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08 2013年12月
VQ系列发动机

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  能够连续14年获得《Ward’s Auto World》“年度十佳发动机”称号,VQ系列发动机显然创造了传奇,不仅对于英菲尼迪是这样,在整个发动机制造的历史上,如此辉煌的成绩也将是难于复制的。这一系列以“V6”布局为代名词的发动机,以能够将强劲的动力以顺滑的方式释放出来而著称,堪称自然吸气发动机领域的巅峰之作。


  “羽毛”理念奠定成功基石


  VQ系列发动机的辉煌开始于二十世纪八十年代末。关于豪华车所配备的发动机应该具有什么样的特性不同品牌有着不同理解,其中日产企业公司提出的“羽毛”理念最为著名。其特点就是,要求发动机具有羽毛一样柔滑舒畅的平稳输出,让前所未有的高性能以最为顺滑的方式释放出来,这也让稳定性更好的“V6”布局最终成为了VQ系列发动机的经典特征。在成功获得400多项专利之后,VQ系列的首款发动机于1994年装配在了新款风度轿车上,于次年被首次评选年度发动机的美国权威杂志《Ward's Auto World》列入十佳行列,并被称为“地球上运转最平顺、动力最畅快的V6发动机”。从此便开启了VQ系列发动机的辉煌历史。


  众多高技术支撑VQ发动机绝佳性能


  经过多年的发展,VQ系列发动机已经发展形成了一个庞大的家族,排量覆盖2.0~4.0 L。它之所以能够在全世界获得如此之高的评价,技术水准始终走在行业前列是非常重要因素。该系列发动机采用60°V型的气缸布置方案,曲轴采用严格的对称结构,保持了非常好的平衡特性。VQ系列发动机综合运用了当今世界领先的电子节气门ETC、连续可变气门正时控制C-VTC等技术,明显提升了进气效率和能量的利用率,进而降低了排放和油耗。而源自F1赛车领域的零部件超精磨加工工艺,则将零部件之间的摩擦损耗明显降低。


  VQ37 HR自然吸气发动机


  经过完全优化和调校,VQ37发动机转速达到7000转/分时可以产生258千瓦的功率。该发动机装配了全新的部件,包括可变气门升程技术;而双对称进气系统将气流量加大了18%,因此可提高功率输出,循环引导气流,而不是让气流通过散热器,这种方式降低了温度,并且加大了发动机的功率。排气系统的完美对称功能,包括等长的管线,将压力减少了25%,使得发动机的运转声音悦耳动听。英菲尼迪G37、英菲尼迪Q70L、英菲尼迪QX50以及英菲尼迪QX70分别搭载了该款发动机。


  VQ25 HR自然吸气发动机


  VQ25HR是与VQ35HR同时开发的一款专用于FR车型的高性能V型6缸发动机,具有高转数和高响应(High Revolution or High Response)的特点,其红线转数达到了7500rpm。VQ25HR发动机继承了上代VQ发动机的核心元素,进一步提升了其高速性能,并且运转平稳,已成为具有出色的顺畅性和舒适性驾驶体验的新一代FR专用V型发动机。英菲尼迪G25、英菲尼迪Q70L、英菲尼迪QX50分别搭载了该款发动机。


  以下为VQ系列发动机所采用的亮点技术:


  可变气门正时(C-VTC):


  可变气门正时控制系统(C-VTC)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。高速运转的时候,气门会提前打开,使发动机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,所以此时动力会明显提高。与此同时,ECU会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。


  连续可变气门升程(VVEL):


  气门控制的最终目标是使得燃油和空气达到最理想的混合配比,连续可变气门升程(VVEL)技术可以根据发动机不同的转数和负载改变气门开启的角度,也就是气门的升程。结果就是在任何转数下,发动机都可以得到最为理想的动力输出和燃油经济性。和传统发动机的配气机构相比,英菲尼迪的凸轮轴采用了独特的偏心轮设计,从而得到了完全无级化的气门升程技术。当发动机处于转数较低的低负载状态时,系统会减小气门开启的幅度,有利于提高缸内燃烧的速度,进而提升低转速时候的动力性能。而当发动机处于高负载状态,连续可变气门升程(VVEL)会主动提升气门升程,增加进气量以提升发动机的动力输出。在VVEL系统的帮助下,加速开始的时候,气门升程增大允许更密集的空气进入气缸,使发动机的加速性能相应更加理想。同时,VVEL技术可以有效减少进气阻力,使进气过程更加顺畅,从而提升了发动机的燃油经济性和动力表现。


