[汽車之家 技術] 6月下旬,我在日本橫濱的日產發動機工廠參觀了發動機博物館,展廳里陳列著日產的歷代發動機,最早追溯至上世紀30年代,這滿目琳瑯讓我羨慕不已,于是忍不住拿起相機,將這一臺臺發動機一張張記錄下來,于是就有了這篇日產發動機歷代記。
日產作為一個可追溯至1910年的車企,在一個幾乎未曾中斷的工業發展環境中一直發展,擁有悠長的歷史,發動機自然也多得驚人,如果每一個都要講的話怕是要出一本“大部頭”了,所以我們主要挑選具有特殊意義或者重點時期的一些發動機,結合日產的發展史來講解。
●在6.1誕生的日產 依靠國外先進技術的初期發展
日產汽車最早并不叫“Nissan”,最早可追溯到1911年成立的快進社汽車廠(后演變為DAT汽車)和1910年成立的戶畑鑄物株式會社。1931年,前者成為戶畑鑄物子公司。1934年6月1日,日產自動車株式會社成立,“Nissan”正式誕生。
7系列 源自英國奧斯汀
日本汽車工業早期缺乏技術,所以與歐洲車企合作,日產選中的是專注小型車的英國奧斯汀(該品牌現屬于上汽集團),雖然授權方面仍舊有爭議,但1930年還是DAT的日產就開始生產基于奧斯汀汽車技術打造的一系列車型,直到60年代,日產的發動機仍然使用源自奧斯汀的設計。
NB系列 日產最早的商用車發動機
同樣來自引進技術的還有日產的商用車。1936年,日產從美國格雷厄姆-佩奇公司(止于1962)引進了技術和設備,開始生產大型卡車和客車。日產從引進的技術中學習,并建立自己的技術,NB系列就是一個由日產改進后的產物,館藏的是1953年生產的改進款型,主要搭載在日產480等型號的卡車和客車上。
商用車不是我們關注的重點,還是回歸到乘用車發動機方面,繼續聊日產引進技術的事兒。1953年,日產與英國奧斯汀汽車公司簽訂合同,通過組裝工藝生產奧斯汀乘用車,部分零件在日本生產。
●始于60年代的自主研發
C系列 基于奧斯汀技術
日產于60年代開始了自己的自主研發之路,C型直列四缸發動機就是基于奧斯汀技術打造的OHV(底置凸輪軸)發動機,最早搭載于1957年DATSUN 210。
OHV(OverHead Valve),氣門在頂部,凸輪軸位于底部。優點是成本低、耐用、低扭出色和結構緊湊,缺點是難以在高轉速下精確控制氣門正時。OHV結構現在仍舊使用,但基本上只能在一些卡車和V8動力跑車上找到OHV發動機,美國肌肉車尤其愛用。
G系列 出自王子的中高端系列
G系列發動機是由富士精密公司開發的,而富士精密是王子(Prince)汽車的前身之一,G系列是其唯一的直列四缸和直列六缸發動機系列,排量在1.5L及以上,在當時的日本屬于中等排量,主要供給被用于Skyline,Laurel和Gloria等中高端車型。
王子汽車于1947年創立,主攻中級車及更高檔車型,所以在日本難以發展,1966年財務困難選擇并入日產汽車。王子Skyline(天際線)和Gloria(光榮)都曾是王子汽車旗下的車型。
G7 首款日本產SOHC六缸發動機
1930年以前的發動機大多采用側置氣門,然而隨著發動機技術提高,轉速要求越來越高,于是開始轉變為頂置氣門,這樣可以提高氣門機械效率,減少進排氣阻力,也能夠讓燃燒室的構造更加緊湊。
60年代,日產為了提升高檔乘用車的競爭力而開發了G系列中的G7發動機,這是第一款在日本生產的SOHC(Single Overhead Camshaft, 頂置單凸輪軸)六缸發動機。G7最早搭載在1963年款Gloria上。1964年,Skyline也采用了這臺發動機,在3個韋伯化油器的幫助下獲得更高的性能,隨后還用在了1967年Gloria A30 上。
A系列 日本私家車普及時代的產物
