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卡特彼勒发动机即将采用ACERT技术

卡特彼勒发动机即将采用ACERT技术

作者:  来源:  发布时间:2007-09-10  人气: 加入收藏
在ConExpo—Con/Agg 2002 技术 论坛 上,卡特彼勒公司首次向非路用车辆行业透露了AC—ERT技术。ACERT是Advanced
COmbustions Emissions Reduc—ti皿Techn010gy(先进的燃烧废气减除技术)的缩写,它是近来世界 发动机 市场中热门技术话题之一。当柴油机行业的大部分制造商还在用废气再循环(E—GR—exhaust gas recirculation)作为满足即将实施的排放规定的主要技术手段时,卡特彼勒却宣布放弃EGR而转向ACERT,并计划于2003年中期首先用于路用车辆市场。卡特彼勒同时声称有把握在这个技术平台上开发出新型柴油发动机系列,以适应将于2002年10月实行的新发动机排放标准。
这就引起了一轮关于卡特被勒和其它路用发动机制造商若不能在要求的期限内准备好,将会支付什么排放罚金的猜测与争论。不服从标准的代价似乎已经确定(见附件)。但是这些条款如何实施?特别是EPA(美国联邦环境保护局)称之为“有问题的”辅助排放控制装置,法院、制定规章的机构和发动机制造商仍在对其进行分类,而且这些机构对许多问题都有明显的不同意见。有些用户已公开声称在这一切问题都解决以前,不再购入任何新的发动机。
由于路用发动机处于这样一种不确定的情况,卡特彼勒在路用ACERT已开始进行现场试验时,同时宣布将ACERT用于非路用车辆发动机。很明显,卡特已准备将这一技术应用于它生产的大多数发动机 产品 上。首先,卡特彼勒将ACERT用于223.8~559.5kW(300~750HP)、7~16L的非路用发动机上,为将于2005年实行的该功率范围的非路用发动机排放标准作准备(175~750HP非路用发动机排放的Tire3规章于2006年实施)。该公司还声称,如果对559.5kW(750HP)以上发动机的排放规定制订出来,也将沿用ACERT技术。
研究发现,7L以下的自然吸气式发动机上采用ACERT技术得不到预期的排放效果。但对7L以下的涡轮增压柴油机,若采用HiUI( 液压 电子控制的喷油单元)系统,应用是成功的。该公司不会对间接喷油的柴油机应用ACERT,这些发动机都是56.0kW(75HP)以下的。
卡特彼勒承认,改用AC—ERT需要大量开发费用,必定使产品成本增加,价格提高。但增加的成本可以从降低发动机运行成本以及优良的燃油经济性方面得到补偿。
ACERT究竟是怎么一回事?据卡特彼勒发言人介绍,ACERT总体说来就是将下列要素与现有的发动机结构相 综合 的一个系统。它们是:
·一台新型电子控制模块(ECM)形式的、功能强大得多的开环发动机控制器;
·一套新一代的极其灵活的HEUI燃油系统;
·气缸气门的控制;
·先进的空气系统,包括可变几何形状或可根据废气调节的涡轮 增压器 ;
·后处理技术,具体是一种非路用氧化催化剂和一种路用氧化催化剂与去Nox催化剂。
卡特彼勒发言人还介绍说,关键是我们不再就单个的部件来解决排放问题,而是集中研究并系统地解决,优化燃油供给、空气供给、燃烧过程和排气的后处理;我们可以很容易地采取一些权宜方法来达到我们的排放目标;但是我们选择了继承我们的传统,即向客户提供显著的价值:追求一个可以相对长期延续的技术方法,并且能使我们的客户更容易地过渡到近于零排放的发动机。
传统的柴油机采用开环控制系统,控制4个简单参数以达到排放要求。因为改变这些参数的机会有限就限制了系统优化的机会,通常每个燃烧周期内只有一次。而ACERT可有效地提供无限的控制参数,在一个燃烧周期内可以改变几个控制参数。因此能够在燃烧周期内对每一运行点优化而达到最佳燃烧过程,以获得希望的排放。具体地说,新的HEM系统可以极其精密地控制喷油次数、每次的喷油正时、每次的喷油量,以及喷油压力。
ACERT的另一关键是用于发动机的氧化催化剂按非路用Tier 3规章所规定的燃油进行优化。也就是说,不论最终颁布路用或非路用柴油机所用燃油的含硫量是多少,ACERT都能有效地工作。卡特彼勒把这点称为一项真正的突破。
虽然ACERT的内涵都是重大的技术革新,但发动机硬件都是卡特彼勒久经考验的部件与系统。重要的耐磨部件工作温度和压力都在既定的卡特彼勒设计参数范围内,ACERT本身没有任何会影响到机器部件耐久性和耐磨性的机理。具体举例,新ECM(电子控制模块)看上去至少比当前使用的各种ECM功能强大四倍。它所包含的一个微处理器,各种电子驱动器和发动机传感器都是久经考验的部件,再加上新的ACERT专用 软件
关于后处理,卡特彼勒使用的氧化催化剂具有更好的HC(六氯乙烷)控制,能更好地适应Tier 3NMHC+Nox标准。该公司还改进了气门控制,但是对外仅神秘地说它将与气缸盖成为一体。活塞顶部几何形状也经过优化,使燃烧效率提高。ACERT另一个关键环节是卡特彼勒采用了2001年初在C9型柴油机上首次使用的变量高压油泵,为HEUI燃油系统提供动力。
ACERT还没有形成产品投放市场,因此卡特彼勒不愿透露更多的细节。世界发动机制造行业正处于一个不同的制造商采用不同技术的新时代,这一点是可以理解的。

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