西南研究院振兴氢发动机概念 制动热效率至少可达到50%
据外媒报道,西南研究院(Southwest Research Institute,SwRI)正在探讨清洁汽车技术,以使传统内燃发动机能够高效利用氢燃料。
(图片来源:SwRI)
长期以来,研究人员一直致力于在内燃机中使用氢气,以代替汽油、柴油和天然气,减少二氧化碳排放。氢的火焰传播速度快,在内燃机中燃烧状态良好,然而由于其点火能量低等特性,还需要克服一系列挑战。氢的这些特性会导致预点火,在这一过程中,空气和燃料的混合物在未燃烧的燃料中点燃,导致失控燃烧,随后损坏发动机。
SwRI的传动系统设计部门探讨潜在方案,以应对这些挑战,如提高现有氢内燃机概念的效率。最近,SwRI主管工程师Thomas E. Briggs博士、首席工程师Graham Conway博士和汽车推进系统部主任Terry Alger博士,对四种新方法进行模拟,通过火花点燃来燃烧氢气,为内燃机提供燃料。
在2000年代末,美国能源部和大量汽车制造商大力支持开发氢内燃发动机。SwRI的研究建立在当时提出的一些想法上。据介绍,当时的研究表明,在实验室中氢燃料火花点燃(SI)发动机能够实现45%的制动热效率(BTE),可与当时的柴油发动机相媲美。目前典型的汽油发动机的BTE为30-43%,现代柴油发动机为42-50%。相比之下,SwRI的每一种模拟方法,均表现出至少可实现50% BTE的前景。
Briggs表示:“提高制动热效率,可降低燃耗。SwRI完成的每种模拟,均不代表完成了燃烧系统的优化校准,而是表明其热效率可与基准柴油发动机相媲美。同时,氮氧化物排放(NOx)达到与燃烧柴油一致的水平,但是没有一氧化碳、碳氢化合物、烟尘或二氧化碳排放。这是很有前途的。”
Briggs、Conway和Alger最近获得了一项技术专利,可改进氢燃料喷射管理、优化空气燃料混合物,并最大限度地降低提前点火的风险。该团队正在与发动机供应商合作,以获得合适的燃料喷射器,进入第二研究阶段。
Briggs表示:“SwRI处于有利地位,可以从以前的氢发动机开发过程中吸取经验教训,并进行改进。凭借在汽车工程、排放测试和氢能研究方面的强大背景,将引领向更清洁的氢燃料汽车的转变。”
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