可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是提高現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)效率的核心元件。舍弗勒提供一系列根據(jù)客戶要求量身定制的產(chǎn)品，包括UniAir這一全球首個(gè)全可變電液氣門(mén)控制系統(tǒng)。迄今為止，已為約50萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)供貨的UniAir系統(tǒng)再一次擴(kuò)展其功能，從而支持Z先進(jìn)的燃燒過(guò)程，例如米勒（Miller）和阿特金森（Atkinson）循環(huán)，并能夠在停缸時(shí)無(wú)損舒適度。“UniAir技術(shù)于5年前開(kāi)始量產(chǎn)，開(kāi)啟了氣門(mén)控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。這一全可變氣門(mén)控制系統(tǒng)為環(huán)保的動(dòng)力性引擎設(shè)定了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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(tuán)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(shuō)。
停缸技術(shù)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(lái)的系統(tǒng)則可以在所有汽缸中進(jìn)行滾動(dòng)停缸。同時(shí)，舍弗勒在機(jī)械切換元件和凸輪相位調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展其產(chǎn)品范圍。公司正準(zhǔn)備批量生產(chǎn)的機(jī)電式凸輪相位調(diào)節(jié)器就是其中的一個(gè)范例。
日益嚴(yán)格的二氧化碳排放限制意味著發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)商需要盡可能地節(jié)省燃料。換句話說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)必須在每一個(gè)工況點(diǎn)盡可能有效地轉(zhuǎn)換燃料的化學(xué)能量。進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的控制在這里起著關(guān)鍵的作用。“理想的情況是配備一個(gè)自由度很高的氣門(mén)機(jī)構(gòu)，其中升程、開(kāi)啟點(diǎn)、開(kāi)啟階段和關(guān)閉點(diǎn)可以互相獨(dú)立設(shè)置。”舍弗勒集團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)研發(fā)部門(mén)負(fù)責(zé)人馬丁•沙伊特（Martin Scheidt）博士解釋說(shuō)。“這就意味著在進(jìn)氣階段發(fā)生的進(jìn)氣循環(huán)損失可以顯著降低。”全可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)對(duì)燃燒過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生積極的影響。
自2009年量產(chǎn)以來(lái)，全可變氣門(mén)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(mén)并非直接由凸輪軸驅(qū)動(dòng)，而是通過(guò)安裝于凸輪軸和氣門(mén)之間的一個(gè)電液?jiǎn)卧?qū)動(dòng)。氣門(mén)幾乎可以在控制凸輪所限定的Z大曲線內(nèi)的任何時(shí)間點(diǎn)靈活開(kāi)啟。兩項(xiàng)新的開(kāi)發(fā)技術(shù)使得汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)升程曲線充滿了更多的可變性：對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，舍弗勒提供可選的兩級(jí)控制凸輪。由于其靴狀外形，凸輪允許較大的氣門(mén)疊開(kāi)角，進(jìn)氣和排氣門(mén)同時(shí)打開(kāi)，部分廢氣殘留在燃燒室內(nèi)。這種內(nèi)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(diào)節(jié)器也能夠?qū)崿F(xiàn)缸內(nèi)殘余廢氣的可變調(diào)節(jié)。針對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用不同方案，因?yàn)樵谏纤傈c(diǎn)活塞弧頂和汽缸蓋之間的空間太小，無(wú)法在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大氣門(mén)疊開(kāi)角。因此，舍弗勒的工程師使用雙凸輪來(lái)驅(qū)動(dòng)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(mén)開(kāi)啟時(shí)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)。在第二凸輪處，氣門(mén)升程曲線同樣可以在凸輪輪廓限定內(nèi)自由地選擇。
部分可變和全可變氣門(mén)系統(tǒng)可在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中停止部分汽缸。通過(guò)將一個(gè)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)臨時(shí)切換成兩缸模式可降低燃料消耗量6個(gè)百分點(diǎn)。在持續(xù)以中等速度和較低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷驅(qū)動(dòng)時(shí)，停缸技術(shù)被特別頻繁地使用。特定汽缸的停止主要通過(guò)液壓切換的氣門(mén)機(jī)構(gòu)部件實(shí)現(xiàn)。未來(lái)，UniAir系統(tǒng)將可以允許汽缸的交替式停缸，即每一個(gè)汽缸均可相繼停止。這帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是停用的汽缸不會(huì)降溫，也就意味著系統(tǒng)可以在冷啟動(dòng)后更迅速地激活。
舍弗勒進(jìn)行的測(cè)試表明，這種交替式停缸方法在三缸發(fā)動(dòng)機(jī)上突顯其優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)時(shí)間停止三缸中的一缸會(huì)產(chǎn)生無(wú)法接受的振動(dòng)。交替式停缸技術(shù)——Z終實(shí)現(xiàn)“1.5缸運(yùn)轉(zhuǎn)”——意味著振動(dòng)頻率轉(zhuǎn)變到可以很輕松地通過(guò)雙質(zhì)量飛輪和離心擺式吸振器進(jìn)行控制的范圍。
汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)τ诳勺冃缘囊笤絹?lái)越廣泛了。凸輪相位調(diào)節(jié)器越來(lái)越成為新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能，代表了可變技術(shù)的一個(gè)切入點(diǎn)。盡管它們不控制氣門(mén)升程，但是氣門(mén)的開(kāi)啟點(diǎn)可以進(jìn)行調(diào)整，以便與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和駕駛者期望的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率相匹配。目前正時(shí)調(diào)整主要通過(guò)液壓執(zhí)行，但即便如此，這方面的進(jìn)步也是不斷的。舍弗勒將在短期內(nèi)將機(jī)電式相位器投入量產(chǎn)。機(jī)電凸輪相位調(diào)節(jié)器具有許多優(yōu)點(diǎn)：相位調(diào)節(jié)更快更精確，并且當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)即可自由地選擇正時(shí)。這對(duì)于日益增加的發(fā)動(dòng)機(jī)起停系統(tǒng)和混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言是一個(gè)非常重要的選項(xiàng)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)過(guò)程中內(nèi)燃機(jī)被多次啟動(dòng)和停機(jī)。然而，液壓調(diào)相系統(tǒng)仍然有進(jìn)一步潛力，舍弗勒通過(guò)無(wú)壓輔助蓄油器證明了這一點(diǎn)。
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