背后的巨人 聊长安逸动 PLUS可变气门

　　[汽车之家 技术]  长安近两年在动力方面布局颇多，去年还对自己的蓝鲸动力进行了全面升级。其中引人注意的是1.4T、1.5T发动机，其中1.4T发动机已经在逸动 PLUS上进行搭载，长安为其布置了舍弗勒的VVT技术，并宣称相比普通VVT，在相位调节速度方面可以提升175%！如此夸张的数据是噱头还是真本事？本期《背后的巨人》我们就来一探究竟……

　　既然是舍弗勒的VVT技术，那么自然要从舍弗勒聊起。我们说一台耀眼的汽车其实是由各个零部件巧妙、有序地组合在一起的产物，正是基于这样的关系，每一个零部件的品质和性能都能切实的影响到汽车的整体表现，而零部件供应商就是隐匿在汽车厂家背后的巨人，他们拥有强大的研发实力和制造能力，并且涉及各行各业的诸多领域，舍弗勒集团就是这样的一个帝国式企业。 

　　注：上西里西亚：波兰南部城市，位于波兰南部西里西亚省

　　到1950年时，这个新产品完成了专利，并开始了批量化生产，在这之后的几年，INA的产品迅速占领市场，成为汽车制造、机械工程行业不可或缺的组件。3年之后，德国所有的新车都装配了INA的滚针轴承。

　　INA也随之扩大了规模，在1960年代中期，开始进入美国市场，1989年之后开始进入亚洲市场。到现在为止，INA已经成为世界上最重要的滚动轴承供应商以及汽车制造商合作伙伴。

　　如果说INA是舍弗勒在轴承方面的顶梁柱，那么Luk就是舍弗勒在离合器领域的杀手锏。1964年，舍弗勒兄弟（没错，还是上面提到的两兄弟）决定购买奥古斯特·豪斯曼膜片与离合器公司的大部分股份，并于1965年在德国巴登地区的布尔成立“膜片与离合器有限公司”，而这个离合器公司就是大名鼎鼎LuK公司。

　　到了2008年，我们最熟悉的大众干式双离合变速箱登上舞台，这其实就是LuK的产品。与大众汽车在2004年投入市场的6速湿式双离合变速箱相比，这款LuK双离合器为干式结构。湿式双离合器的扭矩传递通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片实现，干式结构则通过离合器从动盘上的摩擦片传递扭矩。由于节省了相关液力系统以及干式双离合器本身具有传递扭矩的高效性，干式离合器很大程度提高了燃油经济性。

　　如果说INA和LuK都在成立之初就和舍弗勒家族有着千丝万缕的联系，那么FAG就显得比较独立了，FAG大约有三个阶段，首先是创始人阶段，时间大约在1872-1909年。

　　直到进入千禧年后，舍弗勒家族正式接管了FAG，才使得FAG重新迸发出生机。FAG虽然曾经深陷经济危机，但丝毫不影响这家企业的地位，作为世界四大轴承制造商，它是德国百家最大的公司之一，同时拥有大量的产品和专利，比如各类的球轴承和滚子轴承。

　　英国伦敦的标志性建筑高度达135米的“伦敦眼”，它巨大的球形滚子轴承就来自FAG，当年打算在2008年北京奥运会之前竣工的北京眼（位于朝阳公园）也是由FAG进行轮毂轴承的制造，不过当时由于承接公司的破产，最终北京眼没有面世，但其实FAG已经完成了北京眼的副本，现在还躺在施韦因富特市的剧院里。

　　2000年后，在舍弗勒家族正式接管了FAG后，整个家族便开始推动INA对FAG进行收购，在2002年，INA成功收购FAG，最终两个轴承厂家完成了强强联合，成为世界第二大滚动轴承制造厂家，转过年，也就是2003年舍弗勒家族的三大品牌INA、FAG和LuK正式组成舍弗勒集团，这才是我们现在所熟悉的舍弗勒。

