伊顿在排放技术领域取得新突破
08 一月 2025
伊顿公司对当前和未来的减排技术进行了回顾，并提出了排放法规方法可能发生变化的计划。
伊顿公司拥有庞大的产品组合，几乎涵盖所有电力应用，从储能系统到备用电源和车辆传动系统。
伊顿公司先进技术总监米哈伊·多罗班图博士在最近接受PPI采访时解释说，过去15年来，他所在部门开展的几乎所有项目都与减少发动机排放有关。这些项目主要集中在二氧化碳和氮氧化物排放上，旨在减少这些温室气体对气候和空气质量的影响。
“我们突然推出这些排放解决方案并非偶然，”多罗班图说道。“如果在流程初期就着手解决排放问题，那么15年后我们拥有如此丰富的技术组合，以及嵌入这些技术的产品，旨在解决发动机排放问题，也就不足为奇了。”
无论是乘用车还是商用车，伊顿都能提供完整的减排解决方案——就乘用车而言，最新推出的产品旨在支持混合动力和纯电动动力系统的开发。
从商用车的角度来看，减排计划的重点是柴油内燃机（IC）和改进现有技术。
Dorobantu：“在传统的柴油领域，曾出现过一系列试图同时解决二氧化碳和氮氧化物排放问题的技术。但这其中存在权衡。想要减少氮氧化物排放，就需要提高发动机运行温度，但这会产生更多的二氧化碳。反过来，如果想要提高运行效率并减少二氧化碳排放，则会产生更多的氮氧化物。”
为了打破这种传统模式，伊顿公司近期推出了用于尾气后处理系统的独立式加热装置。这些加热器能够快速将系统中的催化剂部分加热到工作温度（即使发动机仍处于冷态），从而帮助系统更高效地处理并减少尾气中的氮氧化物。
“这套系统有助于解决柴油发动机臭名昭著的冷启动问题，因为柴油发动机在冷启动时排放的污染物最多，”多罗班图解释说。“而且它非常经济，能够合理利用车辆的电力系统，而不是燃烧更多燃料。”
首先，该系统旨在应对加州新的氮氧化物排放法规，该法规要求2024款重型卡车实现75%的减排量，到2027年这一比例将提高到90%。
多罗班图表示，催化剂加热器的研发工作早在2017年就开始了，比这些超低氮氧化物排放标准的出台早了相当长一段时间。“我们意识到了社会的发展方向，所以我们很清楚未来需要什么，”他补充道。
阀门驱动
Dorobantu 继续解释说，虽然伊顿已经拥有一系列旨在解决柴油发动机二氧化碳排放的技术，但下一代“工具箱”产品即将推出，这将进一步减少相关的温室气体排放。
混合历史
2007年，联邦快递举办了一场竞赛，旨在寻找最适合中型卡车的混合动力系统。伊顿公司赢得了最高奖项，并由此推出了该公司首个商用车辆混合动力系统。
“当时，4千瓦时的电池算是很大的电池了，”米哈伊·多罗班图解释说。“它搭配的电机尺寸也同样很大。我们当时认为，电池用个五六年就需要更换，但这些卡车（2007年至2014年间生产的）现在还在路上跑。”
多罗班图接着指出，除了中国以外，其他市场对这款电池组2万美元的售价过于昂贵，因为中国有补贴政策支持减排技术。这使得伊顿公司得以继续研发该系统，并进一步降低排放。
“你知道，混合动力系统是一个完整的组件生态系统，”他补充道。“甚至你的驾驶方式，比如保持发动机排气温度恰到好处，都是成功混合动力策略的一部分。”
“我们在乘用车汽油发动机上做了很多气门驱动方面的研究，但花了十年时间才弄明白如何将这项技术应用于大排量柴油发动机。汽车发动机的缸内压力要低得多，燃烧正时是由火花塞精确控制的，而不是像汽油发动机那样采用压燃式点火。因此，有很多差异需要解决。”
