丰田决定为LS开发新型的V8发动机。除了为各汽缸设置两个喷嘴的“D4S”之外，开发人员还打算追加另一项关键性新技术。这就是通过马达来控制可变阀门正时机构的“VVTiE”。但VVTiE的实用化遇到了“噪声”这一巨大障碍。连接马达与凸轮轴的复杂连杆机构发出的声音远远超出了雷克萨斯应有的品质范围。

本期主角：山田 哲（右）与大谷元希（左）

时间离冬天又近了一步。丰田公司院内的草丛里落满了黄叶，一阵冷风吹过，落叶随风起舞。2004年只剩下约1个月的时间了。

对于决定为LS全新开发V8发动机的旭哲治和山田哲来说，时间更是不多了。现在是做出决断的时候了。

“旭桑，还是采用‘VVTiE’吧。”

山田推荐的VVTiE是以马达取代原来的油压装置驱动可变阀门正时机构的新技术。这种技术可大幅扩大阀门正时的调整范围，通过精细的控制提高输出功率及降低燃耗。而且，即便在油压难以发挥作用的发动机低温与低转速的情况下，也可进行阀门正时控制，因此还可减少尾气中的碳化氢。

“如果能用VVTiE那当然再好不过了。放弃VVTiE重新采用油压装置的话，会失去很多优势。不过，问题在于如何消除噪声。既然要装配在以全球最高静音性能为优先目标的LS上，就不允许有任何的妥协。”

VVTiE由连接马达与凸轮轴的复杂连杆机构组成。因此，会发出像柴油发动机一样的“异常声音”，这种声音已经达到了损害LS静音性能的程度。

山田最近一直在为噪声问题而烦恼，作为山田的上司，旭哲治一直将这些看在眼里，并且暗自相信山田迟早会解决这个问题的。不过，公司给出的时间却有限。是应该继续开发VVTiE，还是重新采用原来的油压式可变阀门正时机构呢？

旭 哲治 丰田动力传动系统本部发动机项目推进部主任

“妥协？我很清楚是不能妥协的。旭桑，不妥协也有办法使噪声降至所要求的水平了。”

“此话当真？前几天你不是还为声音而苦恼呢吗？”

“是啊，俗话说柳暗花明又一村，在做减速比实验时有了意外发现。”

山田开始向旭哲治详细讲述发现解决VVTiE噪声问题的实验。

就在一线光明又被乌云挡住那天，山田与同事一起为找出VVTiE的最佳减速比而汗流浃背地做着实验。

采用VVTiE时，马达紧跟着凸轮轴旋转，二者的速度差会造成打开阀门的时间提前或推迟。马达与凸轮轴之间配置了由带凸轮槽的螺旋板（Spiral Plate）与连杆等构成的减速机构，可用来调整旋转速度差与阀门正时相位差的关系。减速比的最佳值能够根据马达的最高转速、扭矩以及减速后所需要的输出功率等计算得到。那天山田等人做实验的目的就是尝试各种减速比。

“哎，现在感觉噪声突然变小了。”

“是心理作用吧。”

“不是，声音绝对变小了。现在减速比是多少？”

“嗯，比刚才调高了很多。”

“那再试试现在的减速比和之前的低减速比。比较一下各自的声音。”

先用低减速比，再用高减速比。集中精力一听声音，噪声的差别确实十分明显。正如山田刚才感觉的那样，高减速比时噪声明显变小了。

“真的，确实像你说的那样。”

“我说不是心理作用吧。”

这一瞬间，山田如同看到了乌云中透射过来的光明。

“用这种方法应该能解决噪声问题！”

山田的眼眸中闪烁着兴奋的光芒。

“你是说提高减速比来降低噪声？”

“是的。”

“虽然这是一个很有意思的想法，但减速比提高到这种程度的话，可能会无法发挥VVTiE原本的性能。”

“你是说阀门正时的可变范围？”

“是的，VVTiE的优势就在于可加大阀门正时的可变范围，但将减速比提高到现在的水平后，阀门正时可变范围就会大幅缩小。”

“你的意思是说，提高减速比后，噪声会变小，但却无法获得电动化带来的优势。也就是说，这样就与采用油压方式没有多大的区别？”

好不容易看到的一线光明瞬间又被乌云遮挡住了。但山田的直觉使他坚信，这种方法一定有助于解决噪声问题。

“我出去清醒一下。”

山田边说边走出了实验室。西边的天空被夕阳染成了血红色，林荫树在地面上拉出了很长的影子。日本的东海地区迎来了这个冬天的第一场寒流，外面的气温骤降。

山田 哲 丰田动力传动系统本部发动机项目推进部主担当

只要听不到噪声就行

山田带着满身寒气回到实验室时，太阳已经完全落山了。

“喂，感觉VVTiE的噪声很大的时候，是在发动机转速较低怠速时，对吧？”

不知道是因为刚从寒冷的外面进入温暖的室内，还是因为情绪高涨的缘故，山田的面颊泛着红光。

“是的，正常行驶时发动机声音比较大，所以相对而言VVTiE的噪声不会让人在意。”

“这不就结了,只要在怠速时提高减速比不就可以了吗？”

“也就是说只在怠速时提高减速比，而在普通行驶时降低减速比？”

“对！这样便可在普通行驶时获得较大的阀门正时调整范围，也就不会丧失VVTiE的优势。”

“真是个好主意！”

“不过，VVTiE在设计时并没有考虑改变减速比的用法，不知道根据发动机的转速改变减速比是否真的可行，现在只担心这一点了。”

“是这么回事儿。”

玻璃窗上的霜花面积越来越大，气温越来越低，正像天气预报的那样，气温正在不断接近隆冬。

“实现起来困难吗？”

“嗯，不简单。不过，会有办法的。”

