關(guān)于對高效柴油機排氣系統(tǒng)的熱管理分析

針對柴油發(fā)動機排放管理問題，伊頓現(xiàn)推出全新內(nèi)部廢氣再循環(huán)(iEGR)技術(shù)。該技術(shù)可直接控制排氣系統(tǒng)的熱管理，幫助汽車制造商滿足嚴格的柴油發(fā)動機排放標準。

1伊頓iEGR新技術(shù)

旨在減少氮氧化物（NOx）和CO2排放的伊頓新技術(shù)促使了汽油機和柴油機能夠達到即將發(fā)布的排放法規(guī)要求。未來排放法規(guī)將帶來實際駕駛循環(huán)（RDE），測試過程變得更加苛刻，對控制NOx和CO2排放的技術(shù)要求也隨之提高，同時汽車制造商也需要對未來柴油發(fā)動機的應(yīng)用前景和技術(shù)需求進行重新考慮。伊頓內(nèi)部廢氣再循環(huán)（iEGR）技術(shù)直接控制柴油機排氣系統(tǒng)的熱管理，讓汽車制造商能夠滿足嚴格的法規(guī)要求。

發(fā)動機在任何工況下，iEGR跟液壓系統(tǒng)相比，都具有更出色的冷起動特性。柴油燃燒后帶著NOx和顆粒物（PM）污染物的廢氣從發(fā)動機排出，PM包括由碳、灰塵、金屬磨削粒、硫酸鹽和硅酸鹽構(gòu)成的顆粒，在PM被柴油顆粒捕集器（DPF）捕獲后，柴油廢氣處理液被噴到排氣系統(tǒng)中，并水解為氨氣。氨和NOx流到選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）中，在發(fā)生化學反應(yīng)后生成無害的氮氣和水。一般氣體溫度需達到250~500℃，才能正常發(fā)生反應(yīng)。在一個駕駛循環(huán)下產(chǎn)生的NOx中有80 %是當SCR沒有在正常運行溫度下時產(chǎn)生的。內(nèi)部EGR產(chǎn)生較熱的廢氣流，能夠加熱催化轉(zhuǎn)化器到合適的運行溫度，在活塞進氣行程時稍微打開一個排氣門將熱廢氣直接從排氣歧管中吸入氣缸中，平均約有5%~15%的廢氣回到進氣中。

與競爭系統(tǒng)不同，伊頓的iEGR技術(shù)在每個氣缸上配置了1個機電驅(qū)動的可變滾子搖臂（SRFF）?？蛇x擇接觸或未接觸狀態(tài)來轉(zhuǎn)換搖臂從而控制驅(qū)動氣門。當搖臂在正常未接觸狀態(tài)時，凸輪軸主升程型線傳導(dǎo)給排氣門。iEGR副升程型線的凸輪在空轉(zhuǎn)而不進行傳導(dǎo)。當搖臂被驅(qū)動時，處在接觸狀態(tài)，并使空轉(zhuǎn)無效，兩種凸輪軸升程型線都傳導(dǎo)給排氣門。

2低摩擦滾子

伊頓最新一代可變滾子搖臂的特征是對摩擦進行了改善。伊頓使用低摩擦的滾子代替在氣門主升程或者副升程時使用的高摩擦滑塊，提高了整個發(fā)動機的機械效率。這個應(yīng)用在發(fā)動機氣門組件內(nèi)減少了低摩擦功損失，因此改善了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。iEGR系統(tǒng)中的每個氣缸只安裝一個可變搖臂，而對于其它應(yīng)用設(shè)計，如控制進氣門晚關(guān)（LIVC）、進氣門早關(guān)（EIVC）、氣缸停缸（CDA）技術(shù)以及進氣可變氣門升程（VVL）設(shè)計，每個氣缸需要多個可變搖臂，控制效果會更加顯著。

3機電驅(qū)動的優(yōu)勢

伊頓研發(fā)的全新先進機電驅(qū)動技術(shù)替代了整個液壓驅(qū)動系統(tǒng)，電機可以將驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)至不同的位置。在單缸四氣門的直列發(fā)動機中，驅(qū)動軸能夠工作在四個不同的預(yù)定義搖臂組上，每個搖臂組作用在進氣門或者排氣門上。不同的驅(qū)動軸位置，可以驅(qū)動不同的SRFFs組合，工程師可以采用不同的氣門升程型線組合來減少排放，同時也能保證發(fā)動機性能沒有減弱。在低于零下7℃溫度環(huán)境、并且在少于35 ms之內(nèi)的驅(qū)動響應(yīng)條件下，電子控制單元可以迅速完成軸旋轉(zhuǎn)到一個新的VVA型線的動作。

機電系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是改善了在線診斷功能。其他驅(qū)動機構(gòu)只能夠提供一個間接反饋給汽車電子控制單元，而這一機電驅(qū)動系統(tǒng)通過與氣門機構(gòu)的組合，提供了更多輸入參數(shù)能夠讓制造商們用來開發(fā)不同的精準在線診斷策略。

除了電動機的快速驅(qū)動功能外，新的機電系統(tǒng)提供了更好的工作持續(xù)性，在發(fā)動機熄火工況甚至起動前都能夠工作。依靠液壓支持EGR或者其他VVA功能的系統(tǒng)，在發(fā)動機冷起動工況下并不能工作。因為在冷工況液壓油很難形成必要的黏度，從而在達到特定溫度之前無法產(chǎn)生驅(qū)動壓力，這種情況會直接造成液壓VVA系統(tǒng)需要很長時間才能發(fā)揮其功能并為iEGR提供熱量，而伊頓系統(tǒng)卻能即刻提供必要功能， iEGR通過快速加熱排氣后處理系統(tǒng)，在冷起動時促進減少有害氣體排放。

4簡單的布置需要

一些競爭系統(tǒng)使用了包括電加熱器或更復(fù)雜的后處理系統(tǒng)，能夠即刻產(chǎn)生熱量或者捕獲大量的NOx排放。然而，這種方式增加了質(zhì)量、復(fù)雜性和顯著的成本或摩擦功損失。

相反地，伊頓iEGR系統(tǒng)的氣門機構(gòu)的組合部件的設(shè)計僅需要一個標準的12V電源，簡易地布置在發(fā)動機的缸蓋上，利用發(fā)動機產(chǎn)生的熱量增加溫度輸出，對排氣系統(tǒng)的熱管理提供額外的直接控制。伊頓iEGR技術(shù)為汽車制造商滿足全球排放法規(guī)提供了一個重要的手段。制造商和監(jiān)管機構(gòu)來說，對柴油機實際駕駛排放的擔憂，已經(jīng)演變成一個熱點話題。，當前的法規(guī)允許制造商研發(fā)的汽車在可控的工況下通過排放認證，卻未能滿足實際工況標準。

當前的機電驅(qū)動系統(tǒng)對于VVA驅(qū)動技術(shù)方面是一個重大變革，但伊頓不會止步于此，為了將來VVA系統(tǒng)提供更多控制和功能，下一代的驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)在開發(fā)過程中。