針對柴油發動機排放管理問題,伊頓現推出全新內部廢氣再循環(iEGR)技術。該技術可直接控制排氣系統的熱管理,幫助汽車制造商滿足嚴格的柴油發動機排放標準。
1伊頓iEGR新技術
旨在減少氮氧化物(NOx)和CO2排放的伊頓新技術促使了汽油機和柴油機能夠達到即將發布的排放法規要求。未來排放法規將帶來實際駕駛循環(RDE),測試過程變得更加苛刻,對控制NOx和CO2排放的技術要求也隨之提高,同時汽車制造商也需要對未來柴油發動機的應用前景和技術需求進行重新考慮。伊頓內部廢氣再循環(iEGR)技術直接控制柴油機排氣系統的熱管理,讓汽車制造商能夠滿足嚴格的法規要求。
發動機在任何工況下,iEGR跟液壓系統相比,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)污染物的廢氣從發動機排出,PM包括由碳、灰塵、金屬磨削粒、硫酸鹽和硅酸鹽構成的顆粒,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中,并水解為氨氣。氨和NOx流到選擇性催化還原系統(SCR)中,在發生化學反應后生成無害的氮氣和水。一般氣體溫度需達到250~500℃,才能正常發生反應。在一個駕駛循環下產生的NOx中有80 %是當SCR沒有在正常運行溫度下時產生的。內部EGR產生較熱的廢氣流,能夠加熱催化轉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。
與競爭系統不同,伊頓的iEGR技術在每個氣缸上配置了1個機電驅動的可變滾子搖臂(SRFF)。可選擇接觸或未接觸狀態來轉換搖臂從而控制驅動氣門。當搖臂在正常未接觸狀態時,凸輪軸主升程型線傳導給排氣門。iEGR副升程型線的凸輪在空轉而不進行傳導。當搖臂被驅動時,處在接觸狀態,并使空轉無效,兩種凸輪軸升程型線都傳導給排氣門。
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,提高了整個發動機的機械效率。這個應用在發動機氣門組件內減少了低摩擦功損失,因此改善了發動機的燃油經濟性。iEGR系統中的每個氣缸只安裝一個可變搖臂,而對于其它應用設計,如控制進氣門晚關(LIVC)、進氣門早關(EIVC)、氣缸停缸(CDA)技術以及進氣可變氣門升程(VVL)設計,每個氣缸需要多個可變搖臂,控制效果會更加顯著。
3機電驅動的優勢
伊頓研發的全新先進機電驅動技術替代了整個液壓驅動系統,電機可以將驅動軸旋轉至不同的位置。在單缸四氣門的直列發動機中,驅動軸能夠工作在四個不同的預定義搖臂組上,每個搖臂組作用在進氣門或者排氣門上。不同的驅動軸位置,可以驅動不同的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,同時也能保證發動機性能沒有減弱。在低于零下7℃溫度環境、并且在少于35 ms之內的驅動響應條件下,電子控制單元可以迅速完成軸旋轉到一個新的VVA型線的動作。
機電系統的另一個優勢是改善了在線診斷功能。其他驅動機構只能夠提供一個間接反饋給汽車電子控制單元,而這一機電驅動系統通過與氣門機構的組合,提供了更多輸入參數能夠讓制造商們用來開發不同的精準在線診斷策略。
除了電動機的快速驅動功能外,新的機電系統提供了更好的工作持續性,在發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,在發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生驅動壓力,這種情況會直接造成液壓VVA系統需要很長時間才能發揮其功能并為iEGR提供熱量,而伊頓系統卻能即刻提供必要功能, iEGR通過快速加熱排氣后處理系統,在冷起動時促進減少有害氣體排放。
4簡單的布置需要
一些競爭系統使用了包括電加熱器或更復雜的后處理系統,能夠即刻產生熱量或者捕獲大量的NOx排放。然而,這種方式增加了質量、復雜性和顯著的成本或摩擦功損失。
相反地,伊頓iEGR系統的氣門機構的組合部件的設計僅需要一個標準的12V電源,簡易地布置在發動機的缸蓋上,利用發動機產生的熱量增加溫度輸出,對排氣系統的熱管理提供額外的直接控制。伊頓iEGR技術為汽車制造商滿足全球排放法規提供了一個重要的手段。制造商和監管機構來說,對柴油機實際駕駛排放的擔憂,已經演變成一個熱點話題。,當前的法規允許制造商研發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。
當前的機電驅動系統對于VVA驅動技術方面是一個重大變革,但伊頓不會止步于此,為了將來VVA系統提供更多控制和功能,下一代的驅動系統已經在開發過程中。
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