可變氣門機構系統(tǒng)是提高現(xiàn)代內燃機效率的核心元件。舍弗勒提供一系列根據客戶要求量身定制的產品，包括UniAir這一全球首個全可變電液氣門控制系統(tǒng)。迄今為止，已為約50萬臺發(fā)動機供貨的UniAir系統(tǒng)再一次擴展其功能，從而支持Z先進的燃燒過程，例如米勒（Miller）和阿特金森（Atkinson）循環(huán)，并能夠在停缸時無損舒適度。“UniAir技術于5年前開始量產，開啟了氣門控制系統(tǒng)的新紀元。這一全可變氣門控制系統(tǒng)為環(huán)保的動力性引擎設定了新的技術標準，現(xiàn)在又憑借其得以拓展的控制策略為我們的客戶挖掘深層優(yōu)化潛力。”舍弗勒集團汽車事業(yè)部首席執(zhí)行官彼得•普洛伊斯教授（Prof. Peter Pleus）解釋說。
停缸技術也有了一些新的發(fā)展：目前的系統(tǒng)通常停止特定汽缸，而未來的系統(tǒng)則可以在所有汽缸中進行滾動停缸。同時，舍弗勒在機械切換元件和凸輪相位調節(jié)器的基礎上進一步擴展其產品范圍。公司正準備批量生產的機電式凸輪相位調節(jié)器就是其中的一個范例。
日益嚴格的二氧化碳排放限制意味著發(fā)動機開發(fā)商需要盡可能地節(jié)省燃料。換句話說，發(fā)動機必須在每一個工況點盡可能有效地轉換燃料的化學能量。進氣門和排氣門的控制在這里起著關鍵的作用。“理想的情況是配備一個自由度很高的氣門機構，其中升程、開啟點、開啟階段和關閉點可以互相獨立設置。”舍弗勒集團發(fā)動機系統(tǒng)研發(fā)部門負責人馬丁•沙伊特（Martin Scheidt）博士解釋說。“這就意味著在進氣階段發(fā)生的進氣循環(huán)損失可以顯著降低。”全可變氣門機構對燃燒過程也會產生積極的影響。
自2009年量產以來，全可變氣門UniAir控制系統(tǒng)不斷證明自己是一種能夠提供Z大可變性的理想解決方案。氣門并非直接由凸輪軸驅動，而是通過安裝于凸輪軸和氣門之間的一個電液單元驅動。氣門幾乎可以在控制凸輪所限定的Z大曲線內的任何時間點靈活開啟。兩項新的開發(fā)技術使得汽油和柴油發(fā)動機的氣門升程曲線充滿了更多的可變性：對于汽油發(fā)動機，舍弗勒提供可選的兩級控制凸輪。由于其靴狀外形，凸輪允許較大的氣門疊開角，進氣和排氣門同時打開，部分廢氣殘留在燃燒室內。這種內部廢氣再循環(huán)可在同等程度上降低污染物和二氧化碳排放。以這種方式，即使不使用凸輪相位調節(jié)器也能夠實現(xiàn)缸內殘余廢氣的可變調節(jié)。針對柴油發(fā)動機采用不同方案，因為在上死點活塞弧頂和汽缸蓋之間的空間太小，無法在柴油發(fā)動機內實現(xiàn)較大氣門疊開角。因此，舍弗勒的工程師使用雙凸輪來驅動UniAir系統(tǒng)。第二凸輪和凸輪有一定的相位差，使第二凸輪僅在排氣門開啟時驅動進氣門。在第二凸輪處，氣門升程曲線同樣可以在凸輪輪廓限定內自由地選擇。
部分可變和全可變氣門系統(tǒng)可在驅動過程中停止部分汽缸。通過將一個四缸發(fā)動機臨時切換成兩缸模式可降低燃料消耗量6個百分點。在持續(xù)以中等速度和較低發(fā)動機負荷驅動時，停缸技術被特別頻繁地使用。特定汽缸的停止主要通過液壓切換的氣門機構部件實現(xiàn)。未來，UniAir系統(tǒng)將可以允許汽缸的交替式停缸，即每一個汽缸均可相繼停止。這帶來的優(yōu)點是停用的汽缸不會降溫，也就意味著系統(tǒng)可以在冷啟動后更迅速地激活。
舍弗勒進行的測試表明，這種交替式停缸方法在三缸發(fā)動機上突顯其優(yōu)勢。長時間停止三缸中的一缸會產生無法接受的振動。交替式停缸技術——Z終實現(xiàn)“1.5缸運轉”——意味著振動頻率轉變到可以很輕松地通過雙質量飛輪和離心擺式吸振器進行控制的范圍。
汽車設計領域對于可變性的要求越來越廣泛了。凸輪相位調節(jié)器越來越成為新一代發(fā)動機的標準功能，代表了可變技術的一個切入點。盡管它們不控制氣門升程，但是氣門的開啟點可以進行調整，以便與發(fā)動機轉速和駕駛者期望的發(fā)動機輸出功率相匹配。目前正時調整主要通過液壓執(zhí)行，但即便如此，這方面的進步也是不斷的。舍弗勒將在短期內將機電式相位器投入量產。機電凸輪相位調節(jié)器具有許多優(yōu)點：相位調節(jié)更快更精確，并且當在發(fā)動機啟動時即可自由地選擇正時。這對于日益增加的發(fā)動機起停系統(tǒng)和混合驅動系統(tǒng)而言是一個非常重要的選項，因為驅動過程中內燃機被多次啟動和停機。然而，液壓調相系統(tǒng)仍然有進一步潛力，舍弗勒通過無壓輔助蓄油器證明了這一點。
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