比柴油機更節(jié)油
對配置汽油機的乘用車來說,該技術可以大大提高汽車燃油經濟性,經試驗驗證可達到改善百分之二十甚至以上的水平。這項最新技術,正在被許多北美、歐洲及日本的汽車制造商納入生產應用計劃中,而且相關一些車型已經開始生產。這項技術被命名為HEDGE•即高效稀燃汽油機。自2001年以來,美國西南研究院(以下簡稱SwRI)已經開始針對此技術的研發(fā),并且在2005年取得了第一個HEDGE技術專利。
目前,中國擁有著全世界最大也是增長最快的汽車市場。由于增長過快,中國的汽車工業(yè)不僅需要解決隨之而來的種種問題,還必須面對燃料供應及環(huán)境問題所帶來的壓力。提高燃油經濟性就成為了眾多廠商迫切需要解決的難題。HEDGE技術的出現(xiàn)可以說是恰逢其時。可喜的是今天國內的汽車制造商也可以獲得這項先進技術的幫助,來改善發(fā)動機性能及排放的問題。作為已經成熟的專利技術,SwRI可以協(xié)助業(yè)內企業(yè)設計并且實施HEDGE及相關組件的應用策略,為打造新一代的發(fā)動機及汽車產品的生產作計劃。
在最近北京的一次會議上,SwRI北京代表處的首席代表Robert Burrahm先生使用了一個技術大樹生長的比喻,生動地描述了HEDGE技術。在2001年到2004年間,內部的無數(shù)研究和專利、資源的利用,就像樹根一樣為SwRI內部的開發(fā)工作補給著養(yǎng)分。而來自數(shù)家行業(yè)內企業(yè)的整合資源,則像樹干一樣支撐著HEDGE技術的不斷成熟發(fā)展。這里就要提到,同樣名為HEDGE的行業(yè)聯(lián)盟推進了由基礎科技向發(fā)動機子系統(tǒng)的精細技術的轉變。最終,在這棵技術大樹上開花結果的就是可以應用到發(fā)動機系統(tǒng)上的單獨或合并的,可以改善提高發(fā)動機效率的各類具體的技術。從中,國內的企業(yè)可以選擇參與到這個行業(yè)聯(lián)盟變成樹的一部分,甚至可以根據(jù)自身需要直接購買成熟的技術果實。
HEDGE技術的關鍵就在于大量運用廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。其實在汽油發(fā)動機中使用少量的EGR并不是行業(yè)內的新鮮事。在美國,采用這種手段來減少泵氣損失和降低尾氣中的氮氧化物的排放,已經有了四十年的歷史。 雖然很容易在輕度或中度負荷時,EGR的使用可達2%到5%的水平,并不干擾燃燒穩(wěn)定性。但HEDGE技術的應用,可使汽油機利用廢氣再循環(huán)(EGR)的比例達到20%。
為了支持發(fā)動機可以達到如此高的EGR水平,SwRI和聯(lián)盟成員公司開發(fā)了包括高能點火系統(tǒng)、先進的增壓系統(tǒng)和新EGR硬件等三個方面的配套設施及支持技術。在適當應用這三項技術的情況下,發(fā)動機可以承受高EGR水平,在高壓縮比下工作,并且改善燃燒相位。這些高水平的EGR減輕了敲缸,允許在低轉速、高負荷、高功率運行時,實現(xiàn)高效率運轉,并且沒有燃料增濃的影響。同時可以急劇降低制動燃油耗(BSFC)。
EGR系統(tǒng)在負載達到16巴的平均有效制動壓力(BMEP)時消除爆震,同時在負載達到22巴的時候實現(xiàn)發(fā)動機的高效率運轉。對制造商而言,這些結果更表明發(fā)動機可達到更加小型化,并且小型化發(fā)動機的轉速也呈現(xiàn)了明顯的下降。
建立在項目基礎上的企業(yè)聯(lián)盟,其實也是HEDGE的一大特色。聯(lián)盟中不僅有發(fā)動機和整車的制造商成員,還囊括主要零部件的供應商們。所有成員都擁有這項技術知識產權(IP)的使用權。這就意味著在程序開發(fā)過程中,所研發(fā)出來的各組件技術可以迅速的納入生產線中。這些為HEDGE技術的應用所研發(fā)生產的主要的組件,已經可以在中國市場上發(fā)售,它們包括:高效能點火系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)(EGR)閥、廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器和先進的增壓系統(tǒng)。這些產品的生產者在觀察到市場已經準備就緒時,已經很快的著手進行了這些組件的生產。
來自美國西南研究院(SwRI)北京代表處的Burrahm先生對《汽車觀察》強調了HEDGE•技術是目前最有效可行的針對汽油發(fā)動機的技術。眾多汽車制造商近期都在不斷推出直噴汽油發(fā)動機,即GDI發(fā)動機或DIG發(fā)動機。SwRI已經成功地將HEDGE技術應用到了GDI發(fā)動機和傳統(tǒng)的進氣道燃油噴射發(fā)動機上。無論燃油效率的顯著改善是否能被燃油噴射方式所證明,但是數(shù)據(jù)顯示當應用HEDGE技術時,將可以不用再依賴高成本的GDI組件的使用。這對于整個汽車制造行業(yè)是一個極好的消息,因為高顆粒物排放的GDI發(fā)動機一直是業(yè)內的一個困擾。HEDGE燃燒在降低一氧化碳排放和氮氧化物排放的同時,同時更可以大幅減少顆粒物的排放。這就是說應用HEDGE技術的發(fā)動機,無需再使用任何的排氣后處理系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的三效催化器在中國則被用于所有整車產品上。
美國能源部長Steven Chu博士在今年三月份的一篇報道中曾表示,美國和中國是全球最大的能源消耗國,同時也是最大的能源制造者和溫室氣體排放國。這兩個國家在向清潔能源經濟過渡的未來幾年中,將扮演越來越重要的角色。科技將在這個過渡時期內,發(fā)揮著舉足輕重的核心作用。在關鍵技術的研究上,美國和中國存在著強烈的共同利益。雖然他并未特別提及清潔汽車技術,但是毋庸置疑的是HEDGE技術對中國汽車制造商的轉讓完全符合上述的合作精神。在汽車制造業(yè)內,美國西南研究院已經成為幫助解決全球性業(yè)內促進機動車燃油經濟性難題的一個重要組成部分。
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