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柴油发动机配三喷油器 创新工艺大幅降低排放

2016/4/21 14:31:00来源:网络来源作者:网络来源 责任编辑:刘山

  据科技网站Gizmag报道,日本的研究人员通过在柴油发动机上增加三个喷油器,可以有效实现发动机温度控制,新改进工艺可在一定程度上提高燃料利用效率并减少污染物排放。

  柴油发动机是当今使用中的最简单易行的内燃机理念,而且,在过去的半个世纪以来,柴油发动机的设计也没有太大的改变。不过,围绕在柴油发动机周围的各类复杂配件却大幅改变,用以解决发动机固有的低排放效率。

  最近,日本New ACE 研究所的一支研究团队研发出了一种新型概念柴油内燃机工艺,通过使用多个喷油器减少了废热的排放。据悉,新工艺的制动热效率(brake thermal efficiency)达到了50%以上,并且能够减少发动机的制造成本。

  废热回收(waste heat recovery)方式是目前发动机最常采用的方法,通过捕捉引擎的热量来保持微粒过滤器以及其他排放控制软件的工作温度。但是废热回收方式相对成本较高,虽然它可以帮助车辆提高燃料利用效率以及减少废气排放效率。New ACE的汽车研究团队一直致力于优化内燃机工作效率,并不断寻求解决方案,在控制排放、制动热效率以及传统柴油发动机的能量损耗之间达到完美的平衡点。

  研究团队使用了柴油机定压定容混式循环模式(Sabathecycle)的一个变体,其中使用了三个喷油器。这种限定压力、双循环的模式,通过维持气缸的恒定容积和压力来控制热量。新理念带来的工艺改进,通过控制燃油喷射,使气缸的预混合燃烧区域和扩散燃烧区域之间产生临时隔离,从而实现热能的连续释放。

  该工艺通过在气缸上使用三个喷油器来实现能效改进。其中,一个喷油器位于中间位置,另外两个以一定角度固定在活塞腔侧壁。侧壁喷雾器则沿着气流漩涡的方向被设置,提高了混合程度、防止了喷雾干扰以及对腔壁的冲击。这些位置设定改进改善了腔体内油气混合程度,从而使燃料燃烧更稠密充分。而且活塞腔体的形状可以喷油器之间工作互相免干扰。

  在恒定燃油压力情况下,通过控制喷油时机以及持续时间,可以有效实现热量控制,可以在多种压缩比(compression ratio)以及操控温度(operating temperatures)情况下实现热量控制。其中,中间的喷油器首先打火,然后侧壁的两个喷油嘴随后在精确时间控制下才打火。

  试验结果显示,这种改进型的发动机概念可以减少摩擦以及热损耗。较常规柴油发动机而言,它产生较少数量的烟雾以及氮氧化物排放量。据报道,New ACE研究所将进一步深入研究该发动机理念。

 

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