全(quán)可變(biàn)氣門系(xì)統能夠(gòu)實現氣門(mén)正時(shí)、開啟持(chí)續期和(hé)升程(chéng)的連(lián)續可(kě)變，通過(guò)優(yōu)化各(gè)個工(gōng)況下(xià)的(de)氣(qì)門升程狀(zhuàng)态，從(cóng)而改善發動機(jī)的燃(rán)油(yóu)經濟性(xìng)，提(tí)高輸出扭矩(jǔ)，降低(dī)排(pái)放污染(rǎn)物等。

uniair系統也可(kě)以看作是一(yī)種vvt/vvl技術(shù)，隻(zhī)不過(guò)機械結(jié)構裡的氣(qì)門由凸輪軸控(kòng)制變(biàn)為了電(diàn)磁液壓(yā)控制(zhì)，這樣不僅(jǐn)可以有效降低(dī)發動機的體積和重量，還可以(yǐ)實現(xiàn)發(fā)動機氣門相(xiàng)位和升程(chéng)的連續控制調(diào)節。

uniair系(xì)統最早由(yóu)德國(guó)schaeffler集團在(zài)2001年(nián)開發(fā)，後來與菲(fēi)亞特(tè)合作(zuò)開發（schaeffler稱之(zhī)為uniair,菲(fēi)亞特稱之為multiair），在(zài)經(jīng)過(guò)長達(dá)七年的試(shì)驗、驗證後，最終于2009年(nián)形成(chéng)了商品化(huà)，在阿爾法mito1.4 multiair車(chē)型(xíng)上首次(cì)亮相，目前multiair系(xì)統已發展(zhǎn)至第三代(最新(xīn)菲亞特(tè)1.3t發動機(jī)）,除了菲亞(yà)特(tè)動(dòng)力，在捷豹路虎(hǔ)的ingenium系列發動機(jī)發動(dòng)機(jī)上也有(yǒu)應用。

uniair結構(gòu)及原理

典(diǎn)型的uniair結構

典型(xíng)的uniair結構如上圖(tú)所示。uniair安裝在(zài)凸(tū)輪軸(zhóu)和氣門之間，凸輪軸(zhóu)作用(yòng)于搖(yáo)臂(bì)，搖臂作(zuò)用于給高壓腔(qiāng)⑥加壓(yā)的泵體④。根(gēn)據電(diàn)磁閥⑤的位(wèi)置，油壓通過活(huó)塞作用(yòng)于(yú)氣門或油壓(yā)減小流(liú)向中壓腔③和儲(chǔ)壓腔(qiāng)①。通過調整(zhěng)電磁閥位置，使(shǐ)氣門暫時與凸(tū)輪位置解(jiě)耦；再(zài)通高壓腔的不同壓力水平，來實現(xiàn)氣(qì)門升程(chéng)可變。出于(yú)能量(liàng)考慮(lǜ)，一部(bù)分中(zhōng)壓腔的機油流入儲壓(yā)腔①。發動(dòng)機潤滑(huá)油路為(wéi)uniair供油(yóu)系統②供油(yóu)。

高(gāo)壓腔壓(yā)力下降後(hòu)，氣門(mén)彈簧(huáng)關閉(bì)氣門。在打(dǎ)開氣(qì)門的(de)活塞(sāi)導管(guǎn)上，有一(yī)些(xiē)小孔(kǒng)來控(kòng)制機(jī)油流量，從而起(qǐ)到制動⑦作用。

另外，為(wéi)了(le)補償随(suí)溫(wēn)度變化(huà)的機油粘(zhān)度導緻的液壓效應。需要(yào)一個溫度傳感(gǎn)器。所(suǒ)有控制uniair需(xū)要的其他(tā)參數(shù)，如凸輪(lún)軸(zhóu)轉速(sù)，由發(fā)動機(jī)現有的傳感器(qì)提供。

1）電磁(cí)閥

電(diàn)磁閥

電磁閥具有由 pcm 提供的專用電源和(hé)接地，并且用脈(mò)寬調制(pwm) 控(kòng)制方(fāng)式來(lái)調節(jiē)其位(wèi)置。為了讓(ràng)電磁閥快(kuài)速動(dòng)作，舍弗(fú)勒開發(fā)了一種(zhǒng)具(jù)有最(zuì)小可(kě)能的電流(liú)要求的特殊工(gōng)作策略(luè)。這導緻電流(liú)波形分為(wéi)幾個階段。

靜止(zhǐ)時，電(diàn)磁閥處沒有電(diàn)流供(gòng)應(yīng)，并且處(chù)于打開位置。在(zài)激活的(de)第一個階段，電磁(cí)閥得(dé)到電流(liú)供(gòng)應，在(zài)此階段，電(diàn)流會(huì)讓電磁(cí)閥(fá)預先(xiān)磁化，但是不會(huì)讓其(qí)動作。為了确保快速準确地完成通(tōng)電程(chéng)序，在确切的開(kāi)關時刻，将會對(duì)其施(shī)加增大的(de)電流。該時(shí)刻由 pcm 根據(jù)當(dāng)前工作條件的傳(chuán)感器(qì)輸(shū)入确定。在電(diàn)磁閥完全(quán)激活(huó)後，電(diàn)流會(huì)減少(shǎo)至保持電流，該(gāi)電流(liú)将電(diàn)磁閥(fá)保持在關閉位(wèi)置。根據工作條(tiáo)件，pcm 軟件(jiàn)将(jiāng)會再(zài)次控(kòng)制(zhì)電磁閥(fá)打開(kāi)的時間點(diǎn)，在這一時刻，系(xì)統将會完(wán)全斷(duàn)開保持電(diàn)流。

