对气门驱动系统的需求不断增长

众所周知,“需求是发明之母”。这条真理适用于发动机技术,因为它是在需求的驱动下才被发明出来的。如今,这条真理也适用于气门驱动系统,因为它们有助于满足对提高燃油经济性和减少尾气排放日益增长的需求。

并不是说可变气门驱动(VVA)是一项全新的发明。实际上,双位置可变气门系统是Jacobs发布的首款发动机制动器(享有盛名的Jake Brake)的核心,Jake Brake已在1961年投入使用!之后发生的变化与利用气门正时或驱动以获得某种好处这一原则无关,而是涉及如何执行以及在发动机循环的哪个点执行。现在采用了不同的气门驱动策略和技术来满足不同的需求。

近年来,在针对中型和重型发动机推出的一系列新型Jacobs技术中已经看到了这种多样性。全可变气门驱动(VVA)主动减压技术(ADT)气缸停缸(CDA)以及高功率密度(HPD)发动机制动的主要目的和策略各不相同。但是,这些技术确实共用着经过数百万里程验证的硬件和部件,并且还具有提高燃油经济性和降低排放的相同能力。

燃油经济性和降低排放的优点有时是Jacobs技术的主要目标,有时是在某些其他优势之外提供的额外好处,但始终值得拥有。这种提供双重优势的能力使Jacobs的技术解决方案脱颖而出。尽管存在被广泛采用的可提高燃油经济性的技术,以及被广泛采用的可降低排放的技术,但Jacobs在同时实现这两个目标上独树一帜。

这很重要,因为减少氮氧化物(NOx)排放需要更省油的方法。发动机制造商通常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,但是这两种解决方案都各有缺点。EGR通过降低排气温度来减少NOx,但是为了在将排气送回到发动机之前对其进行冷却,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方面的问题。如果未使用适当水平的EGR,则会产生过多的颗粒物,从而加速柴油颗粒过滤器的堵塞。

SCR系统将少量的氨(NH3)和水溶液(柴油机尾气处理液-DEF)注入SCR催化剂。仅在SCR催化剂加热到200 ⁰C左右时才能执行此操作。发动机校准可能会迫使发动机在某些预热模式下低效运行,以使SCR系统达到工作温度。这种低效运行会牺牲燃油经济性。购买柴油机尾气处理液是卡车车主的另一笔费用,可被视为车辆“燃油经济性”的一部分。

此外,如果后处理系统未达到相应温度或未完全转换所有DEF,则在氨气从排气管排出的地方会发生“氨气泄漏”。

当发动机冷启动或者在低负荷运行期间后处理系统冷却并且需要重新加热时,SCR系统对燃料的使用量达到最大。这些正是监管机构眼下关注的问题。到2024年,加州空气资源委员会(CARB)计划加强针对低负荷驾驶循环的氮氧化物排放法规,欧洲和中国的监管机构不久之后预计也会加强各自的法规。

这意味着需要一种可以快速将热量带入后处理系统,从而使系统保持热量但又不损害燃油经济性的技术。理想情况下,排气热管理技术不仅应为后处理系统提供热量,还应使车辆具有更好的燃油经济性。这两个目标曾经看似相悖,但是Jacobs久经考验的VVA和CDA技术表明这两者可以同时实现。