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技术日产Nissan-VQ35DE发动机拆解说明


如果说有一款传奇般的发动机,连续 14 年获得“沃德世界十佳发动机”的殊荣,那么毋庸置 疑, 它就是日产的 VQ 系列发动机了。 无可匹敌的平顺性和异常出色的油门响应是历届十佳 评委会对 VQ 发动机所给出的赞誉之词。而在此之前, 这款发动机也一直保持着日本制造的 传统,直到 2009 年被正式引入中国,由东风日产发动机分公司进行组装和加工。

● VQ 系列

发动机的基本知识 在 VQ35 系列发动机开发之初,由于各国对于豪华座驾的发动机需 3.0L 以上排量所达成 的共识,并且对发动机的大小以及车内空间成相对反比的追求,同时又出于对车辆平顺性、 动力性和可靠性的考虑,日产从研发 VQ 系列发动机伊始就从未放弃过 V 型 6 缸的结构。 众所周知,V6 发动机相比 L4 发动机体积更大,结构更复杂,而长度却更短。就在这小小 的区域内,技术日产开始了它的 14 年十佳发动机之旅。
VQ 系列发动机型号一览(全系 V6 结构) 系列发动机型号一览( 结构) 排量代码 23 25 30 35 37 40 DE VQ23DE HR --VHR --------DD --DET --DETT ----VQ30DETT -------

VQ25DE VQ25HR VQ30DE ---

VQ25DD VQ25DET VQ30DD VQ30DET -------------

VQ35DE VQ35HR --VQ40DE

VQ37HR VQ37VHR -----

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比较奇 怪——羽毛! 其特点就是“顺滑”, 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, 追求前所未有的高性能, 并将强劲的动力以最顺滑的方式释放出来, 为驾驶者提供畅快淋漓 的驾驶感受。 为了研发此款发动机, 日产投资了约 570 亿日元, 共获得近 400 件专利。 1994 年,日产在日本 IWAKIP 工厂开始投产 VQ 发动机,并装载在当年上市的 Cefiro(风度)车 型上。

『首款搭载 VQ 发动机的 Cefiro A33 车型,含 VQ20/25/30DE-K/VQ35DE 几款产品』

『05 年日产 Super GT 跑车上搭载的 VQ30DETT 发动机』

『95-06 年间沃德全球十佳发动机一览』

● 先进技术篇(一):降低磨擦(损耗)系数 先进技术篇( ):降低磨擦(损耗) 降低磨擦 1.采用 60 度夹角设计 采用 VQ 发动机的两侧气缸设计成 60 度夹角,曲柄角度是 120 度。曲轴的上下左右都形成对 称,保持了非常好的平衡性。而 L4 发动机的曲柄形成的是平面的形状,平衡性相对较差。 另一方面,曲柄长度的缩短也等于重量的减轻,可以有效减少震动。

2.采用双顶置凸轮轴 采用双顶置凸轮轴 采用双顶置 双顶置凸轮轴可以减少配气机构的重量,减少摩擦损耗,提高控制精确度,这在目前大 部分发动机中都有采用。这部分也是连续可变气门正时控制 C-VTC 技术实现的关键所在。

3.曲轴、凸轮轴镜面加工 曲轴、凸轮轴镜面加工 曲轴 4.减小凸轮背面宽度,提高张紧器表面光滑度 减小凸轮背面宽度, 减小凸轮背面宽度

5.气门顶筒 DLC 涂层 气门顶筒 气门 VQ 发动机的气门顶筒采用了钻石级硬度的 DLC(Diamond Like Carbon)涂层,这种应 用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。

6.使用低张力活塞环 使用低张力活塞环 使用低张力活塞

7.不对称活塞裙设计 不对称活塞裙设计 不对称活塞 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,日产使用的气缸偏 置技术使这一传统设计的弊病得到有效改善。除了 VQ 发动机以外,日产的 MR、HR 系列 发动机也都采用了气缸偏置技术,即气缸内径中心轴与曲轴中心轴之间采用了偏置的设计, (HR 系列(1.6L)偏置 8mm,MR 系列(2.0L)系列偏置 10mm)

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。 8.活塞裙镀钼涂层 活塞裙镀钼涂层 活塞 活塞环采用低张力设计,以提高汽缸内的密封性。同时不对称活塞裙又能将面压较小一 侧的裙幅度减小,以降低摩擦。活塞主体裙处也做了镀钼处理以减少摩擦力,并在活塞最上 方装有活塞环的槽内进行了氧化铝膜(PVD)处理。

9.缸体连通孔设计 缸体连通孔设计 缸体连通孔的设计对于 V6 发动机来说是一项全新的尝试, 它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。

● 先进技术篇(二):高效率的冷却技术 先进技术篇( ):高效率的冷却技术 在这部分中,日产 VQ 系列发动机在高效率冷却技术方面主要体现在:增大冷却液覆盖 面积、高流量水泵及油泵、机油热量交换器和匹配低粘度润滑油四大方面,其中我们主要讲 的是最后一个方面——匹配低粘度润滑油。

之前我们已经提到过,日产 VQ 系列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 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,而高精度带来的另一个好处是:可以使用低粘度润滑油(5W-30),即可保证 较高的机油压力,又有较好的散热性、运转阻力也更低,进一步降低了油耗。 ● 先进技术篇(三):提高进气效率技术 先进技术篇( ):提高进气效率技术

1.进气管增设双动力阀,可变进气控制系统 NICS 进气管增设双动力阀, 进气管增设双动力阀 发动机在不同转速时,对进气量的需求也不一样,转速越高,所需要的进气越多,VQ 发 动机的进气系统可以根据转速自动调整, 低速时只从一个进气口进气, 防止过量喷油造成油 耗增加, 同时减小进气噪音, 随着行驶速度的提高, 可变进气控制系统会打开第二个进气口, 两个进气口同时进气,以保证发动机高速的吸气需要,从而提高发动机高速时的动力。

