹簧
8)加大的进出气阀门
9)进气端液压控制连续正时调控
10)进气端液压控制连续正时调控
11)等长独立进气歧管,进气歧管由轻质隔热的酚醛材料制成,较之原来的金属进材质更利于保持较低的进气温度。
12)等长排气管道,真正的双排气,以减低后压
13)强化的通路盖板
14)隔音引擎盖板
15)新油泵转子
16)钢筋油底壳
17)加大的曲轴轴颈
18)加大的曲柄销
19)双敲缸探头
20)平行双进气系统
21)直进气道
22)铱金火花塞,铱金火花塞还是白金,但阳极使用更易点火的铱金。此火花塞在M12火花塞的基础上修改的。
23)非对称活塞裙,这是活塞最具创意的改进。可以看到在高压一边裙边宽于低压端。这样不但可以强化高压端,也减轻低压端的材料用量,减低重量,降低摩擦。这张示意图从另一个角度看的清楚些。左边的高压区较之右边的低压端宽厚。
24)更长的连杆,新HR的气缸比DE加长了,活塞连接杆(connectingrod)也加长了。这样的好处是,曲轴转动时左右运动的幅度减小,活塞对气缸侧壁的压力减小,进而产生的摩擦里也就少一些。结果就是高速更平顺,油耗跟排气都有改善。左边是DE,右边是HR。
T25)活塞环的PVD处理