03.19 燃油車或退出歷史舞臺 稀薄燃燒能否成為續命靈丹?

說起未來汽車的發展趨勢,很多人都會聯想到四化(智能化、網聯化、共享化、電氣化),隨著四化的持續推進以及全球對於節能減排的要求日益提高,傳統能源汽油車似乎已經不可避免的面臨邊緣化。但是事實真是這樣嗎,傳統能源車會甘於退出歷史舞臺?當然不會,為了提升車輛的燃油經濟性,稀薄燃燒、燃油改質、改變壓縮比成為了汽油機的三大救命稻草。

燃油車或退出歷史舞臺 稀薄燃燒能否成為續命靈丹?

稀薄燃燒發動機是什麼?

稀薄燃燒發動機就是混合氣中的汽油含量低,汽油與空氣之比可達1:25以上的發動機。

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稀薄燃燒的最大特點就是燃效高,經濟、環保,同時可有效提升動力輸出。由於混合氣點火比理論空燃比條件下困難,因此更高的壓縮比設計可以對熱效率有很好的提升,保證汽油最高效率的燃燒效能和轉化。

要實現稀薄燃燒有幾個條件:提高壓縮比至13:1左右,混合氣由內而外逐漸稀薄,採用分層燃燒,混合比達到25:1以上,採用高能點火和多火花塞實現點火。

稀薄燃燒產生的背景

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上世紀70年代,受到石油危機的影響,人們開始考慮新的解決方案,從而對稀薄燃燒技術產生濃厚的興趣。就稀薄燃燒的原理來說,其既能實現對燃料的充分利用,又可使發動機工作中的換氣損失儘可能下降,同時能減少汙染物的排放,可謂一舉三得。

稀薄燃燒的發展進程

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稀薄燃燒技術由日系車廠豐田與本田最早提出,這是一種由帶有副燃燒室的發動機,通過利用稀薄混合氣驅動發動機做功,再用氧化催化器淨化排出的尾氣。但由於當時技術條件所限,從副燃燒室到主燃燒室的過程中熱量損失過大,因此其燃油經濟性並未獲得有效提升。

到了上世紀80年代,一種具有開口式燃燒室的稀薄燃燒發動機應運而生,它的出現取代了副燃燒室設計。這種設計不僅熱量損耗小很多,而且發動機效率也得到空前提升。

與此同時,隨著燃料噴射更加精細化,對空燃比和壓縮比的精密控制已成可能。在這一時期,豐田稀薄燃燒系統成了其中的典型代表,它最大的特點是能在各種情況下對噴油時間、噴油量及點火時間等參數進行精確調節,從而使發動機始終保持理想工作狀態。

從技術角度來看,稀薄燃燒主要呈現出兩大特點。

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1.超高的空燃比對熱效率和燃油經濟性做到極大的提升。

2結構精簡,控制愈發重要。現在的稀薄燃燒發動機,與早期相比自身構造都進行了相當程度上的簡化,並顯得更加穩定。利用多氣門及精確噴射控制,複雜的硬件結構將成為歷史,取而代之的是對軟件性能的優化。

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現在的稀薄燃燒技術根據噴油方式主要可分為氣道噴射和缸內直噴兩種方式,而這兩種方式又都給予分層燃燒而來,就目前來說,缸內直噴的主流地位已經變得越發不可撼動。

稀薄燃燒技術的未來-均質壓燃HCCI

該技術最初提出是在90年代,但當時技術並不完備,因此更多停留在理論階段,知道馬自達的創馳藍天—X技術應運而出。

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相比於分層稀薄燃燒的擴散引燃燃燒方式,HCCI技術的好處顯而易見。

首先,由於壓燃的特殊屬性,HCCI可使所有燃料幾乎在同一時刻被壓燃,從而消除了動力損失使得發動機整體燃效得以進一步提升。

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其次,由於壓燃點火不再需要火花塞,故其融合了汽油機和柴油機的有點。

另外,HCCI直接通過調節噴油量來調節扭矩,省去了節氣門,進一步提升發動機熱效率。

當然,作為一項新興技術,HCCI所遭遇的技術瓶頸同樣不比優點少。

其一,由於吸入的混合氣只有在高溫、高壓下才能實現壓燃,因此其很難與渦輪增壓技術相搭配;其二,HCCI在燃燒中仍會有爆燃可能性存在;第三,壓燃對燃燒溫度必須加以控制,這導致HCCI適用的發動機轉速區間較為狹小,也會在一定程度上影響它的操控性能。

作為傳統燃油機續命的有效武器 ,稀薄燃燒究競還能在未來發揮多大的作用,它又能否抵禦住新能源車的持續衝擊,這點我們有理由拭目以待。


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