本质上，柴油发动机在特定转速范围内效率极高，但一旦超出这个狭窄的范围，效率就会迅速下降。伊顿的阀门驱动技术通过调整燃烧循环，使其保持在最佳效率区间内，从而扩展了效率范围。此外，该技术还包括可变气门正时和其他一些功能，这些功能结合起来使得整个系统相当复杂。
“这套系统包括硬件和软件两方面的改进，”多罗班图说道。“要调整气门正时，就必须能够改变凸轮轴轮廓，但最终决定最佳调整时机的却是软件。我们希望提高效率，但又不希望因此产生不必要的氮氧化物。”
发动机辅助制动系统（在美国被称为“杰克制动器”，在欧洲被称为减压制动）是提高柴油发动机燃油经济性的另一项有效手段。虽然以往的发动机辅助制动系统都是独立组件，但Dorobantu公司认为，将这些功能整合到一个单一的控制系统中，旨在提升系统性能并降低整体排放。
混合回归
虽然混合动力技术是降低乘用车排放的常用方法，但在商用车领域却不太成功。然而，随着这些系统的不断改进，像斯堪尼亚这样的汽车制造商现在也开始提供混合动力重型卡车车型。
多罗班图回忆说，伊顿公司大约在2000年开始研发混合动力系统。后来，这项技术在美国和欧洲的业务发展缓慢，但在中国却获得了相当大的市场份额。他表示，如今，最新一代的混合动力技术仍然有售。
“混合动力技术在某些市场最初并不成功，但我认为新的、非常严格的排放标准将使这些系统重新发挥作用。此外，唯一的替代方案是纯电动汽车，使用体积庞大、重量沉重的电池组，这会降低负载能力，而且充电时间非常长。”
“想想看——三辆重型卡车的电池就能造出一辆纯电动卡车，所以从电池材料的使用效率来看，混合动力卡车要高效得多。”
不过，短期内，商用车电气化很可能在中型商用车领域取得更大进展。这是因为乘用车上成熟的技术几乎可以原封不动地移植到商用车领域，而且零部件也能由同一供应商提供。
对于重型混合动力汽车而言，除非采用中型电气系统，否则就需要从新的供应商处采购新的硬件和软件。所有这些都需要时间开发。
“我认为，中型重型混合动力卡车的纯电动解决方案仍将继续存在，”多罗班图说道。“电池组体积只需十分之一，就能减少33%的二氧化碳排放。”
虽然混合动力有助于减少二氧化碳排放，但也有人认为，增加这些系统有助于减少氮氧化物排放。由于冷启动是造成污染排放的最大因素，并联式混合动力系统可以让卡车在发动机预热期间使用电力驱动——同时，加热式排放处理系统可以催化发动机在空载状态下产生的少量氮氧化物。
达成目标
虽然 Tier 3 和 Euro 6 标准大致相似，但下一套排放标准预计将会有所不同，美国将要求 NOx 减少 90%，而欧洲标准仅要求减少 50%。
效率路径
据米哈伊·多罗班图（Mihai Dorobantu）称，电动传动系统中的单速变速箱在能量回收过程中可以成功回收约50%的可用能量。而多速变速箱可以将这一比例提高到95%以上，因为不同速度档位的切换有助于实现最高效的能量回收过程。
他解释说：“这使得整个能源循环的效率提高了20%。这对于城市公交车和频繁停靠的市政车辆来说非常理想。这有效地凸显了减少排放的关键在于提高效率。毕竟，电动汽车的能源也是在某个地方产生的。”
Dorobantu 表示，这是因为虽然美国的重型运输仍将主要依赖柴油，但欧洲严格的二氧化碳限制将支持向零排放运输解决方案（如纯电动和氢能）的转变。
“放宽氮氧化物排放目标意味着达到该标准所需的投资更少，从而可以腾出更多资金用于零排放技术的投资。这对欧洲市场来说是双赢的。”…
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