A系列發動機開發于60年代中期,主要用于緊湊型乘用車,被日產認為是一個杰作。此時正處于日本汽車開始普及的時期,1965年名古屋-神戶高速公路的開通拉開了日本高速公路快速建設的序幕,而此時經濟也開始了狂飆突進,1966年被稱為日本私家轎車普及元年,1966年的全年汽車銷量達到74萬輛,1967年日本就超過了德國成為第二大汽車生產國。當時人均國民生產總值達到一臺小型轎車的1/4,物美價廉的小車備受普通家庭青睞,以至于1966年汽車銷量一半都是私家車。
A10發動機在當時同級別中擁有高功率和低油耗的優點,搭載在DATSUN Sunny上,隨后不斷改進換代,之后的E、GA和QG系列發動機都是它的后代,但是直到90年代才被廣泛使用在全世界的日產車型上。
●石油危機帶來的崛起機遇
70年代發生了兩次石油危機,油價提高導致人們對大排量車興趣大減,低油耗的緊湊小車開始流行,同時環保法規也提出了更高要求。日本汽車趁著這波機會,憑借拿手的經濟小車從歐美車企手里搶走了大塊市場份額。
Y系列 旗艦車的心臟
靠小排量經濟車崛起,不代表就豪華車就不行。Y系列的Y40 4.0L發動機是日產的首款V型8缸發動機,成為日產的旗艦車President的心臟。60年代日本汽車羽翼開始豐厚,于是開始向高端進發,在本土最成功的的當屬豐田世紀和日產President,都是打著皇家御用牌子的頂級豪車。
1973年President重新定位后,Y40排量增加到4.4L,型號改為Y44。1975年,為了符合1978年的排放法規,采用電噴系統和三元催化,也就是館內展出的這臺Y44E發動機,搭載在1975款President 250上。
L系列 迎合法規和美國喜好的大馬力發動機
1979年開始的第二次石油危機進一步打擊了歐美發達國家的汽車消費,在更加嚴格的環保排放法規之下,車企紛紛推出了新發動機。北美市場的汽車排量開始降低,但那是相對其他國家而言。在多年的霸權主義和消費主義影響下,美國人依舊喜歡大功率車。為了迎合北美市場,也為了符合當時的排放法規,日產于1979年在美國設立了日產設計國際公司,并且推出了兩款新發動機,分別是新L系列直列六缸渦輪增壓汽油發動機和LD28直列六缸柴油發動機,都出自同樣的生產線。
日產的L系列直列6缸發動機實際上開發于1969年,克服了70年代的排氣法規出口到北美,是一款極具競爭力的大功率發動機。
L型柴油發動機與汽油發動機出自相同的生產設施,并采用了當時的先進技術,如博世VE型噴油泵,這款發動機曾搭載于Cedric/Gloria型號中。
L20ET的使用,使日產成為薩博后第二個將渦輪增壓發動機搭載在量產車上的車企。這款發動機還首次采用了日產自行研發的電噴射系統,替代了博世的電噴系統,日產也成為了日本第一家擁有自主電噴系統的車企。
說到Cedric,可能很多老車迷就知道了,它在中國被稱為“公爵王”。1972年11月,日產汽車公司向中國出口公爵(Cedric)轎車,這是日產汽車與中國最早的正式接觸。
1972年第一次出現在北京街頭的公爵王是代號230的第三代,發動機陣容主要就是1969年推出的老L系列直列六缸發動機。
E系列和CA系列 前驅車小排量發動機
石油危機之后,小型廉價家用車越來越受歡迎,由于其對空間的重視,讓車企們開始更加重視能夠為座艙騰出更大空間的前驅車,這就對發動機提出了輕量化和小型化的要求,于是日產開始推出適合前置前驅平臺的小排量發動機。
1981年,日產推出了E系列和CA系列兩款前驅平臺發動機,其中E系列排量較小。1981 DATSUN Sunny B11搭載的一臺E15S 1.5L直列四缸SOHC發動機就是E系列的開篇之作。為了輕量化,這款尺寸較小的四缸發動機還采用輕質同步皮帶帶動單頂置凸輪軸。
