舍弗勒全可变气门机构提升发动机效率

可变气门机构系统是提高现代内燃机效率的核心元件。舍弗勒提供一系列根据客户要求量身定制的产品，包括UniAir这一全球首个全可变电液气门控制系统。迄今为止，已为约50万台发动机供货的UniAir系统再一次扩展其功能，从而支持最先进的燃烧过程，例如米勒（Miller）和阿特金森（Atkinson）循环，并能够在停缸时无损舒适度。“UniAir技术于5年前开始量产，开启了气门控制系统的新纪元。这一全可变气门控制系统为环保的动力性引擎设定了新的技术标准，现在又凭借其得以拓展的控制策略为我们的客户挖掘深层优化潜力。”舍弗勒集团汽车事业部首席执行官彼得•普洛伊斯教授（Prof. Peter Pleus）解释说。

UniAir——全球首个全可变电液气门控制系统

停缸技术也有了一些新的发展：目前的系统通常停止特定汽缸，而未来的系统则可以在所有汽缸中进行滚动停缸。同时，舍弗勒在机械切换元件和凸轮相位调节器的基础上进一步扩展其产品范围。公司正准备批量生产的机电式凸轮相位调节器就是其中的一个范例。

日益严格的二氧化碳排放限制意味着发动机开发商需要尽可能地节省燃料。换句话说，发动机必须在每一个工况点尽可能有效地转换燃料的化学能量。进气门和排气门的控制在这里起着关键的作用。“理想的情况是配备一个自由度很高的气门机构，其中升程、开启点、开启阶段和关闭点可以互相独立设置。”舍弗勒集团发动机系统研发部门负责人马丁•沙伊特（Martin Scheidt）博士解释说。“这就意味着在进气阶段发生的进气循环损失可以显著降低。”全可变气门机构对燃烧过程也会产生积极的影响。

自2009年量产以来，全可变气门UniAir控制系统不断证明自己是一种能够提供最大可变性的理想解决方案。气门并非直接由凸轮轴驱动，而是通过安装于凸轮轴和气门之间的一个电液单元驱动。气门几乎可以在控制凸轮所限定的最大曲线内的任何时间点灵活开启。两项新的开发技术使得汽油和柴油发动机的气门升程曲线充满了更多的可变性：对于汽油发动机，舍弗勒提供可选的两级控制凸轮。由于其靴状外形，凸轮允许较大的气门叠开角，进气和排气门同时打开，部分废气残留在燃烧室内。这种内部废气再循环可在同等程度上降低污染物和二氧化碳排放。以这种方式，即使不使用凸轮相位调节器也能够实现缸内残余废气的可变调节。针对柴油发动机采用不同方案，因为在上死点活塞弧顶和汽缸盖之间的空间太小，无法在柴油发动机内实现较大气门叠开角。因此，舍弗勒的工程师使用双凸轮来驱动UniAir系统。第二凸轮和第一凸轮有一定的相位差，使第二凸轮仅在排气门开启时驱动进气门。在第二凸轮处，气门升程曲线同样可以在凸轮轮廓限定内自由地选择。

部分可变和全可变气门系统可在驱动过程中停止部分汽缸。通过将一个四缸发动机临时切换成两缸模式可降低燃料消耗量6个百分点。在持续以中等速度和较低发动机负荷驱动时，停缸技术被特别频繁地使用。特定汽缸的停止主要通过液压切换的气门机构部件实现。未来，UniAir系统将可以允许汽缸的交替式停缸，即每一个汽缸均可相继停止。这带来的优点是停用的汽缸不会降温，也就意味着系统可以在冷启动后更迅速地激活。

舍弗勒进行的测试表明，这种交替式停缸方法在三缸发动机上突显其优势。长时间停止三缸中的一缸会产生无法接受的振动。交替式停缸技术——最终实现“1.5缸运转”——意味着振动频率转变到可以很轻松地通过双质量飞轮和离心摆式吸振器进行控制的范围。

凸轮相位调节器越来越成为新一代发动机的标准功能

汽车设计领域对于可变性的要求越来越广泛了。凸轮相位调节器越来越成为新一代发动机的标准功能，代表了可变技术的一个切入点。尽管它们不控制气门升程，但是气门的开启点可以进行调整，以便与发动机转速和驾驶者期望的发动机输出功率相匹配。目前正时调整主要通过液压执行，但即便如此，这方面的进步也是不断的。舍弗勒将在短期内将机电式相位器投入量产。机电凸轮相位调节器具有许多优点：相位调节更快更精确，并且当在发动机启动时即可自由地选择正时。这对于日益增加的发动机起停系统和混合驱动系统而言是一个非常重要的选项，因为驱动过程中内燃机被多次启动和停机。然而，液压调相系统仍然有进一步潜力，舍弗勒通过无压辅助蓄油器证明了这一点。 

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