现代柴油机热管理的重要性

在大多数关键市场,引入非常严格的尾气排放限制,如Euro VI和EPA 2015,或Tier 4 Final法规,导致了一些重大挑战。该立法旨在减少废气中已知对人体健康非常有害的关键化合物,主要是氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)。氮氧化物和一氧化碳除了直接对健康有害外,还有形成地面臭氧O3的进一步负面影响。

重型汽车的情况不同于乘用车,因为发动机的测试比乘用车发动机市场更苛刻的负载循环。WHDC[1]测试周期包括在满载时花费的更多时间、一个高瞬态周期和一些冷启动测试。而乘用车测试目前是在NEDC[2]驾驶周期进行的,其中NEDC并不是一个特别苛刻的驾驶周期。未来乘用车排放测试将采用更有代表性的RDE测试程序[3]。几项研究表明,在现实世界的条件下,重型汽车比乘用车更符合排放限制规定。更不用说目前(2015年12月)关于乘用车排放未能达到现实世界驾驶条件下的监管限制的争议。即使不考虑这可能作弊,乘用车和一定程度上的重型排放标准允许真正的和合法的使用排放的可能性明显不同的法律规定由于引擎加载地图的非常有限的区域覆盖的要求测试。

那么为什么良好的热管理对现代柴油发动机很重要呢?

选择控制柴油排放的方法被称为选择性催化还原或简称SCR。SCR包括将尿素(AdBlue)的细雾喷洒到热排气流中,在催化剂的存在下与氮氧化物发生反应,将其减少为危害较小的化合物。

为了让SCR反应工作,废气必须高于一定的温度,否则不会发生还原。当排气温度较低时,重型发动机将有替代控制策略,通过改变发动机正时和重新计算回发动机的废气量来减少立法规定的排放。还可能有其他控制动作,包括通过控制襟翼或其他装置来产生较高的排气背压,以提高排气温度,在某些情况下,燃料甚至直接在排气中燃烧,以提高系统温度。所有这些方法都对燃料消耗有负面影响,在减少氮氧化物排放方面通常不如SCR系统有效。所以它们有不良的副作用,应该避免。

还有一个因素是,这些现代发动机除了SCR陷阱外,通常还会配备排气微粒过滤器(DPF)。颗粒物过滤器和SCR陷阱都位于排气流中,会被来自发动机的过量烟尘和微粒堵塞。消除堵塞的发动机控制策略被称为再生,包括使DPF和SCR变得非常热,以清除并再生它们。最终,DPF会变得非常阻塞,只能通过从车辆上移除来清理。从车辆使用者的角度来看,这是一组不受欢迎的副作用。

因此,保持发动机在正确的温度,以帮助优化废气温度,现在甚至比以前更加关键。冷运行的发动机会对燃油消耗、尾气排放产生负面影响,并导致DPF堵塞和清洗的频率更高。

滚球体育app最新版热心的风扇微混合系统被证明是这些现代低排放发动机的巨大利益。滚球体育app最新版与传统技术相比,AVID的电风扇和专有控制系统技术有助于确保发动机更快地达到正确的工作温度,即使在高度瞬变的驾驶条件下也能保持正确的工作温度。这对于传统的重型发动机冷却系统来说是不可能的,即使是那些与液压或磁离合器控制系统由于无法管理独立风扇转速的发动机转速和目标所需的冷却空气流动的地方才需要独立控制发动机冷却液温度和增压空气温度和多变量控制算法。

主发动机冷却剂泵的电气化也提供了一个改善发动机热管理的机会。众所周知,这种方法可以提高效率,但在NEDC循环中,当油耗低于1%时,效益微乎其微。然而,AVID已滚球体育app最新版经多次证明,在真实驾驶条件下,该系统带来的好处要大得多,再加上进一步提高发动机预热和操作温度控制的可能性,以及尽可能减少在冷地图上花费的时间,新的测试系统带来的好处是显而易见的。滚球体育app最新版狂热可以供应定制电泵解决方案在12V, 24V和48V。

液体或间接冷却增压空气冷却系统(LCCAC, WCCAC)要求电动冷却剂泵并设有二次低温冷却回路。这些系统由于能够改善发动机瞬态响应(减少发动机进气系统体积的可能性)以及比传统的空气对空气系统更精确地控制进气温度而受到青睐。改善瞬态响应可以简单地抵消冷运行引擎图的负面影响。

还应该注意的是,这不是柴油燃料的具体问题,如在媒体报道,但更多的是柴油发动机循环,在高压和高温下燃烧燃料,正是在这些高温和高压下,有害的化合物才会产生,但不幸的是,这也是使柴油发动机高效的原因。现代的高压缩比、涡轮增压直喷汽油发动机也面临着类似性质的尾气排放的挑战,原因也是相同的。

[1] WHDC测试

[2] NEDC测试

[3] RDE测试

SCR过程总结