排量較大的CA18E則有一定的高功率需求,它通過使用EGR(廢氣再循環)、雙火花塞和氧化催化劑等技術,實現了高功率、節油和低廢氣排放等性能的兼顧。CA18E發動機主要配備于Auster T11等家用車上。
MA系列 促進汽車普及的微型車
到了1982年,日產推出了MA系列小排量發動機,專門為當時的全新小型車March(瑪馳)提供動力。由于兩次石油危機后的小排量車的火爆和亞洲四小龍地區的車輛普及,需要一款門檻更低的小車,而經濟車型本就是日系車的拿手戲,于是有了日產的Sunny(陽光)、March(瑪馳)、本田飛度和豐田Yaris等車型。
MA10S 1.0L發動機就是第一代March K10所搭載的發動機,1985年推出了帶有渦輪增壓的MA10ET 1.0T發動機,用于March Turbo。為了減輕重量,MA系列是日產第一個采用高強度鋁制壓鑄缸體的發動機。
FJ系列 高性能發動機的小排量化
高性能運動車同樣受到了小排量化的影響,同樣的動力,發動機更小,何樂而不為呢?1981年,日產推出了針對性能車開發的FJ系列直列四缸發動機,采用DOHC進排氣系統,在高轉速和高輸出方面表現出色。第一臺是FJ20DE 2.0L發動機,搭載在1981款Skyline RS上。
1983年,日產又推出了帶有渦輪增壓的FJ20ET 2.0T發動機,成為當時日本同級中性能最出色的發動機,搭載在1983款Skyline Hardtop 2000 Turbo RS上。遺憾的是,FJ系列采用的是雙頂置凸輪軸結構,在當時來說結構復雜,所以成本過高,日產在80年代中期將其停產。
RB系列 重視實際的高性能六缸發動機
FJ停產,日產RB系列直列六缸發動機接替,這一傳奇發動機的開發重視成本,回歸了SOHC結構,但是采用了橫流式缸蓋,進排氣效率均比較高,成本和性能的平衡做得比較好,所以該系列一直延續到了2002年。RB系列最出名的是RB26,1989年推出的第三代SKYLINE GT-R(BNR32)搭載RB26DETT 2.6L DOHC 直列六缸雙渦輪增壓引擎,最大輸出功率可達294Ps/6800rpm,0~100km/h的加速僅需5.3秒。這款車大獲成功,更因為《頭文字D》而聲名遠播。
總結:
從30年代創始,日產最初也是一窮二白,從引進技術開始,一步一步吸收學習,今兒發展出自己的發動機技術。60年代開始自主研發,專注于廉價經濟小型車,逐漸羽翼豐滿。得益于70年代的石油危機,給了日本車崛起的機會,日產也抓住了這次機會,走出了自己的一條路,讓高性能發動機也能夠擁有一席之地。下期,我們將講述日產發動機發展在80年代日美貿易戰下以及之后的發展故事。(圖/文 汽車之家 衛江鵬)
[汽車之家 技術] 上期我們從日產30年代創始起的發動機開始,講到了石油危機后的日產發動機大發展,接下來我們就要開始講日本80年代泡沫經濟時代的日產傳奇VQ發動機,再到日本經濟危機給之后的日產發動機發展帶來的影響。
●VG系列-日本第一臺V6發動機 一代神機VQ的前世
很多人都知道日產的VQ系列發動機,但要說VQ,還得從VG說起。其實講到這里,細心的網友可能已經發現了我們一臺V6發動機都沒講過,在1983年之前,由于技術封鎖,日本車企一直生產不出V6發動機,直到1983年日產推出了VG系列才打破了技術壁壘。VG是日本第一款量產V6發動機,代表著日本發動機產業的成熟,之后的VQ也是從VG發展而來的。
