Greg Shaver 正在研究大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高道路效率和排放。（圖片來源：普渡大學(xué)照片/Kelsey Lefever）

美國(guó)普渡大學(xué)赫里克實(shí)驗(yàn)室（Ray W. Herrick）的機(jī)械工程學(xué)教授兼主任 格雷格-沙弗（Greg Shaver）教授認(rèn)為，在保護(hù)我們呼吸的空氣和提高道路上大型車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)效率之間，不應(yīng)該有所取舍。他涉足了一個(gè)全美范圍內(nèi)的項(xiàng)目，旨在探索如何降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在道路使用中的二氧化碳、氮氧化物及顆粒物排放，同時(shí)也提高其效率。

無論是工業(yè)車輛、大型皮卡車、貨運(yùn)車輛還是半掛車，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用都極為廣泛。沙弗指出，絕大多數(shù)的半掛車都搭載了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

沙弗解釋道：“在兩年前，人們普遍認(rèn)為，要減少氮氧化物和顆粒物的排放，就必須以增加二氧化碳排放為代價(jià)，因?yàn)樽尣裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)更環(huán)保通常意味著降低其效率。然而，我們?cè)谄斩纱髮W(xué)的研究，得到了美國(guó)能源部和業(yè)界巨頭康明斯公司與伊頓公司的支持和合作，證明了有先進(jìn)技術(shù)可以同時(shí)改善這些關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)和其后處理系統(tǒng)?！?/p>

通過采用可變氣門驅(qū)動(dòng)（VVA）技術(shù)，沙弗的研究成功地提升了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（也稱壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）的效率，并有效地控制了排放。該技術(shù)尤其有益于那些常處于怠速或低速行駛狀態(tài)的重型車輛，因?yàn)檫@些狀態(tài)容易導(dǎo)致排放增加。

使用VVA，沙弗能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、低負(fù)荷和高速公路巡航等不同工況下，通過氣缸停用等手段，來提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。同時(shí)，VVA技術(shù)還能加速催化劑的預(yù)熱過程，進(jìn)一步減少氮氧化物和微粒的排放。

最近，普渡大學(xué)關(guān)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的研究受到了美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）的高度關(guān)注。基于沙弗和他的團(tuán)隊(duì)在赫里克實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的研究，EPA在12月公布了一項(xiàng)更為嚴(yán)格的卡車尾氣排放新規(guī)定。

沙弗表示：“能夠影響到嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)最終的確認(rèn)，或許是像我這樣的研究人員能達(dá)到的最大社會(huì)影響?！?/p>

沙弗還提到，這些新的EPA尾氣排放規(guī)定計(jì)劃將于2027年正式執(zhí)行。

他補(bǔ)充說：“到那時(shí)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)必須開始遵守這些新規(guī)定。盡管看似還有時(shí)間，但實(shí)際上要讓這些發(fā)動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行并滿足這些要求，還需要做很多工作。”

此外，這已經(jīng)是沙弗研究成果第二次被應(yīng)用于卡車排放決策指南。2020年，加利福尼亞州發(fā)布了一項(xiàng)里程碑式的公路重型車輛法規(guī)，其中就引用了他的研究，重點(diǎn)在于減少氮氧化物在尾氣中的排放量。

從2006年開始，沙弗在赫里克實(shí)驗(yàn)室的研究工作一直與美國(guó)能源部以及康明斯、卡特彼勒、迪爾、艾里遜和伊頓等業(yè)界先鋒企業(yè)有著緊密的合作。這些研究主要集中在非公路和公路上高效運(yùn)行的天然氣、氫氣和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括作為混合動(dòng)力系統(tǒng)組成部分的發(fā)動(dòng)機(jī)。