背後的巨人 聊長安逸動 PLUS可變氣門

　　    [汽車之家 技術]  長安近兩年在動力方面佈局頗多，去年還對自己的藍鯨動力進行了全面升級。其中引人注意的是1.4T、1.5T發動機，其中1.4T發動機已經在逸動 PLUS上進行搭載，長安為其佈置了舍弗勒的VVT技術，並宣稱相比普通VVT，在相位調節速度方面可以提升175%！如此誇張的數據是噱頭還是真本事？本期《背後的巨人》我們就來一探究竟……

　　    既然是舍弗勒的VVT技術，那麼自然要從舍弗勒聊起。我們説一台耀眼的汽車其實是由各個零部件巧妙、有序地組合在一起的產物，正是基於這樣的關係，每一個零部件的品質和性能都能切實的影響到汽車的整體表現，而零部件供應商就是隱匿在汽車廠家背後的巨人，他們擁有強大的研發實力和製造能力，並且涉及各行各業的諸多領域，舍弗勒集團就是這樣的一個帝國式企業。 

　　    注：上西里西亞：波蘭南部城市，位於波蘭南部西里西亞省

　　    到1950年時，這個新產品完成了專利，並開始了批量化生產，在這之後的幾年，INA的產品迅速佔領市場，成為汽車製造、機械工程行業不可或缺的組件。3年之後，德國所有的新車都裝配了INA的滾針軸承。

　　    INA也隨之擴大了規模，在1960年代中期，開始進入美國市場，1989年之後開始進入亞洲市場。到現在為止，INA已經成為世界上最重要的滾動軸承供應商以及汽車製造商合作伙伴。

　　    如果説INA是舍弗勒在軸承方面的頂樑柱，那麼Luk就是舍弗勒在離合器領域的殺手鐧。1964年，舍弗勒兄弟（沒錯，還是上面提到的兩兄弟）決定購買奧古斯特.豪斯曼膜片與離合器公司的大部分股份，並於1965年在德國巴登地區的布爾成立“膜片與離合器有限公司”，而這個離合器公司就是大名鼎鼎LuK公司。

　　    到了2008年，我們最熟悉的大眾乾式雙離合變速箱登上舞台，這其實就是LuK的產品。與大眾汽車在2004年投入市場的6速濕式雙離合變速箱相比，這款LuK雙離合器為乾式結構。濕式雙離合器的扭矩傳遞通過浸沒在油中的濕式離合器摩擦片實現，乾式結構則通過離合器從動盤上的摩擦片傳遞扭矩。由於節省了相關液力系統以及乾式雙離合器本身具有傳遞扭矩的高效性，乾式離合器很大程度提高了燃油經濟性。

　　    如果説INA和LuK都在成立之初就和舍弗勒家族有着千絲萬縷的聯繫，那麼FAG就顯得比較獨立了，FAG大約有三個階段，首先是創始人階段，時間大約在1872-1909年。

　　    直到進入千禧年後，舍弗勒家族正式接管了FAG，才使得FAG重新迸發出生機。FAG雖然曾經深陷經濟危機，但絲毫不影響這家企業的地位，作為世界四大軸承製造商，它是德國百家最大的公司之一，同時擁有大量的產品和專利，比如各類的球軸承和滾子軸承。

　　    英國倫敦的標誌性建築高度達135米的“倫敦眼”，它巨大的球形滾子軸承就來自FAG，當年打算在2008年北京奧運會之前竣工的北京眼（位於朝陽公園）也是由FAG進行輪轂軸承的製造，不過當時由於承接公司的破產，最終北京眼沒有面世，但其實FAG已經完成了北京眼的副本，現在還躺在施韋因富特市的劇院裏。

　　    2000年後，在舍弗勒家族正式接管了FAG後，整個家族便開始推動INA對FAG進行收購，在2002年，INA成功收購FAG，最終兩個軸承廠家完成了強強聯合，成為世界第二大滾動軸承製造廠家，轉過年，也就是2003年舍弗勒家族的三大品牌INA、FAG和LuK正式組成舍弗勒集團，這才是我們現在所熟悉的舍弗勒。