日產的高性能車是Z系列,中國市場很少見,美國人則很熟悉。Z系列從第三代到第四代采用VG發動機,在此之前一直使用的是L系列直列六缸,到第五代開始換裝VQ發動機。VG采用60°夾角設計,初期仍采用SOHC(頂置單凸輪軸),注重中低轉速下輸出,后期更改為DOHC(雙頂置凸輪軸)的,則變成了高轉速高功率特點。
當時日產處于成本和制造水平的考慮,只有缸蓋使用鋁制材料,缸體是鑄鐵。也正是依靠出色的鑄造技術,VG發動機的承受能力非常強,非原廠的強化版VG甚至可以輸出超過1000Ps,轉速9000rpm仍然是安全區間。
現在大家對于Z系列比較陌生,很大原因在于日本經濟泡沫的破滅。從1980年開始,日本汽車總產量超越美國成為世界最大汽車生產和出口國,巨大的貿易逆差使得美國本土制造業利益受損,80年代幾乎每年都發生日美汽車貿易摩擦。1985年,美國逼迫日本簽署《廣場協定》,希望以美元貶值來提升美國出口貿易競爭力,然而該協定對美國效果一般,卻使得日元急速升值,出口力遭受巨大打擊。1989年,日本政府實施緊縮銀根政策,主動戳破經濟泡沫,日本經濟進入十幾年的衰退期。
到90年代日產瀕臨破產,在日元升值的影響下,Z系列北美售價從3萬美元飆升至5萬美元,完全失去競爭力,不久后就宣布停產。不過VG發動機一直沿用到2004年。
VQ系列的14年傳奇連勝
即便是在這樣艱難的情況下,VQ的研發依然沒有停止。經過6年的研發,日產推出了VG系列的接班人——VQ系列發動機。作為VG的繼任者,VQ的基礎結構并沒有變化,缸體夾角依舊為60°,不過缸蓋和缸體都采用了鋁質,采用DOHC(雙頂置凸輪軸)每缸四氣門。
VQ在十幾年間不斷進行技術升級,最初的是DE型,特點是序列式多點電噴;1997年推出的DD型采用了缸內直噴(NEO-Di)以及eVTC(電控連續可變氣門正時);2006年推出的HR型縱置發動機擁有高轉速,采用雙CVTC,轉速紅線超過7500rpm,主要用在豪華車或性能車上。VQ已經被介紹過太多,在這里就不再贅述,有興趣的可以看羅浩寫的《14年的輝煌 日產VQ發動機的前世今生》來詳細了解。
旗艦發動機VH系列的誕生
誕生于1989年的VH系列發動機,是日產Y系列V8發動機的繼任者,同樣是日產檔次定位最高的發動機系列。VH是一款夾角為90°的V8發動機,缸體缸蓋均為鋁質,采用DOHC 4氣門。VH發動機初期被搭載于日產的1990款總統上,同時還是用在英菲尼迪品牌的第一款車Q45上。
英菲尼迪的誕生有日產品牌向上的因素,但其誕生的時間點注定沒這么簡單,日系三強也都是這個時期創立了專門應對北美的高端品牌,豐田有雷克薩斯(1989),本田有謳歌(1986),也從一定程度上來說,其實還是受1985年廣場協議的影響。在協議所導致的日元升值和政府干預的背景下,日本政府“自愿”實行對美出口限制,再出口平民車到美國就無利可圖,只有高端車還能擁有足夠的利潤,然而日系車多年發展形成的主流品牌形象無法支撐起高端車,于是紛紛建立了高端品牌。
那么作為英菲尼迪的首款車,自然要采用日產最頂級的量產車技術。以往為日產總統使用的Y系列始于1965年,過于老舊,美國人肯定不買賬,所以日產開發了全新的V8發動機,也就是VH系列。這臺VH45DE最大功率278Ps/6000rpm,最大扭矩396N·m/4000rpm,紅線為6900rpm。
●經濟大衰退后的小排量化
SR系列發動機
進入90年代,CA系列發動機步入老態,日產需要2.0L及以下發動機有新的角色。1989年,替代者SR系列發布。SR擁有多種排量,但最經典的是SR20DET 2.0T直列四缸DOHC發動機,采用NVCS(日產氣門正時控制系統)、滾珠軸承渦輪增壓器、中冷器,它屬于SR系列的高性能版本。
