全可變氣門系統能(néng)夠(gòu)實現氣門(mén)正時、開啟持續期和升程(chéng)的連續可變，通過優化各(gè)個工況下的氣門升程狀态，從而改善發動機的燃油經濟性，提高輸出扭矩，降(jiàng)低排放污染(rǎn)物等(děng)。

UniAir系統也可以看作是一種VVT/VVL技(jì)術(shù)，隻不過機械結(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，這樣不僅可以有效降低發動(dòng)機的體積和重量(liàng)，還可以(yǐ)實現發動機氣(qì)門相位和升程的連續控制調(diào)節。

UniAir系統最早由德國Schaeffler集團(tuán)在2001年開發，後來與菲亞特合作開發(fā)（Schaeffler稱之為UniAir,菲(fēi)亞特稱之為MultiAir），在經過長達(dá)七年的試(shì)驗、驗證後(hòu)，最終于2009年(nián)形成了商品化(huà)，在阿爾法MiTo1.4 MultiAir車型上首次亮(liàng)相，目前Multiair系統已發(fā)展至第三代(最新(xīn)菲亞特1.3T發動機）,除了菲亞(yà)特動力，在捷豹路虎的Ingenium系列發動機發動機上也有應用。

UniAir結構(gòu)及原理

典型的UniAir結構

典型的UniAir結構如上圖所示。UniAir安(ān)裝在凸輪軸和氣門之間，凸(tū)輪軸作用(yòng)于搖臂，搖臂作用于給(gěi)高壓腔(qiāng)⑥加壓的泵體④。根據電磁閥⑤的位置，油壓通(tōng)過活(huó)塞作用于氣門或油壓減小流向中壓腔③和儲壓腔①。通過(guò)調整電磁閥位置，使氣門暫時與凸(tū)輪位置解(jiě)耦；再通高壓腔的(de)不同壓力水平，來實現氣門升程可變。出于能量考慮，一部分中壓腔的(de)機油流入儲壓腔①。發動機潤滑油路為UniAir供油系統②供油(yóu)。

高壓腔壓力下(xià)降後，氣門彈簧關閉(bì)氣門。在打開氣門的活塞導管上(shàng)，有一些小孔來控制機油流(liú)量，從(cóng)而起到制(zhì)動⑦作用。

另外，為了補償随溫度變(biàn)化的機(jī)油粘度導緻的(de)液壓效應。需要一個溫度傳感器。所有控制UniAir需要(yào)的其他參數(shù)，如凸輪軸轉速，由發動機(jī)現有的傳感器提供。

1）電磁閥

電(diàn)磁閥

電磁閥具(jù)有由 PCM 提供的專用電(diàn)源和接地，并且用脈寬調(diào)制(PWM) 控制方式來(lái)調節其位置。為了讓電磁閥快速動作，舍弗勒(lè)開發了一(yī)種具(jù)有最小可能(néng)的電流(liú)要求的特殊工(gōng)作策略。這導緻電流波形分為幾(jǐ)個階段。

靜止時，電(diàn)磁閥處沒有電(diàn)流供應(yīng)，并且(qiě)處(chù)于打開位(wèi)置。在激活的(de)第(dì)一個階段(duàn)，電磁閥得(dé)到電流供應，在此階段，電流會讓電(diàn)磁閥預先磁化，但是不會(huì)讓(ràng)其動作(zuò)。為了确保快速(sù)準确(què)地完成通電程序，在确切的開關時刻，将(jiāng)會對其施加增大的電流。該時刻由 PCM 根據(jù)當前(qián)工作(zuò)條件的傳(chuán)感器輸入确定。在電(diàn)磁閥完全激活後，電流會減少至保持電流，該電流将(jiāng)電磁閥保持在關(guān)閉位置。根據工作條件，PCM 軟件将會再(zài)次控制電磁閥打開的時間點，在這(zhè)一時刻，系統将會完全斷開保持電(diàn)流。

2）制動單(dān)元

制動單元(yuán)是一個從動缸，用于通(tōng)過液壓氣門間隙調節元件将泵的液壓壓力轉換為進氣門(mén)的移動。制動單元的設計不僅能(néng)夠控(kòng)制氣門的關閉，而且還(hái)能夠提供極快的打開速(sù)度，這是因為在打開階段，系統使用止回閥來旁通該單(dān)元的制動元件。

3）機油溫度傳感器

機(jī)油溫度(dù)傳感器

機(jī)油溫度傳感器位于UniAir單元上，用于(yú)将高壓油的溫度反饋給PCM。PCM 利用(yòng)此信息确定機油粘度，并(bìng)在 -40°C (-40°F) 至 150°C (302°F) 的寬發動機溫度範圍(wéi)内實現準确的電磁(cí)閥開關時間(jiān)補償。該傳(chuán)感器有一(yī)個兩針接頭，一個針腳向 PCM 提(tí)供溫度(dù)信号(hào)輸入，另一個是接地連接。該傳感器有一(yī)個 NTC 元件，經過專門校準(zhǔn)，适用于低溫條件。

UniAir系統的應(yīng)用并不局限于每個(gè)缸一個進(jìn)氣門的情況。每個缸兩個進氣門時，兩個(gè)進氣門可以被單獨(dú)驅動，也可以用液壓或機械橋同時驅動，如下(xià)圖所(suǒ)示(shì)，考慮到成本原因(yīn)，推薦使用液壓橋方(fāng)案。但是(shì)，相比而言，獨立驅動具(jù)有更大的靈活性。

UniAir工作模式

UniAir在(zài)氣門升程和開啟(qǐ)斷面調(diào)節上都能達到很高的自由度。氣門最大升程和(hé)最早開啟點由驅(qū)動系統的凸輪型線确定，最晚關閉點也受其所限。在凸輪型線範圍内，通過控制電磁閥(fá)可(kě)以實現各(gè)種升程變化。總之就是(shì)，根據發動機運行工況，可對氣門開啟、關閉時刻及氣(qì)門升程作出最優化調整。

1）全升程模式：

在凸輪軸的傳(chuán)統方式控制下，氣門完全打開和(hé)關閉。在高發動機轉速下使用這種模式，以獲得最大發動機動力。

2）氣門晚(wǎn)開(kāi)模式：

在啟動發(fā)動機和怠速運轉期間，延(yán)遲進氣門的打開(kāi)。氣門打開較(jiào)短的時間(jiān)，并在較低(dī)升程中對進入氣缸的空氣量提供精确的控制。因此，在怠速運轉時燃油經濟性得到了改善。在冷啟動期間，僅少量的冷空氣進入氣缸，這意味着發動機更容易啟動。

3）氣門早關模式：

在低(dī)至中等發動(dòng)機轉速期間激活(huó)。在凸輪軸輪廓以正常方式關閉進氣門之前，系統(tǒng)會以液壓方式關閉進氣門。這将會減(jiǎn)少泵氣損失，提高(gāo)發動機輸出并防止燃油混合物意(yì)外回流到進氣口。

4）零升程模式(shì)：

在極低的發動機轉(zhuǎn)速和負載條件下(xià)，系統将會綜(zōng)合使(shǐ)用氣門晚開模式(shì)和氣門(mén)晚關模式，以便實現穩定的燃燒。

相比機械系統，UniAir系統能更加靈活(huó)的調整氣門升程曲(qǔ)線，除了在汽油(yóu)發動機上，也可用于柴油(yóu)發動機。它(tā)不僅可以控制(zhì)氣門升程連續可調，還支持停缸以及HCCI均質壓燃(rán)等更加先進的發動機技術。