压燃发动机更适合做増程器

Posted on December 21, 2021

压燃的缺点

阻碍汽油机热效率提升的根本原因是汽油机无法实现大压缩比。压缩比过大,混合气体温度过高,汽油会在火花塞点火前被压燃。这会引起爆震。需要更高标号的汽油。L:

柴油机不会爆震,是因为它吸入的是纯空气。汽油机必须吸入混合气体,是因为汽油必须与空气按14比1混合。

吸入多少空气就必须注入对应的汽油。要控制油门,就必须减少吸入的空气。这样就会导致压缩比降低。因此汽油机小油门下,效率大大降低。

这个特性就使得汽油机很难做到压燃。即使用高压缩比实现了压燃,小油门下压缩比又会过低导致无法压燃。

马自达实现的压燃汽油发动机,为了能在各种工况下工作,其实并不总是处于压燃状态。在低负载下还是要靠火花塞引燃。搞了各种点火机制进去使得发动机复杂度大大提升,导致成本无法降低。

压燃用于增程的优势

増程器最大的特点就是工况单一。单一工况意味着压燃发动机无需再考虑无法压燃的工况。从而彻底抛弃火花塞,由此大大降低发动机复杂度和制造成本。再配以米勒循环,实现 25:1 的压缩比都不是梦。

技术总结

实现用于增程器的压燃汽油发动机,其特点应该有:

  • 大比例废气再循环 废气冷却后再吸回气缸,降低气缸内的氧含量 增加理论空燃比

  • 超稀薄燃烧 使用超过 40:1 的空燃比 超高的空燃比下的稀薄燃烧反而能大大降低气缸温度从而降低 NOx 。

  • 米勒循环 使膨胀比大于压缩比,降低废气温度

  • 无节气门,始终充分吸入空气,0 泵气损失

  • 利用发电机调节转速,始终让发电机 100% 扭矩输出。

  • 电辅助废气涡轮增压 在涡轮轴外部套上线圈,通电后产生的旋转磁场和废气合力推动涡轮,或者涡轮转速过高时回收涡轮能量。维持进气压力恒定以优化燃烧室设计。异步电机的物理特性:将旋转磁场设定为需要的涡轮转速。涡轮实际转速低于旋转磁场,就会进入电动机模式,如果涡轮转速过于旋转磁场转速,自动进入发电模式。

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