■张 鹏
在上一期栏目中,我们带大家回顾了VQ发动机的发展历程。那么,这款连续14年获得 “世界十佳发动机”称号的经典发动机,在结构设计和技术上有什么亮点呢?本期就请东风日产的技术专家为大家讲解一下VQ发动机独到的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,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,缩短曲轴的使用寿命,同时运转阻力增加导致动力输出下降,震动和油耗增加。
东风日产旗下的VQ发动机、HR/MR发动机均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,其结果就是极大地减少了发动机轴承表面上的摩擦阻力,使发动机运转平顺,减少磨合期的磨损量,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,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,日产发动机超高的加工精度,使磨合期前后的耗油量几乎没有差别。并且,镜面加工技术使发动机震动小,运转平顺,减少噪音,油耗较低。
●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。
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(DiamondLikeCarbon)涂层,将会使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%,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。
●气缸喷射润滑
一般发动机气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,然后将油液甩到气缸壁内。但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一定的影响。
VQ发动机则在气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地喷洒到气缸壁周围,大大提高了润滑效果。这样的设计,还能够使机油液面降低,曲轴运行时也可以减少能耗,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。当一个活塞下压时,活塞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发动机在气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由连通孔跑到相邻的气缸内,降低了活塞运行的阻力。