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百年之争:VQ系列发动机的统治地位

时间:2023-06-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:4缸直列发动机,一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中,平均每个气缸的排量约在0.5升上下。2008年,美国著名的Ward's Auto World,在纽约正式公布了第14届“全球十佳发动机”的获奖名单,搭载在英菲尼迪轿跑车G37上的VQ37发动机,成为第14位摘下“十佳发动机”桂冠的日产VQ家族成员。1988年,日产就开始了全新V6发动机的研制工作,当时的开发理念现在听起来还比较奇怪:羽毛!1994年,被命名为VQ30DE的全新V6发动机终于面世。

百年之争:VQ系列发动机的统治地位

如果你对发动机还有兴趣,我还想比较深入地说说发动机,毕竟,它是一辆汽车关键所在。国内的很多合资汽车厂家,他们可以把生产线搬过来生产汽车,教国人怎么设计汽车,教国人怎么组装汽车,教国人怎么制造底盘,但对于发动机的技术,从来都是捂着藏着,可见发动机的重要性。

不知道你发现没,发动机基本上是个非卖品,即使有售的,也是人家二三十年前的旧货翻新,真正的新发动机,基本上可以作为汽车厂家的镇厂之宝,多少钱都不换的。

在汽车界,一直都在争论着一个话题,那就是对于发动机来说,到底是直列发动机好、V形发动机好,还是水平对置发动机好?以宝马日产保时捷为首的,分别是这三种类型的代表。

同是6缸发动机,直列6缸好呢,还是V形6缸好呢?同是4缸发动机,到底是直列有优势,还是水平对置发动机有优势?这个问题很好回答,那就是没有标准答案。

就像我们买的住宅楼一样,你说是塔楼好呢,还是板楼好呢?每个人考虑的重点不同,答案也就不同。

要安全、要抗振性能好,那就是塔楼;要通风采光好、要清静,那还是板楼理想。要改造灵活、价格低,那就是塔楼;要面积利用率高,那就得选板楼。各有优缺点而已。

直列、V形还是水平对置,没有严格意义上的优劣之分,只有侧重点不同。

直列气缸一般为4缸或6缸,当然也有5缸,直列是最常见的发动机排列形式,也是最古老的气缸排列形式,这之后才出现了什么V形、H形水平对置等。

直列的优点是技术成熟、稳定、结构简单、运转平衡性好、体积小等;而缺点就是当排气量和气缸数增加时,发动机的长度增加很快,这会占用很大空间,不利于内厢空间的拓展。

4缸直列发动机,一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中,平均每个气缸的排量约在0.5升上下。如果再大,气缸直径也要扩大,相应的活塞尺寸也就水涨船高,而过大的活塞有过大的质量和惯性,不利于发动机的快速反应能力,导致节气门响应速度较慢。

柴油发动机的反应速度较慢,它更注重转矩的发挥,因此,它的每个气缸排量可以扩充到0.8升毫不稀奇。

回到直列发动机,直列4缸比较常见,直列6缸就很少见,但却非常出名。因为宝马一直坚持直列6缸发动机,而且它的表现可谓是6缸发动机的典范,运转平顺、动力流畅,发动机响应速度一流。很多抨击直列6缸发动机老套的批评家,因为宝马直列6缸的存在,而显得底气不足。

研究力学的物理学专家提供了明确的答案,其中一个答案是这样的:直列6缸发动机是最佳的6缸发动机。理由是,与V6发动机和H6发动机相比,直列在燃烧的时候,不会产生不均衡的惯性力,尤其是横向振动力。从振动角度而言,直列6缸发动机在怠速到最高转速段的所有转速上,都拥有安静的内在品质,而在V6发动机中必须设置平衡轴来抑制振动。

宝马直列6缸发动机的驾驶人,特别欣赏它运行平稳的特性,举重若轻的功率曲线及发动机的转矩。因此宝马各型汽车中装备直列6缸发动机的汽车所占的比重很高。

当然,还有很重要的一点,宝马利用纵置的直列发动机来平衡前后轴的重量,每款车的前后轴载荷都是50:50,这对于操控很重要,而很多前驱车或者后驱车都达不到这一平衡点。

V形发动机是把所有气缸分成两组,然后,把相邻气缸以一定的夹角布置在一起,使两组气缸形成两个有一定夹角的平面,从侧面看气缸呈V形,故称V形发动机。一般是90°,这样可以较好抵消运转时的振动,更加稳定。也有75°、72°或者60°的,雷诺赛车甚至用了超过90°的广角V10发动机。

数学的角度看,其实,直列发动机也可以看做是V形,只不过V形的夹角是0°罢了。

和直列发动机相比,V形发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车的迎风面越小越好,也就是要求发动机盖越低越好,V形发动机在大排量市场也就很受欢迎。

常见的V形发动机有V6、V8、V10、V12,还有V16,有16个气缸,每侧8个,夸张吧。(www.xing528.com)