　　    舍弗勒在合併之後，發展十分迅速，LuK成為舍弗勒變速箱系統業務部門的核心，而且隨着科技的進步，在保持原有燃油車離合器基礎上，也開始開發電動車減速器。

　　    舍弗勒集團的軸承業務也在穩步擴展。在歐洲主要走高端路線，比如法拉利、保時捷和寶馬等都使用了舍弗勒的軸承零部件，包括VVT等技術的研發也來自舍弗勒。在中國市場，幾乎和所有主機廠都有合作項目，而且因為舍弗勒的製造工藝和質量十分穩定，也得到了車企的信任。不過舍弗勒的零件也有一些“缺點”，主要就是成本高。

　　○使用舍弗勒最新VVT技術的長安藍鯨動力

　　    前面我們大致瞭解了舍弗勒集團的情況，我們説舍弗勒和國內很多主機廠都建立過聯繫，長安汽車自然也不例外。長安在去年發佈了全新的藍鯨NE動力平台（2017年藍鯨就亮相了），當時發佈的是1.4T發動機，後來在英國又發佈了1.5T發動機，這兩款發動機有一個共同的技術特點就是使用了來自舍弗勒的智能VVT。

　　    舍弗勒的這套VVT最大特點是比目前常見的VVT產品在相位調節速度方面提升175%。從數據上看這是一個巨大的提升，那麼為什麼會有這麼誇張的提升？VVT這個耳熟能詳的技術為什麼要和舍弗勒合作？通過下面的幾個問題，或許我們就能找到答案。

　　○“耳熟能詳”的VVT技術，你真的瞭解嗎？

　　    如果你有觀察過大街上汽車的尾標或者側標甚至發動機蓋的標示，你一定會看到類似於VVT、VVT-i、CVVT等字樣，這些詞就是可變氣門技術的縮寫，不同廠家會有不同的命名方式。

　　    控制氣門開閉時間是工程師們在發動機研發之初就夢寐以求的想法，發展到如今主要演變成兩類，一個就是上面提到的可變氣門正時技術，舍弗勒、豐田、摩比斯等大部分廠家、供應商都有這個技術積累；第二個就是可變氣門升程技術，這個技術名氣最大的是本田的VTEC，寶馬也是深諳此道的翹楚。

　　    現在大街上行駛的車子都以VVT為主，這種技術可以理解為對發動機“呼吸”的控制，進氣門就是吸氣，排氣門就是呼氣，就像跑步一樣。如果你能控制好呼吸，那麼不僅跑得快，而且也能跑得遠，VVT技術的作用就是來調整發動機呼吸，通過控制進排氣時間達到改善排放和提升燃油經濟性的最終目標。

　　    如何控制呼吸就是VVT技術研發的重點。我們看下面這張圖，從圖中我們可以看到有兩根平行的軸，在軸的上面套着凸輪，這就是我們常説的發動機凸輪軸，發動機凸輪軸會推動氣門運動，這個氣門的作用就是控制進排氣。

　　[進氣VVT系統]

　　    如果我們能控制凸輪軸的運動和角度變化，那麼對應的就能改變氣門的狀態，VVT就是通過控制凸輪軸，因此來影響到氣門的運作，所以只要搞清楚了VVT的組成以及工作方式，我們就能從中得到改善發動機呼吸的秘密。

　　1）VVT的組成之相位器

　　    我們先從VVT的組成説起，VVT系統的組成首先是頂端的相位器。

　　    定子和轉子如果產生了相對轉動，那麼凸輪軸就可以相對於曲軸提前或者滯後轉動。通過這種提前或者滯後，凸輪軸就改變了氣門的開閉時間，從而達到了改變發動機進排氣時間的目的。

　　2）VVT的組成之機油控制閥

　　    有了相位器，VVT第二個重要組件就是機油控制閥（OCV）。相位器內部的運作是靠油液實現的（機油），一般的結構是鏈輪，定子和罩板共同組成液壓空腔，並被帶有油封的星型轉子分割為兩個油腔，然後通過控制空腔機油量或者是流向來最終實現凸輪軸的提前或者滯後，這個機油控制就是靠機油控制閥實現。

