背后的巨人 聊長安逸動 PLUS可變氣門
這兩年長安布局了很多動力,去年全面升級了藍鯨(查成交價|參配|優惠政策)動力。其中值得注意的是1.4T和1.5T發動機,其中1.4T發動機已經安裝在逸動PLUS(查成交價|參配|優惠政策)上。長安為他們安排了舍弗勒的VVT技術,號稱相比普通VVT,調相速度可提升175%!這么夸張的數據是噱頭還是真本事?本期《背后的巨人》讓我們一起來了解一下...
既然是舍弗勒的VVT技術,自然要從舍弗勒開始。我們說一輛耀(查成交價|參配|優惠政策)眼的汽車,其實是各部分巧妙有序組合的產物。正是因為這種關系,每個零部件的質量和性能才能有效影響汽車的整體性能,而零部件供應商是隱藏在汽車制造商背后的巨頭,他們擁有強大的R&D實力和制造能力,涉及各行各業的多個領域。舍弗勒集團就是這樣一個帝國企業。
注:上西里西亞:波蘭南部一城市,位于波蘭南部西里西亞省。
到1950年,這種新產品的專利完成,開始大規模生產。隨后幾年,INA產品迅速占領市場,成為汽車制造和機械工程行業不可或缺的零部件。三年后,德國所有新車都配備了INA滾針軸承。
INA也擴大了規模。60年代中期開始進入美國市場,1989年后開始進入亞洲市場。截至目前,INA已成為全球最重要的滾動軸承供應商和汽車制造商的合作伙伴。
如果說INA是舍弗勒在軸承方面的支柱,那么盧克就是舍弗勒在離合器領域的殺手锏。1964年,舍弗勒兄弟決定收購奧古斯特·豪斯曼膜片和離合器公司的大部分股份,1965年,他們在德國巴登的布爾成立了膜片和離合器有限公司,這個離合器公司就是著名的盧克公司。
2021年,我們最熟悉的大眾干式雙離合變速箱走上了舞臺,它其實就是LuK的產物。與大眾2021年投放市場的6速濕式雙離合變速箱相比,這款LuK雙離合采用的是干式結構。濕式雙離合器的扭矩傳遞是通過浸入油中的濕式離合器摩擦片實現的,而干式結構的扭矩傳遞是通過離合器從動盤上的摩擦片實現的。由于省去了相關的液壓系統,而且干式雙離合器本身具有較高的扭矩傳遞效率,因此干式離合器大大提高了燃油經濟性。
如果說INA和LuK在成立之初與舍弗勒家族有著千絲萬縷的聯系,那么FAG則是相對獨立的,FAG大概有三個階段,第一個是創始人階段,大概是1872-1909年。
直到千禧年舍弗勒家族正式接手FAG,FAG才在generate再次誕生。雖然FAG一度深陷經濟危機,但絲毫沒有影響這家企業的地位。作為世界四大軸承制造商,是德國最大的公司之一,擁有大量的產品和專利,如各種滾珠軸承和滾柱軸承。
倫敦眼是英國的標志性建筑,高度為135米,其巨大的球面滾子軸承來自FAG。北京之眼計劃在2021年北京奧運會前完工,也是由FAG為輪轂軸承制造的。但當時由于承辦公司破產,最終沒有《北京眼》,但事實上FAG已經完成了《北京眼》的拷貝,還躺在施韋因富特的劇場里。
2000年后,舍弗勒家族正式接手FAG后,全家開始推動INA收購FAG。2021年,INA成功收購FAG,最終兩家軸承制造商完成強強聯合,成為全球第二大滾動軸承制造商。第二年,也就是2021年,舍弗勒家族的三大品牌,INA、FAG、LuK,正式組建了舍弗勒集團,也就是我們現在所熟悉的。
合并后,舍弗勒發展迅速。LuK成為舍弗勒變速箱系統業務部的核心,而隨著科技的進步,在保持原有燃油車離合器的基礎上,電動車減速器也被研發出來。
舍弗勒集團的軸承業務也在穩步擴張。在歐洲,我們主要走高端路線,比如法拉利、保時捷、寶馬,都使用舍弗勒的軸承零件,VVT等技術的研發也來自舍弗勒。在中國市場,幾乎和所有的OEM都有合作項目,而且因為舍弗勒的制造工藝和質量非常穩定,也贏得了車企的信任。但是舍弗勒的零部件也有一些“缺點”,主要是成本高。
長安發動機新技術○長安藍鯨動力采用舍弗勒最新VVT技術
我們對舍弗勒集團的情況有一個大致的了解。我們說舍弗勒已經和國內很多OEM建立了聯系,長安汽車也不例外。長安去年發布了全新的藍鯨NE動力平臺。當時發布了1.4T發動機,后來英國發布了1.5T發動機。這兩款發動機的一個共同技術特點是采用了舍弗勒的智能VVT。
舍弗勒的VVT最大的特點是相位調整速度比目前常見的VVT產品提高了175%。從數據上來看,這是一個巨大的進步,那么為什么會有這么夸張的進步呢?熟悉的技術VVT為什么要和舍弗勒合作?也許我們可以通過下面的問題找到答案。
○你真的了解“熟悉”的VVT技術嗎?