  电子油门(ETC):


  传统发动机的油门踏板与节气门之间由一条钢线连接,缺点在于钢线容易损坏且容易出现松动和卡死的现象,影响油门控制的准确性,甚至会导致严重的交通事故。VQ系列发动机采用的电子油门系统,由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电控单元)、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。该系统取消了传统的钢线连接,踏板位移传感器负责监控驾驶者的油门操作,并瞬间把信息传递给ECU,后者综合分析之后下达指令,指挥伺服电动机驱动节气门执行机构。该系统有助于改善车辆的行驶性能,除了可靠性明显提升之外,还充分保障了最合理的节气门开度,进而改善发动机的油耗和排放表现。


  静音正时链条:


  发动机的正时传动装置通常分为齿形合成橡胶皮带和金属链条两种。皮带的优势在于重量轻、噪声小、造价低,但同金属链条相比存在容易磨损、变形的问题,随着时间的延长,气门控制的时间会出现偏差,直接导致动力下降和油耗上升。如果正时皮带因定期更换不及时而造成断裂,会导致发动机严重损坏。VQ系列发动机均采用超薄静音正时链条技术,拥有与皮带一般的静音水平。正时链条的优点是与发动机同寿命,不需要保养和更换。此外,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。


  燃油适应系统:


  通常汽油发动机使用何种标号的汽油是由发动机的压缩比决定的,然而我们不能保障所有地区都能够找到符合条件的汽油。如果加注的汽油标号不正确,会产生爆震现象,甚至损毁发动机。VQ系列发动机所配备的燃油适应系统是一个闭环控制的点火时机可变系统,在发动机的机体上安装了爆震传感器,当发动机因为加注汽油标号过低产生爆震现象的时候,传感器随即向电脑发出爆震信息,电脑立即对点火时间进行调整,延迟点火时间防止爆震产生以保护发动机。这一技术帮助VQ系列发动机获得了更为理想的燃油适应能力,给车主带来极大方便。


  微粒化喷油嘴:


  传统发动机喷油嘴多为4~8孔设计,其喷油颗粒较大且燃烧不充分,容易形成积碳,最终还会导致油耗上升等问题。VQ系列发动机采用的微粒化喷油嘴技术,将喷孔的数量提升到12个,内径下降到130微米,使得喷出的燃油颗粒直径缩小了40%。结果是喷油射程缩短,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。


  真圆加工技术:


  普通发动机的缸筒和缸盖是分别独立加工的,在组装的时候往往因为拧紧螺丝而失圆,使得发动机内部摩擦增加、密封性下降,进而影响油耗表现并缩短发动机寿命。真圆加工技术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。此时,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。该技术使缸筒和活塞环的配合度更加理想,从而允许VQ发动机使用更低粘度的润滑油。后者拥有更好的散热效果,同时帮助发动机获得更好的冷启动效果并减少积碳的形成。


  轻量铝合金制造技术:


  随着性能的不断提升,发动机对自身的散热能力有了更高的要求。VQ系列发动机采用的全铝制造技术克服了加工难度大、工艺要求高的困难,最终成就了非凡的综合性能。与铸铁发动机相比,全铝发动机的重量降低了三分之一,为整车的轻量化做出了重要贡献,在节省燃油的同时,因为可以帮助整车获得更为理想的重量配比,也为提升操控性能提供了帮助。更为重要的是,铝的散热能力非常出色,更有利于发动机全负载运转,提升车辆的动力性能。


  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,其表面的光滑度决定了摩擦阻力的大小。如果摩擦阻力过大不仅影响动力输出,还直接影响发动机油耗和凸轮轴的寿命。曲轴是发动机最重要也是最精密的部件,它的精密度直接影响发动机的平顺度,若轴颈面加工精度不够,会造成严重磨损并影响曲轴的使用寿命。VQ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。其结果就是最大限度减少了这些关键部件表面的摩擦,使发动机运转平顺。同时该技术也减少了部件磨损,延长了发动机的使用寿命。