通过对两个动力阀进行最佳控制,不单提高了低、中速区域的进气量,即使在高速运转 时由于进 气通道面积的提高,输出的动力也得以改善。进气量的提升,给客户直接带来的 好处就是发动机的输出功率和扭矩得到改善,高速时发动机动力更强。 2.可变气门正时 可变气门正时 可变气门 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。不过 这项技术在目前已经非常普遍,甚至许多 10 万元以下的车型中都已经有所配备。

小贴士: 可变气门 气门升程技术 小贴士:日产 VVEL 可变气门升程技术 其实除了 C-VTC 技术之外, 作为技术派厂商代表的日产近年来还推出了 VVEL 可变气门 升程技术,这项技术首先被装配在第四代英菲尼迪 G37 采用的 VQ37VHR 和 FX50 车型采 用的 VK50VE 发动机上,可在一定范围内实现无级连续调节,针对不同的发动机转速都有 相应的气门升程。而日产也宣布将在 2010 年把 VVEL 技术应用到自己的大部分车型上。若 您想了解更多关于可变气门升程技术的内容,可点击以下文章:

● 先进技术篇(四):增强点火系统效率 先进技术篇( ):增强点火系统效率 1.使用铱金火花塞 使用铱金火花塞 使用铱金 或许很多人都知道, 火花塞的种类有三种: 1.普通镍金属火花塞 2.铂金火花塞 3.铱金火 花塞。铂金和铱金属于贵重金属,因此生产成本较高,所以大多数汽车都采用普通火花塞。 普通火花塞电极由镍锰合金制成(熔点在 1500℃左右),由于镍锰合金耐高温和耐腐蚀性 较差,长时间使用电极会烧蚀,造成点火电极间隙改变,还会发生漏点火的现象,而点火不 稳定则会使发动机抖动,甚至不能正常工作。所以普通火花塞一般在行驶 3 万公里或一年 后都要进行检查或更换。

铱金火花塞属于高性能火花塞,一般属于改装配件,多用于强调性能的改装车或赛车, 原厂汽车只有高性能的跑车作为标配, 普通车型因为成本较高一般都采用普通火花塞。 铱金 火花塞 10 万公里内基本可以免检查更换,因此更加适合高性能发动机长时间、高转速情况 下使用。 2.可变点火正时(同燃油适应系统) 可变点火正时(同燃油适应系统) 可变点火正时 很多情况下,根据我们所去的地区不同,有时可能会发生加不到合适标号汽油的情况, 特别是豪华轿车的车主,若降级使用低标号的汽油,则汽油会在压缩过程中提前自燃,产生 爆震现象,给发动机造成严重伤害。为了解决这一矛盾,提高发动机对燃油的适应能力,东 风日产系列发动机均设有燃油适应系统。

这套系统大大提高了发动机对燃油的适应能力。 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,当发动机产生爆震现象时(汽油标号 过低),爆震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延迟以防止爆震的 产生,保护发动机。当爆震消失后,再逐渐向前调整点火时间,将点火时间精确控制在爆震 临界点之前,如此往复以获得最佳动力性能。

燃油适应系统使东风日产的 VQ 发动机可以扩大燃油的使用范围, 在保证环保要求的高 压缩比的同时, 又能适应低一级标号的汽油 (例如使用 97 号汽油的发动机可以安全使用 93 号汽油)不会对发动机造成伤害。 3.微粒化喷油嘴 微粒化喷油嘴 微粒化 现今汽油发动机的喷油嘴共有两种安装方式,一种为进气管喷射,另一种则是大众所极 力推崇的缸内直喷技术。相比较前者而言,缸内直喷技术对喷嘴的材质要求很高,但如果能 够配合分层燃烧技术,便可以达到很好的节油效果。但是由于国内的油品等各方面原因,分 层燃烧技术尚未被得到普及,汽油中烯烃含量较高也使得在高温环境下易产生胶质堵塞喷 嘴。

因此在国内,进气管喷射仍然为大部分厂商所使用。VQ 发动采用了微粒化喷油嘴,每个 喷油嘴 12 喷孔(内径 130 微米),传统喷嘴为 4 孔(内径 250 微米),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。 ● 先进技术篇(五):精密加工技术 先进技术篇( ):精密加工技术 1.真圆加工技术 真圆加工技术 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。

真圆加工技术拥有以下特点: 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。 2.裂解加工连杆 裂解加工连杆 普通发动机连杆与曲轴相连的部分,一般是分为两个半圆进行加工,加工后再组装在一 起的。这种方式尽管在加工时可能精度很高,但是用螺柱和螺母扭紧后,可能会因受扭紧力 的影响而产生局部变形,使连杆轴瓦与曲轴之间摩擦力阻力增大,磨合期磨损严重,油耗增 加。

VQ 系列发动机经过开裂处理的连杆是整体生产的, 随后再进行的开裂过程产生了非常精 确的接口。两个部分在断裂后重新连接,使用防松脱镙栓代替螺丝和螺母来紧固,螺栓的拧 紧采用进口定值扭矩扳手及扭矩转角法分多步进行拧紧, 再加工大头圆孔, 这样就保证了连 杆大头孔的圆度。

集成铸造的连杆比传统连杆的重量轻,而且通过裂体加工新工艺能确保连接面的精密度, 摩擦更小。 高精度的结合刚性、削减零部件点数、减少了活动部件的重量,轻量化,使发 动机运转顺畅、减少磨损的同时又延长了发动机的寿命。


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