V形发动机也有缺点,那就是结构比较复杂,不利于保养和维修,并且造价较高,同时,V形发动机在抑制横向振动时,较直列发动机有先天劣势,需要更为复杂的措施加以弥补。

出色的V形发动机有很多,最出名的当为奔驰的V63.5、日产的VQ35、奥迪的V63.2,V8方面有宝马的V84.0、法拉利的V84.3、雷克萨斯的V84.6等。

这里,有必要介绍一下日产的VQ发动机,因为它有着和宝马直列6缸发动机同样的美誉、同样的品质和完美表现,依然是日产高端汽车的制胜法宝。

2008年,美国著名的Ward's Auto World,在纽约正式公布了第14届“全球十佳发动机”的获奖名单,搭载在英菲尼迪轿跑车G37上的VQ37发动机,成为第14位摘下“十佳发动机”桂冠的日产VQ家族成员。日产VQ系列发动机第14次问鼎全球“十佳发动机”,这台机械明星创造了一个工业史上的奇迹。的确,还真没有哪一台发动机,能如此连续卫冕成功。

VQ系列发动机的成功,这还得从头说起。

1988年,日产就开始了全新V6发动机的研制工作,当时的开发理念现在听起来还比较奇怪:羽毛!柔软轻盈的羽毛和坚硬机械的发动机能有什么联系呢?

没错,日产就是要打造一款动力表现象羽毛般柔滑顺畅的发动机,它将采用轻量化设计,追求高性能和高效率,让强大的动力以最柔和最舒畅的方式释放出来,提供给驾驶人的是完全收放自如的驾驶乐趣,所谓的“以柔克刚、刚柔并济”,说的就是这个道理。

然而,这一开发和试验经历了漫长的时间,或许,VQ的价值,也正沉积在这多年的钻研之中。1994年,被命名为VQ30DE的全新V6发动机终于面世。第二年,它就被首次评选年度发动机的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”,这是对VQ30DE性能表现的最好点评。从此,VQ系列发动机开始了它的光辉历程。

类似的赞美之词,此后也多次出现在年度十佳发动机的颁奖典礼上,节录如下:1998年,VQ发动机的最大亮点就是在任何转速下都有非常轻快的节气门反应;2000年,像猫一样灵敏的加速、无可匹敌的平顺感,造就了驾驶的最大乐趣;2001年,绝无令人不安的振颤、节气门反应非常出色,当之无愧的最佳V6发动机;2006年,在各档位下都有极其出色的加速感,在任何转速下动力表现都堪称完美。

这台VQ35HR发动机,目前广泛装备在英菲尼迪G35、M35、FX35、EX35和日产Skyline、350Z、天籁、公爵等高端车型上,经过了全方位的技术升级,我们不妨给它做一个略为深入的解析。

这款发动机之所以叫VQ35HR,后面这个“HR”就是日产给它定下的全新目标。“HR”是“High Revolution和High Response”的缩写,翻译过来就是“更高转速、更迅捷反应”。这个简练的后缀表明,VQ系列发动机誓要站到一个更高的平台。

提升发动机最高转速,是所有自然吸气发动机的追求目标,F1赛车发动机就是最好的例子,因为它的最高转速高达1.9万转/分之多,这样才能从排量只有区区2.4升的V8发动机中,压榨出高达500多千瓦的惊人动力。

VQ35HR发动机也引入了这个理念,在新一代G35身上,它的极限转速直抵7500转/分,这让普通量产发动机难以企及,也比上一代VQ发动机大幅提高了500转/分,最大功率随之有显著提升,在6800转/分达到了232千瓦,超出前代机型26千瓦。因此,在同级别量产车型当中,装备VQ35HR发动机的G35,在动力表现上基本是找不到与之匹敌的对手的。

日产的设计师曾说过,千万别以为提升500转/分是很容易的一件事,尤其对于强调平顺性的VQ系列发动机来说,这极具挑战性,因为绝大部分零部件都得经过重新设计。要提高转速,机械部件,尤其是诸如活塞、连杆、缸体这些最关键部件的刚度和强度,都要随之提高。这种难度绝不像照相机从800万像素提升到1000万像素那么简单。

经过一番全新设计,按工程师的说法,VQ35HR发动机的现有机械部件完全可以承受高达735千瓦的超大负荷,怪不得众多性能改装发烧友对这台发动机趋之若鹜。

最高转速的攀升,换来的是更加淋漓尽致的极限动力性能,而在同样的转速下,VQ35HR发动机的动力参数也全面超越了前代。改进后的发动机压缩比,已经从前代的10.3:1提高到了10.6:1;发动机的强化程度再升一级;除了原有的可变进气门正时CVTC,还增加了可变排气门相位VTC,进排气系统的配合更加默契;关键的点火和喷油系统也作了优化,甚至用上了M12铱金火花塞,提高了点火能量;而孔径只有50微米的多孔喷嘴,目的是可以将燃油彻底雾化,提高燃烧效率。

其实,这些复杂的术语和专业词汇真的很讨厌,我们暂时不去讨论它们,通过我们的感觉器官,去感受一下VQ35发动机才有意义。如何感受?先用最简单的方法,就是用耳朵去倾听。听发动机转速逐渐上扬时的排气声浪,你会感受到,渐进的激励声音越来越动感,即使转速表指针进入红区,也没有刺耳的高频杂音来影响它的清亮。而座椅上的每一位乘员,都能感受到它在柔顺运转之下蕴藏着强大潜能,舒畅之时也毫不放纵唐突,多少年的深厚功力,尽在这一招一式当中。

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