  偏置气缸技术:


  为解决一般发动机由于内径中心轴与曲轴中心轴垂直,在行程初始段阻力过大的问题,VQ系列发动机采用了偏置气缸技术。这种设计在做功行程中更符合力学杠杆原理,有利于曲轴发力。因此,VQ系列发动机的启动性能、运转平顺性以及低速扭矩等方面均表现出色。一方面提升了燃油经济性和动力性,另一方面也减少了发动机的震动和噪声。除了采用不对称设计之外,VQ发动机的活塞裙还进行了镀钼处理,以帮助减少运转过程的摩擦力。


  裂解加工连杆:


  常见发动机曲轴连杆和曲轴连接的部分,通常是分别加工两个半圆部分,然后通过螺栓组装在一起的。这往往会造成部件的局部变形,使曲轴和连杆之间的摩擦阻力增加,从而影响发动机的油耗表现和使用寿命。VQ系列发动机所采用的曲轴连杆是整体铸造然后在进行开裂处理的,如此产生的接口精准程度相当高,配合专门的定值扭矩扳手拧紧防松脱螺栓,最大限度保障了连杆两部分组装后的圆度,保证VQ发动机获得理想的平顺性。


  气门顶筒DLC涂层:


  这种达到了钻石级硬度的涂层技术使得凸轮和气门顶筒之间摩擦减少40%,在充分保障动力输出和降低油耗的基础上,还延长了零部件的使用寿命。


  缸体连通孔设计:


  缸体连通孔的设计将汽缸下部在与其相邻汽缸的地方打开一个连接销孔,当活塞下行时,活塞下面的空气压力将通过该销孔释放到邻区以降低运行阻力,同时这部分释放的压力又可以为邻区相反方向运行的汽缸提供一定程度的动力。


  树脂进气支管:


  发动机的进气支管多为铝合金铸造件,内壁粗糙,容易导致内部气体产生乱流,影响油气的充分混合。此外,粗糙的内壁还容易聚集冷凝水造成锈蚀,也容易聚集积碳,如果积碳时间过长还会导致发动机动力下降油耗上升。VQ系列发动机采用的树脂进气支管,具有重量轻、内壁光滑、抗腐蚀和隔热性好的特点,提升了发动机的动力性和经济性。同时因为造价较低,还减少了车主的维修成本。


  VQ35HEV 混合动力发动机


  2012年,VQ系列发动机的成就进一步升华,英菲尼迪基于该系列发动机开发的高性能混合动力系统(Direct Response HybridTM),成为了当年唯一一款获得《Ward’s Auto World》“年度十佳发动机”大奖的混合动力发动机。


  与常见的混合动力系统相比,英菲尼迪的这套混合动力单元只配备了一个电动机,在两个离合器的辅助作用下,兼具了电动机和发电机两个角色。如此“单电机、双离合”结构进一步减少车辆自重,进而减少能量消耗。在起步阶段,电机和发动机一起工作,以达到提升动力表现的作用;在高速行驶的过程中,该电机变身为发电机,将来自于汽油发动机的部分能量转化成电能储存在电池中;而当车辆处于减速或刹车制动时,该电机同样可以将原本因此而即将浪费掉的能量转化成电能加以储存;而在行车过程中如果需要瞬间大扭矩输出,电机会再次化身电动机协同汽油发动机一起提供爆发式动力输出,提供强大动能。


  通常意义上来讲,电动机的加入可以在发动机低效率工况的时候帮助节省燃油并减少污染物排放。而运动性能始终都是英菲尼迪不可舍弃的品牌特质,这套混合动力系统的电动机在高负载工况的时候还可以通过与发动机并行工作的方式,帮助车辆获得更为理想的动力输出。事实上,已经配备这套混合动力系统的英菲尼迪Q50,0至60英里加速时间缩减到了4.9 秒,极速表现堪比跑车性能。此外,人性化豪华商务座驾英菲尼迪Q70L也提供一款搭载3.5升 V6高性能混合动力系统的版本。



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