　　    機油控制閥一般安裝在發動機氣缸蓋或者凸輪軸罩蓋上，距離相位器有一定距離，因此會對VVT的響應速度產生影響。

　　3）VVT的組成之油路

　　    VVT系統的最後一個組成部分就是油路。從VVT的組件也能看出，整個系統的運作離不開機油，因此這個系統的油路設計十分重要，想要VVT正常工作，除了零部件的穩定性、油路也必須保證穩定。一般情況下，發動機會為VVT設計專門的油路。

　　○VVT是如何工作的？

　　    在瞭解了相位器、機油控制閥以及油路後，整個VVT系統的工作過程就十分簡單了：

　　    發動機啓動後，油底殼的機油被機油泵輸入OCV控制閥，OCV控制閥根據發動機的指令，對相位器進行機油流量和流向的輸入，通過改變相位器內部零部件的相對位置，實現對凸輪軸轉動角度也就是近排氣門的改變，最終完成整個氣門正時功能。

　　○長安發動機相位調節速度提高175%背後的奧秘

　　    以上就是一個完成整的VVT系統的組成和工作過程，長安的這套VVT系統其組成零部件和工作方式也是如此，那麼我們再來考慮它是如果做到相位調節速度提升175%就十分簡單了。想要提高調節速度，無非是改變上面三個方面，相位器、OCV和油路。

　　1）首先是改進相位器

　　    我們先來説相位器。上面我們説相位器內有2個儲油腔，舍弗勒在原有的基礎上，增加一個單向閥膜片，在彈簧蓋上增加了一個蓄油腔，可以將多餘的油存在這個油腔內。

　　    另一方面，由於蓄油腔動態補償油壓作用，可顯著降低相位器葉片擠壓空氣產生的噪聲，改善發動機NVH性能，減小噪音。

　　2）機油控制閥改為中置

　　    綜上因素，長安使用的這套VVT系統大概有這樣幾方面優勢：首先，儲油腔額外補充相位器機油，在調節過程中顯著提升了系統調節速度，降低了發動機機油消耗，提升發動機燃油經濟性。其次，排放方面減少 NOx, HC排放，而且改善燃油經濟性和怠速穩定性。

　　    從舍弗勒給出的曲線圖也可以看出新VVT系統的不同。圖中兩條藍色直線代表舍弗勒的VVT系統，當發動機轉速攀升時，舍弗勒的VVT系統可以帶來更寬廣的調節範圍。縱軸上，舍弗勒VVT的斜率更大，其調節速度更迅速。

　　○長安發動機VVT技術的未來展望

　　    目前國內市場的中國品牌乘用車大多數已經採用了VVT技術，不過多以偏置式OCV為主，這樣和相位器的位置較遠，響應速度一般。未來的市場必然會大規模使用中置式的VVT系統。對於長安汽車來説，現在已經完成了中置式VVT的佈置，之後的發展將進入電子VVT時代。電子VVT相比液壓VVT來説，可以實現更大的調節角度、更快的調節速度、更好的控制穩定性。

　　    同時電動VVT對機油消耗的要求非常低，只需要一點機油做潤滑使用。更重要的一點，它可以擴大VVT的應用工況，普通液壓VVT需要在油壓建立及穩定後才能工作，而電子VVT在發動機上電後立刻可以調節相位。長安的工程團隊已經明確了長安發動機的發展規劃，之後的突破必然是電子VVT。

　　    編輯點評：舍弗勒是德國戰後最偉大的公司之一，其產品以出色的穩定性和優秀的技術特點引人矚目，作為軸承行業的巨人，沒有固步自封而是不斷地對新產品進行研發，我們幾乎在每台車上都能看到它的身影。VVT作為舍弗勒的“傳統強項”，一直以其製造工藝優良，質量穩定而著稱，法拉利、保時捷都是其VVT技術的合作伙伴，這次長安將舍弗勒VVT引入到自家的藍鯨發動機平台中，除了彰顯對自家動力平台的重視，更多是提高搭載車型逸動PLUS的競爭力。（圖/文 汽車之家 冷曉陽）