SR20DET 2.0T發動機最早搭載在藍鳥2000上,1991年又用到了日產Silvia和180SX等中低端跑車上。在所有使用SR20DET發動機日產車型中,Silvia是時間最長的車。雖然是90年代初,但SR20DET就已經能夠輸出200-250Ps,放到今天仍然不低。
中小排量的MR和HR發動機
在日產的發動機中,有兩個系列的裝車量最大,一個是MR系列,另一個就是HR系列,都是2004年雷諾-日產推出的中小排量發動機,只不過HR系列的定位要更低一些。MR系列發動機是2004年推出,至今仍在生產的一款著名發動機。東風日產騏達、軒逸、天籟、逍客都搭載過MR系列發動機,甚至可以說,日產在前些年的2.0L排量幾乎都是這個系列的發動機。
MR系列是雷諾-日產聯盟成立后合作研發的一款發動機。從1989年開始的日本經濟大衰退對日本各大車企產生了巨大的影響,日產汽車陷入嚴重的財務危機,到了90年代末已經瀕臨破產。面臨嚴重的財務困難,法國雷諾希望收購日產,但是在日產希望保持獨立性,因此最終于1999年形成雷諾-日產聯盟,雙方展開技術等多方面合作,但聯盟由雷諾主導。2016年,三菱加入,成為雷諾-日產-三菱聯盟。
早年日產重視北美市場,在與雷諾聯盟之后,提高了對歐洲市場的重視程度。眾所周知,歐洲市場青睞小排量小車,因此在雷諾的主導下,雷諾-日產聯盟的開發重點放在了小型化、小排量和渦輪化方面,這一策略也讓日產在中國市場受益。
2004年,日產推出MR系列發動機,在雷諾則稱M系列。這款直列四缸汽油發動機的缸體和缸蓋均采用鋁合金,為了進一步減重,不但整體結構緊湊化,連進氣歧管也采用塑料材質,部分型號采用了缸內直噴系統和渦輪增壓等技術。MR誕生之時也趕上了中國私家車大發展時期,因此MR18、MR20 和MR16等主要型號都引進到國內,MR20 2.0L排量最為常見,曾經搭載在軒逸、天籟上,至今奇駿和逍客還在使用,可以說東風日產幾乎所有2.0L排量的車型都用過MR20發動機。1.8L的MR18最早則用在驪威高配版上,1.6L排量的MR16則使用在級別較低的騏達上。可以發現,MR系列主要針對的是1.6L-2.0L排量的中型和緊湊型車。
值得一提的是,讓眾多車企火燒眉毛的國六大限,對于日產來說卻根本不是事兒。2018款逍客搭載的MR20發動機雖然掛著國五的標,但技術上其實只需要微調排氣系統、油箱和發動機調校,就能夠滿足國六B排放標準,而不是用于過渡階段的國六A。在工信部首批通過國六B的名單中,東風日產的車型占據一半,到今年2月時,軒逸、天籟、逍客、奇駿和樓蘭等主銷車型均已經完成國六B認證。坊間調侃:日產國六以換標為主。
HR系列分為直列三缸和直列四缸兩種結構,其中三缸機為1.0L,四缸機有1.2L、1.3L、1.5L和1.6L,部分機型搭載渦輪增壓,主要提供給緊湊型、小型和微型車。
HR系列也是國內用得比較多的發動機系列,常見的是HR15DE、HR16DE和HRA2DDT(渦輪增壓)等,都是HR系列里排量較大的型號,主要用在東風日產的逍客、軒逸、陽光、瑪馳等車型上。HR系列雖然有三缸系列,卻并不在中國市場使用,主要供給南美、東南亞和歐洲等地區。
●新千年的高性能發動機
VR系列 GT-R的高性能心臟
一說到VR系列,喜歡GT-R的性能控們就開始激動。日產神車GT-R的心臟就是VR系列的,這個高性能系列發動機是從一代傳奇VQ系列發展而來,也借鑒了VRH、JGTC和日產R390 GT1勒芒賽車發動機的技術發展。
VR系列采用DOHC(雙頂置凸輪軸)V6結構,特點是均采用雙渦輪增壓。最早推出的是2007年的VR38DETT,當時是專用于同年發布的這一代GT-R,2012開始也為Juke-R限量版提供。