“真的？”

“嗯，因为减速比取决于螺旋板凸轮槽的形状。”

“太棒了。就按这种思路考虑噪声对策吧。”

为了在不损害VVTiE的阀门正时可变范围大的优点的前提下解决噪声问题，山田设想只在发动机怠速旋转时提高减速比。山田就是这样找到了消除试制车所发出的像柴油发动机一样的异常声音。

VVTiE的连杆机构（a，b）与螺旋板（c）。连杆的状态为（a）最快角时，（b）最迟角时

旭哲治听完山田的汇报，立即作出了一个决定。

“太了不起了，没想到能找到这种方法。虽然今后还要逐一敲定细节问题，不过就按你说的，采用电动技术和VVTiE。”

“是。”

“感觉一下子去掉了一块心病。终于可以过个好年了。”

采用VVTiE的事情就这样正式决定了。对于根据发动机转速来改变减速比的问题，山田等人发现可通过改变螺旋板凸轮槽中怠速时所使用部分的形状来解决。之后，VVTiE的开发也并未遇到太大的问题，进展十分顺利。

VVTiE单元。外侧是马达，内侧为机构部分

将性能发挥到极致

VVTiE以及可使各汽缸安装两个喷嘴的直喷发动机最大限度地发挥性能的“D4S”。这是指挥LS发动机开发工作的旭哲治手中的两大利器。

“但利器毕竟只是工具，要能用好这些工具，就必须抓好基础部分。”

无论百米田径选手拥有性能多么优良的跑鞋，如果不具备与其相称的体力及肌肉，就不可能创造世界纪录，也不能获得金牌。旭哲治认为，要充分利用手中的两大利器，最大限度地提高发动机的基本性能及基本品质十分重要。一天，旭哲治叫来山田和负责D4S的大谷元希，讲述了自己的想法并叮嘱二人，要开发性能优良的发动机。

大谷回顾当时的情况时说道。

“旭哲治话说得非常简单，但目标其实非常高。就是要追求旋转式机械的理想状态。比如，要实现顺畅的旋转，各汽缸必须均匀爆发，但为提高动力性能及降低燃耗而采取的很多措施，都会在燃烧稳定性方面拖后腿。

这项工作十分费力。因为开发的是LS，可以向任何事情发起挑战，结果我们都被旭哲治给套进来了。”

光靠设计根本无法达到旭哲治的要求。开发小组还需要与生产技术部门及工厂通力合作。

“要减轻燃烧不均匀的现象，提高各部件的精度十分重要，但原来考虑到生产效率与成本等因素，各部门达成了‘到此为止’的默契。但是，开发LS的发动机时，我们与其他部门从零做起，对于将精度提高到什么程度，以及对于客户来说这种程度是否有意义等进行了探讨，挑战了极限值。举例说明？太多了，都不知道从何说起。”

第一个例子是“燃烧”。供应的空气量稍有不同就会导致发动机旋转不均匀，为了消除这种现象，开发小组针对每个汽缸微调了怠速时阀门的打开时刻，由此实现了均匀燃烧。

第二个例子是“热变形”。利用新开发的3维测量仪，以微米为单位测量了发动机热量所造成的汽缸内壁变形，并准确掌握了发动机工作时的条件。还通过优化汽缸内壁与活塞之间的间隔，有效地消除了热变形的影响。

第三个例子是“组装”。通过采用丰田引以为豪的资深技术人员的经验开发出了高精度机器人，并将其应用到了发动机生产线上。从而有效地提高了发动机的组装精度。

此外还有很多在设计与生产部门的紧密合作下诞生的极限技术，使开发小组受益无穷，具备良好特性的发动机逐步成形。这就是后来诞生的4.6L V8发动机。最高输出功率为283kW，最大扭矩为500N·m，0～100km/h的加速时间为5.7秒，0～400m的加速时间为13.8秒，在获得较高动力性能的同时，实现了9.1km/L（10·15模式）的燃效，这在4.0L以上V8发动机中当时为全球最高水平。

而且，为了最大限度地发挥发动机的性能，丰田还同时推进了动力传动系统的另一重要部件——变速箱的开发。变速箱的开发方向是在2003年秋季确定的。

LS所采用的嵌有VVTiE的V8发动机

要有压倒性竞争优势

“综上所述，大家对LS采用的发动机已经达成了一致。接下来讨论一下变速箱吧。”

“吉田，你不会打算连变速箱都要从零开始开发吧。已经有刚刚投放市场的6AT了。”

参加会议的有担任第4代LS首席工程师的吉田守孝，还有负责动力传动系统的人员。刚才提到的6速自动变速箱，也就是6AT，已在2003年8月小幅改进的第3代LS上采用并投放市场。吉田作为项目总监也参与了这款变速箱的开发。

“老实说，关于变速箱，我很早就开始考虑了。”

“考虑什么？”

“嗯，在谈这件事之前，我想先问大家一个问题。在第4代LS推出3年后，也就是在2006年以后，现在的6AT还能维持竞争力吗？”

会议室里的所有人沉默不语。过了一会儿，一名技术人员开腔了。“虽然还要看变速箱与发动机的组合情况，不过我觉得6AT可使汽车保持几年的竞争力。当然所能维持的竞争力水平有多高另当别论。”

其他动力传动系统人员者也都纷纷点头，表示赞同。看到这种情况，吉田发话了。

“问题正在于此。LS，尤其是第4代LS，必须拥有压倒性竞争优势。由此来看，6AT就不能充分满足要求了。不是吗？”

话说到“压倒性优势”的份上，就没有人再可以反驳了。吉田接着往下说。

“所以，接下来，我打算开发8AT。”

听到这句话，所有的人都惊呆了。

ls可是一代名车！