对阀门驱动系统日益增长的需求

有句名言:“需要是发明之母。”这对于发动机技术来说当然是正确的,它的发明只是为了满足需求,而现在对于气门驱动系统更是如此,因为它们有助于满足日益增长的提高燃油经济性和减少尾气排放的需求。

并不是说可变阀门驱动(VVA)是一个全新的发明。事实上,双位置可变气门系统是雅各布的第一个发动机制动器的核心,传奇的杰克制动器,在1961年投入使用!从那时起,改变的并不是利用气门正时或驱动来获得某种好处的原理,而是如何执行以及在发动机循环中的什么位置。不同的阀门驱动策略和技术现在被用来满足不同的需求。

近年来,雅各布斯针对中、重型发动机的一系列新技术的引入,体现了这种多样化。全柔性VVA主动减压技术(ADT)气缸失活(CDA),以及高功率密度(HPD)发动机制动在其主要目标和策略上是不同的。然而,这些技术确实共享经过数百万英里验证的硬件和组件,而且在提高燃油经济性和降低排放方面也有共同的能力。

经济效益和排放效益有时是雅各布斯技术的主要目标,有时是除了提供其他优势之外的额外奖励,但总是值得拥有的。这种提供双重好处的能力使Jacobs的技术解决方案与众不同。尽管有广泛采用的技术可以提高燃油经济性,也有广泛采用的技术可以降低排放量,但雅各布斯的这两项技术同时实现是不寻常的。

这一点很重要,因为需要更节能的方法来减少氮氧化物(NOx)的排放。发动机制造商通常通过采用冷却废气再循环(EGR)和选择性催化还原(SCR)来满足EPA 2010和EU6排放法规,但这两种解决方案都有缺点。EGR降低排气温度以降低氮氧化物,但为了在将废气送回发动机之前冷却它,它必须经过大量的管道和热交换器。这些部件存在长期可靠性问题。如果不使用适当水平的EGR,就会产生过量的颗粒物,加速柴油颗粒过滤器的堵塞。

SCR系统向SCR催化剂上注入少量氨(NH3)和水溶液(Diesel排气液- DEF)。只有当SCR催化剂升温到200⁰C左右时,才能做到这一点。发动机校准会迫使发动机在某些预热模式下低效率运行,以使可控硅系统达到工作温度。这种效率低下损害了燃油经济性。购买DEF液体是卡车车主的另一项支出,可以被认为是车辆“燃油经济性”的一部分。

此外,如果后处理系统温度不高或不能完全转换所有DEF,则从排气管排出氨气时可能会发生“氨气滑移”。

可控硅系统的燃料使用是最大的,当发动机从冷启动或后处理冷却在低负荷运行,并需要加热回来。这些正是监管机构现在所关注的情况。到2024年,加州空气资源委员会计划收紧低负荷驱动循环的氮氧化物排放规定,预计欧洲和中国的监管机构不久后也将收紧它们的规定。

这意味着需要一种技术,能够迅速将热量引入后处理系统,然后在不影响燃料消耗的情况下保持系统的热度。理想情况下,废气热管理技术不仅应该为后处理提供热量,还应该让车辆有更好的燃油经济性。这两个目标曾经看起来是相互排斥的,但Jacobs经过充分验证的VVA和CDA技术表明,这两个目标可以同时实现。