最新一代的GT-R不再使用直列六缸發動機,而是搭載VR38DETT 3.8L雙渦輪增壓V6發動機,最大功率480-565Ps/ 6400rpm,最大扭矩588-652N·m/3200-6000rpm,Nismo版本的最大功率則可達到600Ps。
VR系列的另一個型號是VR30DDTT,這臺3.0T主要是用于取代VQ37VHR,以應對油耗經濟性的標準壓力,2015年開始搭載在英菲尼迪Q50高性能版本上,一年后也開始提供給英菲尼迪Q60。該型號用了一系列先進技術,包括缸內直噴、進氣電動可變氣門正時(VVT)、渦輪增壓、氣缸孔采用鏡面涂覆(取代鑄鐵氣缸套)、氣缸蓋集成排氣歧管、電控變量油泵等,使得VR30DDTT這款3.0T發動機雖然排量不如VQ37VHR 3.7L發動機,但是性能和油耗經濟性都超出不少,該發動機推出后獲得了2017年和2018年的沃德十佳發動機稱號。
VK系列 最新的V8大排量旗艦車發動機
發動機都在節能減排,大排量也不例外。2002年,日產推出了VH系列V8發動機的繼任者,但卻不是基于VH系列升級,而是基于VQ系列V6發動機升級而來。該系列的特點是采用聚合物材料的可變進氣歧管,可在不同轉速下通過不同的路徑引導空氣,以優化低轉扭矩或高轉馬力。之后的版本陸續增加了直噴系統、連續可變氣門正時控制系統(CVTCS)、連續可變氣門升程(VVEL)等技術。
VK系列最早使用在2002年款的英菲尼迪Q45上,此后主要用在英菲尼迪QX56、日產途樂等全尺寸SUV,以及Nismo版本和NV貨車(主供美洲)上,此外也會推出一些經過特殊調校的非量產版用在賽車和限量跑車上。
●KR系列可變壓縮比發動機終于誕生
日趨嚴格的排放法規讓VQ等傳奇發動機不得不停產,眾多車企開始走向增壓發動機。日產雖然在小排量增壓發動機方面技術還不錯,但2.0L這個主流中高端車的黃金排量上還沒有很能打的增壓發動機。
2010年,雷諾-日產與戴姆勒展開合作,雙方進行交叉持股并深度技術共享,在發動機方面,奔馳獲得雷日聯盟的小排量三缸和四缸發動機技術合作,例如奔馳A級搭載的就是與雷諾-日產合作的1.3T四缸發動機;日產旗下的英菲尼迪則獲得奔馳的四缸和六缸發動機,例如2014年上市的英菲尼迪Q50搭載的就是奔馳著名的M274 2.0T發動機。
總用著別人的發動機不是個事兒,日產怎么說也曾經闊過,骨子里是驕傲的,最困難的時候也沒有選擇與雷諾合并。2016年日產宣布可變壓縮比發動機即將量產化,2017年,日產宣布英菲尼迪與奔馳的豪華車合作計劃終止,很難說這沒有關系。
發動機領域上百年來的夢想終于在這兩款車上實現,高壓縮比不爆震,加速強扭矩大,日產終于可以“魚與熊掌兼得”了?勺儔嚎s比發動機已經有過很多介紹,我就不再贅述了,大家可以點擊查看(可變壓縮比背后的大師/英菲尼迪VC-T 2.0T發動機/VC-TURBO背后的故事)往期相關文章。
2018年6月,搭載KR系列2.0T可變壓縮比發動機的英菲尼迪全新QX50正式上市。2018年12月,同樣搭載2.0T可變壓縮比發動機的第三代天籟也上市了。KR系列可變壓縮比發動機的誕生讓日產揚眉吐氣,似乎又要回到VQ時代的輝煌。2019年,日產KR20 2.0T VC-Turbo可變壓縮比發動機獲得沃德十佳發動機稱號。
總結:
有人說可變壓縮比將是內燃機的最后一次技術革命,畢竟現在已經走到了內燃機與電動化的過渡時期。下一步,日產要將KR系列可變壓縮比發動機應用到e-Power混動系統中。(文/圖 汽車之家 衛江鵬)
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