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汽油机也可采取压燃点火,还最省油!

 liuenk5gb 2018-10-04

燃油费是汽车运行花费最高的,要最大幅度的省汽油,就要使用“热效率”高的汽油机。所谓热效率是指燃烧汽油产生的热量,转化为机械能的效率,它是衡量发动机技术水平的一个重要指标。但现汽油机的热效率只有26%左右,可见燃烧产生的热能,从各种途径跑掉的多,只有小部分热能转化为有效的机械能。

汽油机也可采取压燃点火,还最省油! (原图从网上摘下,感谢原图制作)

图一、现代汽油机的热效率很低只有26%

日本丰田和马自达公司,正在积极研发一种“均质压燃”HCCI的技术,这种技术不用火花塞点火,而用类似柴油机的“压燃”方式,可把汽油机的热效率提高到40-50%左右。将于2018年推出的第二代马自达“蓝天”汽油发动机,油耗水平比第一代下降约30%!百公里油耗只有3.3升,达到当前全球的最高水平!抛开民族感情,日本的先进发动机技术还是值得学习的。

通常发动机混合气的着火方式,分为压燃式和点燃式二种。

汽油机也可采取压燃点火,还最省油! (原图从网上摘下,感谢原图制作)

图二、发动机的点燃、传统压燃和均质压燃

压燃式发动机不靠电火花点火,而是依靠气体在压缩终了时,缸内的高温高压气体引起混合气自燃的内燃机。柴油机就是典型的压燃式发动机,其压缩比比点燃式汽油发动机大一倍以上,柴油的自燃温度低约为220℃左右、黏度大且不易蒸发。柴油依靠压缩行程将混合气压缩温度升到燃点,使其自动着火起动,这种点火方式为压燃点火。

点燃式发动机需电火花点火,汽油机就采取点燃方式。汽油的自燃温度达480℃左右远高于柴油,而且黏度小易蒸发,在压缩行程快结束时通过火花塞跳火将油气混合气点燃着车。这时燃烧是以包围火花塞为火焰中心,然后从火焰中心开始向外扩散到整个燃烧室。

世界主要汽车制造商,如奔驰、丰田、美国通用、马自达,以及我国奇瑞、比亚迪等,均在积极研究汽油机的压燃技术。日本的“均质压燃”技术的核心,“均质”指的是充入缸内的遍布混合气,其汽油浓度是均匀的。通过活塞对缸内均质混合气进行压缩,导致混合气升温至一定程度时,气缸各处的混合气会同时被“压燃”,而不需火花塞的点燃,实现均质燃烧。由于自行燃烧会形成极多的着火点,远比火花塞点燃的速度更快、燃烧得更均匀,减少了火焰扩散过程中的能量损失,从而使得燃油热效率大幅提升,燃油消耗量显著下降!

汽油机也可采取压燃点火,还最省油! (原图从网上摘下,感谢原图制作)

图三、实验中的均质压燃式汽油机

均质压燃发动机压缩比可提升到18:1,汽油的过量空气系数λ值甚至达2的水平!热效率将超40%,甚至达到50%!就是说汽油燃烧的化学能,有一半都可转化为机械能!随着技术的进步,展望压燃发动机油耗水平还可更低。

实际使用的“均质压燃”技术,不能在发动机全工况下都用。冷启动时气体温度很难达到压燃的温度,发动机还要靠火花塞来起动。在高负荷工况下,也还需火花塞模式。但在中低负荷的稳定转速下,如高速巡航工况下,气缸温度、三元催化器和排气温度等都达到理想温度后,才可切换到压燃模式,不使用火花塞点火。

这里说明一点,“均质压燃”技术的核心是“压燃”着火,当然属于“好”发动机,过去认为好发动机应用高标号辛烷值高的汽油。但对压燃式汽油机,若汽油的抗爆性太好,反而会使汽油“压不着”,故对均质压燃式汽油发动机来讲,高标号汽油并不适合使用,客观上也减少了车主的用车负担。

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