关于对高效柴油机排气系统的热管理分析

针对柴油发动机排放管理问题，伊顿现推出全新内部废气再循环(iEGR)技术。该技术可直接控制排气系统的热管理，帮助汽车制造商满足严格的柴油发动机排放标准。

1 伊顿iEGR新技术

旨在减少氮氧化物（NOx）和CO2排放的伊顿新技术促使了汽油机和柴油机能够达到即将发布的排放法规要求。未来排放法规将带来实际驾驶循环（RDE），测试过程变得更加苛刻，对控制NOx和CO2排放的技术要求也随之提高，同时汽车制造商也需要对未来柴油发动机的应用前景和技术需求进行重新考虑。伊顿内部废气再循环（iEGR）技术直接控制柴油机排气系统的热管理，让汽车制造商能够满足严格的法规要求。

发动机在任何工况下，iEGR跟液压系统相比，都具有更出色的冷起动特性。柴油燃烧后带着NOx和颗粒物（PM）污染物的废气从发动机排出，PM包括由碳、灰尘、金属磨削粒、硫酸盐和硅酸盐构成的颗粒，在PM被柴油颗粒捕集器（DPF）捕获后，柴油废气处理液被喷到排气系统中，并水解为氨气。氨和NOx流到选择性催化还原系统（SCR）中，在发生化学反应后生成无害的氮气和水。一般气体温度需达到250~500℃，才能正常发生反应。在一个驾驶循环下产生的NOx中有80 %是当SCR没有在正常运行温度下时产生的。内部EGR产生较热的废气流，能够加热催化转化器到合适的运行温度，在活塞进气行程时稍微打开一个排气门将热废气直接从排气歧管中吸入气缸中，平均约有5%~15%的废气回到进气中。

与竞争系统不同，伊顿的iEGR技术在每个气缸上配置了1个机电驱动的可变滚子摇臂（SRFF）。可选择接触或未接触状态来转换摇臂从而控制驱动气门。当摇臂在正常未接触状态时，凸轮轴主升程型线传导给排气门。iEGR副升程型线的凸轮在空转而不进行传导。当摇臂被驱动时，处在接触状态，并使空转无效，两种凸轮轴升程型线都传导给排气门。

2低摩擦滚子

伊顿最新一代可变滚子摇臂的特征是对摩擦进行了改善。伊顿使用低摩擦的滚子代替在气门主升程或者副升程时使用的高摩擦滑块，提高了整个发动机的机械效率。这个应用在发动机气门组件内减少了低摩擦功损失，因此改善了发动机的燃油经济性。iEGR系统中的每个气缸只安装一个可变摇臂，而对于其它应用设计，如控制进气门晚关（LIVC）、进气门早关（EIVC）、气缸停缸（CDA）技术以及进气可变气门升程（VVL）设计，每个气缸需要多个可变摇臂，控制效果会更加显著。

3 机电驱动的优势

伊顿研发的全新先进机电驱动技术替代了整个液压驱动系统，电机可以将驱动轴旋转至不同的位置。在单缸四气门的直列发动机中，驱动轴能够工作在四个不同的预定义摇臂组上，每个摇臂组作用在进气门或者排气门上。不同的驱动轴位置，可以驱动不同的SRFFs组合，工程师可以采用不同的气门升程型线组合来减少排放，同时也能保证发动机性能没有减弱。在低于零下7℃温度环境、并且在少于35 ms之内的驱动响应条件下，电子控制单元可以迅速完成轴旋转到一个新的VVA型线的动作。

机电系统的另一个优势是改善了在线诊断功能。其他驱动机构只能够提供一个间接反馈给汽车电子控制单元，而这一机电驱动系统通过与气门机构的组合，提供了更多输入参数能够让制造商们用来开发不同的精准在线诊断策略。

除了电动机的快速驱动功能外，新的机电系统提供了更好的工作持续性，在发动机熄火工况甚至起动前都能够工作。依靠液压支持EGR或者其他VVA功能的系统，在发动机冷起动工况下并不能工作。因为在冷工况液压油很难形成必要的黏度，从而在达到特定温度之前无法产生驱动压力，这种情况会直接造成液压VVA系统需要很长时间才能发挥其功能并为iEGR提供热量，而伊顿系统却能即刻提供必要功能， iEGR通过快速加热排气后处理系统，在冷起动时促进减少有害气体排放。

4 简单的布置需要

一些竞争系统使用了包括电加热器或更复杂的后处理系统，能够即刻产生热量或者捕获大量的NOx排放。然而，这种方式增加了质量、复杂性和显著的成本或摩擦功损失。

相反地，伊顿iEGR系统的气门机构的组合部件的设计仅需要一个标准的12V电源，简易地布置在发动机的缸盖上，利用发动机产生的热量增加温度输出，对排气系统的热管理提供额外的直接控制。伊顿iEGR技术为汽车制造商满足全球排放法规提供了一个重要的手段。制造商和监管机构来说，对柴油机实际驾驶排放的担忧，已经演变成一个热点话题。，当前的法规允许制造商研发的汽车在可控的工况下通过排放认证，却未能满足实际工况标准。

当前的机电驱动系统对于VVA驱动技术方面是一个重大变革，但伊顿不会止步于此，为了将来VVA系统提供更多控制和功能，下一代的驱动系统已经在开发过程中。