　　舍弗勒在合并之后，发展十分迅速，LuK成为舍弗勒变速箱系统业务部门的核心，而且随着科技的进步，在保持原有燃油车离合器基础上，也开始开发电动车减速器。

　　舍弗勒集团的轴承业务也在稳步扩展。在欧洲主要走高端路线，比如法拉利、保时捷和宝马等都使用了舍弗勒的轴承零部件，包括VVT等技术的研发也来自舍弗勒。在中国市场，几乎和所有主机厂都有合作项目，而且因为舍弗勒的制造工艺和质量十分稳定，也得到了车企的信任。不过舍弗勒的零件也有一些“缺点”，主要就是成本高。

○使用舍弗勒最新VVT技术的长安蓝鲸动力

　　前面我们大致了解了舍弗勒集团的情况，我们说舍弗勒和国内很多主机厂都建立过联系，长安汽车自然也不例外。长安在去年发布了全新的蓝鲸NE动力平台（2017年蓝鲸就亮相了），当时发布的是1.4T发动机，后来在英国又发布了1.5T发动机，这两款发动机有一个共同的技术特点就是使用了来自舍弗勒的智能VVT。

　　舍弗勒的这套VVT最大特点是比目前常见的VVT产品在相位调节速度方面提升175%。从数据上看这是一个巨大的提升，那么为什么会有这么夸张的提升？VVT这个耳熟能详的技术为什么要和舍弗勒合作？通过下面的几个问题，或许我们就能找到答案。

○“耳熟能详”的VVT技术，你真的了解吗？

　　如果你有观察过大街上汽车的尾标或者侧标甚至发动机盖的标示，你一定会看到类似于VVT、VVT-i、CVVT等字样，这些词就是可变气门技术的缩写，不同厂家会有不同的命名方式。

　　控制气门开闭时间是工程师们在发动机研发之初就梦寐以求的想法，发展到如今主要演变成两类，一个就是上面提到的可变气门正时技术，舍弗勒、丰田、摩比斯等大部分厂家、供应商都有这个技术积累；第二个就是可变气门升程技术，这个技术名气最大的是本田的VTEC，宝马也是深谙此道的翘楚。

　　现在大街上行驶的车子都以VVT为主，这种技术可以理解为对发动机“呼吸”的控制，进气门就是吸气，排气门就是呼气，就像跑步一样。如果你能控制好呼吸，那么不仅跑得快，而且也能跑得远，VVT技术的作用就是来调整发动机呼吸，通过控制进排气时间达到改善排放和提升燃油经济性的目标。

　　如何控制呼吸就是VVT技术研发的重点。我们看下面这张图，从图中我们可以看到有两根平行的轴，在轴的上面套着凸轮，这就是我们常说的发动机凸轮轴，发动机凸轮轴会推动气门运动，这个气门的作用就是控制进排气。

『进气VVT系统』

　　如果我们能控制凸轮轴的运动和角度变化，那么对应的就能改变气门的状态，VVT就是通过控制凸轮轴，以此来影响到气门的运作，所以只要搞清楚了VVT的组成以及工作方式，我们就能从中得到改善发动机呼吸的秘密。

1）VVT之凸轮轴旋转的奥秘：相位器

　　我们先从VVT的组成说起，VVT系统的组成首先是顶端的相位器。

　　定子和转子如果产生了相对转动，那么凸轮轴就可以相对于曲轴提前或者滞后转动。通过这种提前或者滞后，凸轮轴就改变了气门的开闭时间，从而达到了改变发动机进排气时间的目的。

2）VVT系统的动力控制中枢：机油控制阀

　　有了相位器，VVT第二个重要组件就是机油控制阀（OCV）。相位器内部的运作是靠油液实现的（机油），一般的结构是链轮，定子和罩板共同组成液压空腔，并被带有油封的星型转子分割为两个油腔，然后通过控制空腔机油量或者是流向来最终实现凸轮轴的提前或者滞后，这个机油控制就是靠机油控制阀实现。