如果你在街上觀察過汽車的尾標、側標甚至引擎蓋的標志,你一定會看到VVT、VVT-i、CVVT等字樣。這些詞是可變氣門技術的縮寫,不同的廠家會有不同的命名方法。
控制氣門的開啟和關閉時間是發動機研發之初工程師們的夢想,目前已經演變為兩種類型。一個是上面提到的可變氣門正時技術,是舍弗勒、豐田、莫比烏斯等大多數廠商和供應商積累的。二是可變氣門升程技術。最著名的技術是本田的VTEC,寶馬也是這個領域的佼佼者。
如今,VVT是大街上行駛的主要車輛。這項技術可以理解為對發動機“呼吸”的控制。進氣門是吸氣,排氣門是呼氣,就像跑步一樣。如果你能控制好呼吸,你不僅能跑得快,還能跑得遠。VVT技術的功能是調節發動機呼吸,并通過控制進氣和排氣時間來改善排放和燃油經濟性。
如何控制呼吸是VVT技術研發的重點。讓我們看看下面的圖片。從圖片中,我們可以看到有兩個平行的軸,軸上有凸輪。這就是我們常說的發動機凸輪軸。發動機凸輪軸會推動氣門移動,這個氣門的作用是控制進排氣。
“進氣VVT系統”
如果我們能控制凸輪軸的運動和角度變化,氣門的狀態就能相應地改變。VVT通過控制凸輪軸來影響氣門的運轉,所以只要了解VVT的組成和工作模式,就能得到改善發動機呼吸的秘訣。
1)VVT凸輪軸旋轉的奧秘:相位器
讓我們從VVT的作品開始。VVT系統的組成是頂部相位器。
如果定子和轉子相對旋轉,凸輪軸可以在曲軸的前面或后面旋轉。通過這種提前或滯后,凸輪軸改變氣門的開啟和關閉時間,從而達到改變發動機進排氣時間的目的。
2)VVT系統動力控制中心:油控制閥
對于相位器,VVT的第二個重要組成部分是油控制閥。相位器的內部操作由油實現。一般結構是鏈輪。定子和蓋板共同形成一個液壓空室,該室由帶油封的星形轉子分成兩個油室。然后,可以通過控制空室內的油量或方向來提前或延遲凸輪軸。這種油控制是通過油控制閥實現的。
機油控制閥通常安裝在發動機缸蓋或凸輪軸蓋上,與相位器有一定距離,因此會影響VVT的響應速度。
3)VVT的油路是什么?
VVT系統的最后一個組成部分是油路。從VVT的部件也可以看出,整個系統沒有啟動油是無法運行的,所以這個系統的油路設計非常重要。為了讓VVT正常工作,除了零部件的穩定性,油路也必須穩定。一般來說,發動機會為VVT設計一個特殊的油路。
○VVT是如何運作的?
在了解了相位器、油控制閥和油路后,整個VVT系統的工作過程非常簡單:
發動機起動后,油底殼中的機油由機油泵輸入OCV控制閥。根據發動機的指令,OCV控制閥向相位器輸入油流和方向。通過改變相位器內部部件的相對位置,改變凸輪軸即近排氣閥的旋轉角度,最終完成整個氣門正時功能。
○長安發動機調相速度提升175%背后的奧秘
以上是一個完整的VVT系統的組成和工作過程,長安這個VVT系統的組成和工作方式也是如此,所以我們考慮一下,如果調相速度提高175%,那就非常簡單了。提高調速無非是改變以上三個方面,移相器、OCV和油路。
1)首先,改進相位器。
讓我們從相位器開始。我們說相位器里面有兩個儲油腔,舍弗勒在原來的基礎上,在彈簧蓋上增加了一個止回閥隔膜和一個儲油腔,這樣多余的油就可以儲存在這個儲油腔里。
另一方面,由于儲油室對油壓的動態補償,可以顯著降低相位器葉片擠壓空氣體產生的噪音,提高發動機的NVH性能,降低噪音。
2)將油控制閥換到中間位置。
綜上所述,長安所采用的VVT系統大概有以下優點:第一,儲油室額外補充了相位器油,在調整過程中顯著提高了系統調整速度,降低了發動機油耗,提高了發動機燃油經濟性。其次,在排放方面,減少了氮氧化物和碳氫化合物的排放,提高了燃油經濟性和怠速穩定性。
從舍弗勒給出的圖中我們也可以看出新VVT系統的不同。圖中兩條藍色直線代表舍弗勒的VVT體系。當發動機轉速攀升時,舍弗勒的VVT系統可以帶來更大的調節范圍。縱軸上舍弗勒VVT斜率較大,調整速度較快。
長安發動機VVT技術的未來前景
目前國內市場的中國品牌乘用車大部分都采用了VVT技術,但大部分都是抵消OCV,距離移相器較遠,響應速度一般。在未來的市場中,VVT系統將被大規模使用。對于長安汽車來說,現在VVT中部的布局已經完成,發展將進入電子VVT時代。與液壓VVT相比,電子VVT可以實現更大的調節角度、更快的調節速度和更好的控制穩定性。
同時,電動VVT的油耗要求非常低,潤滑只需要很少的油。更重要的是,可以擴大VVT的申請條件。普通的液壓VVT只有在油壓建立并穩定后才能工作,而電子VVT可以在發動機通電后立即調整相位。長安的工程團隊已經明確了長安發動機的發展規劃,之后的突破口一定是電子VVT。
編輯點評:舍弗勒是二戰后德國最偉大的公司之一。其產品以優異的穩定性和優良的技術特性吸引著人們的目光。作為軸承行業的巨頭,我們在不斷研發新產品,而不是固步自封。我們幾乎可以在每輛車上看到它。VVT,作為舍弗勒的“傳統強項”,一直以卓越的制造技術和穩定的品質著稱。法拉利和保時捷是其VVT技術的合作伙伴。這一次,長安將舍弗勒VVT引入了自己的藍鯨發動機平臺,不僅是為了表明對自己動力平臺的重視,也是為了提高逸動PLUS的競爭力。
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