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VQ发动机技术解密之轻量化及精密加工技术
作者:张鹏
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    ■张 鹏
  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。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,轻量化发动机还能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。
  今天我们就一起来看看VQ发动机在轻量化和精密加工方面的先进技术。
缸体轻量化
  为了实现轻量化的诉求,缸体必须使用全铝材质。日产工程师通过复杂的结构设计,尽可能实现材料利用率最大化,并且在缸体上装配梯形加强件,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。
连杆裂体加工工艺
  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精度很高,但两个半圆在用螺柱和螺母扭紧后组装在一起后,会受扭紧力的影响而产生局部压力过大,使磨合期磨损严重、油耗增加。
  而VQ系列发动机则采用裂体加工工艺,连杆的大头部分是整体铸造的,开裂过程产生的不均匀表面有着非常精确的接口。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),螺栓用进口定值扭矩扳手及扭矩转角法分多步进行拧紧;然后再加工大头圆孔,这样就保证了连杆大头孔的圆度,确保连接面的精密度。
  裂体加工工艺能确保连杆连接面的精密度,高精度的结合刚性、配件数量减少、重量减轻,使发动机运转顺畅、安静,降低摩擦阻力,减少磨损,延长发动机使用寿命。
真圆加工工艺
  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准圆度更高,配合间隙更为精密,在发动机运行过程中活塞环与气缸的摩擦更加均匀,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的。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、油耗增加。严重时,还可致发动机寿命缩短。
  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,然后再加工缸筒直径,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,有效降低摩擦阻力,同时又可以达到气缸密封要求,保持气缸有效压力。由于真圆加工工艺复杂,成本较高,这种工艺一直只应用在F1、F3等顶尖赛事的赛车发动机上,东风日产系列发动机是世界首次使用该工艺的量产发动机。
小结:
  在这几项轻量化工艺和高精度加工工艺的帮助下,VQ发动机不仅质量轻、散热快,而且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。随着技术的进步,真圆加工工艺、连杆裂体加工工艺等技术已经越来越广泛地应用在了东风日产的量产发动机上。

  

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