　　机油控制阀一般安装在发动机气缸盖或者凸轮轴罩盖上，距离相位器有一定距离，因此会对VVT的响应速度产生影响。

3）VVT之什么是油路？

　　VVT系统的最后一个组成部分就是油路。从VVT的组件也能看出，整个系统的运作离不开机油，因此这个系统的油路设计十分重要，想要VVT正常工作，除了零部件的稳定性、油路也必须保证稳定。一般情况下，发动机会为VVT设计专门的油路。

○VVT是如何工作的？

　　在了解了相位器、机油控制阀以及油路后，整个VVT系统的工作过程就十分简单了：

　　发动机启动后，油底壳的机油被机油泵输入OCV控制阀，OCV控制阀根据发动机的指令，对相位器进行机油流量和流向的输入，通过改变相位器内部零部件的相对位置，实现对凸轮轴转动角度也就是近排气门的改变，最终完成整个气门正时功能。

○长安发动机相位调节速度提高175%背后的奥秘

　　以上就是一个完成整的VVT系统的组成和工作过程，长安的这套VVT系统其组成零部件和工作方式也是如此，那么我们再来考虑它是如果做到相位调节速度提升175%就十分简单了。想要提高调节速度，无非是改变上面三个方面，相位器、OCV和油路。

1）首先是改进相位器

　　我们先来说相位器。上面我们说相位器内有2个储油腔，舍弗勒在原有的基础上，增加一个单向阀膜片，在弹簧盖上增加了一个蓄油腔，可以将多余的油存在这个油腔内。

　　另一方面，由于蓄油腔动态补偿油压作用，可显著降低相位器叶片挤压空气产生的噪声，改善发动机NVH性能，减小噪音。

2）机油控制阀改为中置

　　综上因素，长安使用的这套VVT系统大概有这样几方面优势：首先，储油腔额外补充相位器机油，在调节过程中显著提升了系统调节速度，降低了发动机机油消耗，提升发动机燃油经济性。其次，排放方面减少 NOx, HC排放，而且改善燃油经济性和怠速稳定性。

　　从舍弗勒给出的曲线图也可以看出新VVT系统的不同。图中两条蓝色直线代表舍弗勒的VVT系统，当发动机转速攀升时，舍弗勒的VVT系统可以带来更宽广的调节范围。纵轴上，舍弗勒VVT的斜率更大，其调节速度更迅速。

○长安发动机VVT技术的未来展望

　　目前国内市场的中国品牌乘用车大多数已经采用了VVT技术，不过多以偏置式OCV为主，这样和相位器的位置较远，响应速度一般。未来的市场必然会大规模使用中置式的VVT系统。对于长安汽车来说，现在已经完成了中置式VVT的布置，之后的发展将进入电子VVT时代。电子VVT相比液压VVT来说，可以实现更大的调节角度、更快的调节速度、更好的控制稳定性。

　　同时电动VVT对机油消耗的要求非常低，只需要一点机油做润滑使用。更重要的一点，它可以扩大VVT的应用工况，普通液压VVT需要在油压建立及稳定后才能工作，而电子VVT在发动机上电后立刻可以调节相位。长安的工程团队已经明确了长安发动机的发展规划，之后的突破必然是电子VVT。

　　编辑点评：舍弗勒是德国战后最伟大的公司之一，其产品以出色的稳定性和优秀的技术特点引人瞩目，作为轴承行业的巨人，没有固步自封而是不断地对新产品进行研发，我们几乎在每台车上都能看到它的身影。VVT作为舍弗勒的“传统强项”，一直以其制造工艺优良，质量稳定而著称，法拉利、保时捷都是其VVT技术的合作伙伴，这次长安将舍弗勒VVT引入到自家的蓝鲸发动机平台中，除了彰显对自家动力平台的重视，更多是提高搭载车型逸动PLUS的竞争力。（图/文 汽车之家 冷晓阳）