2）制(zhì)動單(dān)元

制(zhì)動單(dān)元是一個(gè)從動(dòng)缸，用于通(tōng)過液壓氣門間(jiān)隙調(diào)節元件将(jiāng)泵的液壓壓力(lì)轉換(huàn)為進氣門(mén)的移動。制動(dòng)單元的(de)設計不僅(jǐn)能夠控(kòng)制氣門(mén)的關(guān)閉，而且還(hái)能夠提供極快(kuài)的打(dǎ)開(kāi)速(sù)度(dù)，這(zhè)是因為在(zài)打開階段(duàn)，系(xì)統使用(yòng)止回閥來旁通(tōng)該(gāi)單(dān)元的制動(dòng)元件。

3）機(jī)油溫度(dù)傳感器(qì)

機油溫度傳感器

機油(yóu)溫度傳感(gǎn)器(qì)位于uniair單元上，用(yòng)于将高壓油的溫(wēn)度反(fǎn)饋(kuì)給(gěi)pcm。pcm 利用此信(xìn)息确定機油(yóu)粘度，并(bìng)在 -40°c (-40°f) 至(zhì) 150°c (302°f) 的寬發動機(jī)溫(wēn)度範圍内(nèi)實現準确(què)的電磁閥(fá)開關(guān)時間補償。該傳(chuán)感器有一(yī)個兩(liǎng)針接(jiē)頭(tóu)，一個針腳向(xiàng) pcm 提(tí)供溫度(dù)信号(hào)輸入，另一(yī)個是(shì)接地(dì)連接。該傳感器(qì)有一(yī)個 ntc 元件，經(jīng)過專門校準，适用于(yú)低溫(wēn)條件。

uniair系統(tǒng)的應用并不局(jú)限于(yú)每個缸一個進(jìn)氣門的情(qíng)況。每(měi)個(gè)缸(gāng)兩個進氣(qì)門時，兩個(gè)進氣門可以被單獨(dú)驅動(dòng)，也(yě)可以用液壓(yā)或機械橋同時驅動(dòng)，如下(xià)圖所(suǒ)示，考慮(lǜ)到(dào)成本原(yuán)因(yīn)，推薦(jiàn)使用(yòng)液(yè)壓橋方(fāng)案。但是，相比而言，獨(dú)立驅動具(jù)有更大(dà)的(de)靈活(huó)性。

uniair工(gōng)作模式(shì)

uniair在氣門升程(chéng)和開啟斷面調節上都能達到(dào)很高的自由度。氣門(mén)最(zuì)大升程和最早開啟點(diǎn)由驅動系統的(de)凸輪型線确定(dìng)，最晚關(guān)閉(bì)點也(yě)受其(qí)所(suǒ)限(xiàn)。在凸(tū)輪型(xíng)線範圍内(nèi)，通過控制(zhì)電磁(cí)閥可(kě)以實現(xiàn)各(gè)種升程變化。總(zǒng)之就(jiù)是(shì)，根據發(fā)動機(jī)運行(háng)工況，可對(duì)氣門(mén)開啟(qǐ)、關閉(bì)時刻(kè)及氣(qì)門升(shēng)程作出最(zuì)優化調(diào)整(zhěng)。

1）全升程模式(shì)：

在凸(tū)輪軸的傳統方式(shì)控制下，氣門(mén)完(wán)全打(dǎ)開和(hé)關閉。在高發動機轉速下(xià)使用這種模式(shì)，以獲(huò)得最大發(fā)動機動(dòng)力(lì)。

2）氣門晚開(kāi)模式：

在啟動發動機(jī)和怠速(sù)運轉期(qī)間，延(yán)遲(chí)進(jìn)氣門(mén)的打(dǎ)開(kāi)。氣(qì)門打(dǎ)開(kāi)較短的時間(jiān)，并在較低升程中對(duì)進入氣缸的空氣量(liàng)提供(gòng)精确(què)的(de)控制。因(yīn)此，在怠速(sù)運轉(zhuǎn)時燃(rán)油經(jīng)濟性(xìng)得到了(le)改(gǎi)善。在冷啟(qǐ)動期間，僅(jǐn)少量(liàng)的冷空氣(qì)進入氣缸，這意(yì)味着發(fā)動機(jī)更(gèng)容易啟動。

3）氣門早關(guān)模式：

在低至中(zhōng)等發動機(jī)轉速期間激(jī)活。在凸輪軸(zhóu)輪廓(kuò)以正常(cháng)方(fāng)式關(guān)閉進(jìn)氣門之前(qián)，系統(tǒng)會以液壓(yā)方式關閉進(jìn)氣(qì)門。這将會減少(shǎo)泵氣損(sǔn)失，提高(gāo)發動(dòng)機(jī)輸(shū)出并(bìng)防止燃油(yóu)混合(hé)物意(yì)外回流到(dào)進氣口。

4）零升程模式(shì)：

在極(jí)低的發動機轉(zhuǎn)速和(hé)負(fù)載條件下，系(xì)統将(jiāng)會綜(zōng)合使用氣(qì)門晚開模(mó)式(shì)和氣門(mén)晚(wǎn)關模式，以便(biàn)實現穩定的燃燒。

相比機械系(xì)統，uniair系(xì)統能更加(jiā)靈活(huó)的(de)調整氣(qì)門升程曲(qǔ)線，除了在汽油發動(dòng)機上(shàng)，也可(kě)用于(yú)柴油發動(dòng)機。它(tā)不僅可(kě)以控制(zhì)氣門(mén)升程(chéng)連續可調，還支(zhī)持停缸以(yǐ)及hcci均質壓燃等(děng)更加(jiā)先進的發動機(jī)技術。