通過頂針尺寸的流動平衡的預(yù)燃室點(diǎn)燃貧氣體混合物

5月底，“地平線2020”項(xiàng)目“GasOn”與歐盟委員會的最后一次會議在布魯塞爾舉行。該歐盟項(xiàng)目的目標(biāo)是進(jìn)一步開發(fā)汽車和貨車的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)。約有20個合作伙伴參加，包括蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和Empa以及四家歐洲汽車制造商和知名供應(yīng)商。與汽油或柴油車相比，燃?xì)鈩恿囃ǔＥ欧诺奈廴疚锔?。由于可能由可再生能源提供動力，它們未來可能會變得越來越重要?/p>

除電動和氫動力系統(tǒng)外，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)還在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的瑞士能源研究能力研究中心(“SCCER Mobility”)中發(fā)揮重要作用。這是因?yàn)橛深A(yù)處理的沼氣或合成甲烷(“電子氣體”)提供動力的車輛具有非常低的CO 2排放。合成甲烷是由可再生多余的電力和CO產(chǎn)生的2。預(yù)處理的沼氣和合成甲烷可以隨意混合，最多130辛烷值，具有比汽油高得多的抗爆性，使其成為內(nèi)燃機(jī)的理想燃料。對于高負(fù)荷，例如在高速公路上，燃?xì)鈩恿囕v已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了比汽油發(fā)動機(jī)更高的效率。

然而，由于甲烷的高抗爆性，效率仍然可以顯著提高 - 因?yàn)榻裉斓某擞密囍械娜細(xì)獍l(fā)動機(jī)通常只是略微適應(yīng)的汽油發(fā)動機(jī)，即尚未針對甲烷操作進(jìn)行優(yōu)化的概念。為確定這一尚未開發(fā)的潛力，歐盟項(xiàng)目“GasOn”于2015年啟動。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和Empa的研究人員也參與了該項(xiàng)目，作為大眾汽車集團(tuán)研究部領(lǐng)導(dǎo)的一攬子工作計(jì)劃的一部分。

對于具有兩升排量的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)實(shí)施了高效的燃燒過程：通過頂針尺寸的流動平衡的預(yù)燃室點(diǎn)燃貧氣體混合物。在用于氣熱化學(xué)和燃燒系統(tǒng)的ETH實(shí)驗(yàn)室中，在光學(xué)可訪問的發(fā)動機(jī)中進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)。這些用于研究前室中點(diǎn)火的行為和熱射線溢流進(jìn)入主燃燒室。基于這些數(shù)據(jù)，開發(fā)了數(shù)值工具，以便使用計(jì)算機(jī)模擬詳細(xì)計(jì)算過程。這些結(jié)果使大眾汽車集團(tuán)研究部門能夠優(yōu)化前室和主燃燒室的設(shè)計(jì)。Empa科學(xué)家相應(yīng)地設(shè)置了發(fā)動機(jī)并研究了燃燒過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有預(yù)燃室燃燒過程的新燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的消耗減少了20%(轉(zhuǎn)換為中型轎車的WLTP標(biāo)準(zhǔn)消耗)。最佳發(fā)動機(jī)配置的最高效率超過45%，在很寬的工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了超過40%的效率。這些值目前僅通過明顯更大的發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)，例如用于商用車輛，固定或船舶應(yīng)用的發(fā)動機(jī)。45%是乘用車發(fā)動機(jī)的新紀(jì)錄。作為比較，汽油發(fā)動機(jī)通常具有35%至40%的效率。GasOn項(xiàng)目尚未處理這種發(fā)動機(jī)的廢氣處理; 由于稀薄燃燒，仍然需要進(jìn)一步的研究 處理。

總的來說，已經(jīng)表明燃?xì)獍l(fā)動機(jī)有可能實(shí)現(xiàn)與(明顯更大的)柴油發(fā)動機(jī)類似的效率。此外，它們可以使用可再生的生物或合成甲烷的任何混合物輕松操作，從而實(shí)現(xiàn)非常低的CO 2排放。所涉及的汽車制造商現(xiàn)在即將了解GasOn項(xiàng)目的結(jié)果如何轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)車輛。