| 氢加强燃烧——一种具有前景的超稀薄均质燃烧的设想
plasma reformer(美国麻省理工学院(MIT)称之为Plasmatron可能对排放和燃料经济性具有巨大的影响。如果广泛使用pasmatron氢加强汽油发动机,实际上能提高小客车和其它轻型汽车的平均效率20%,一年可节省的汽油大约250亿加仑,估计改善汽油燃料经济性20%~30%。这堪称于一台现代轻型柴油机,从而可能对未来轻型商用车发动机结构的一种冲击。
在汽油发动机中,plasma reformer适用于进气燃油/空气混合气。在plasmareformer里,经过计量的空气进入一个位于燃烧器下游的等离子发生器中。将高电压施加于气流,于是形成高温等离子体。高温等离子体将气流喷入燃烧器,起燃可燃成分高的燃油一空气混合气。plasma reformer内,在无需催化剂情况下由等离子建立的高温气相中发生局部化学反应。
将氢气添加到均质燃油混合气中可改善混合气的可燃性,提高火焰速度和燃烧稳定性。从理论上讲,稀燃发动机与等离子转化器组合,把NOx排放降低到在废气流中无须后处理的程度。
超稀薄燃烧被认为是汽油机革命中后续必走的重大一步。然而,排放控制要求这些发动机应在理想空燃比条件下工作,以避免昂贵的排放控制系统。把少量的氢气添加到气缸充气之中,在无须处理NOx排放情况下让这类发动机比其它方案以更稀的混合气工作。虽然这并非是一种新设想,但阿文美驰公司开发的这种快速反应的小型等离子转化器概念却更趋于现实。
阿文美驰公司正在探索在汽油机上使用以支持超稀薄涡轮增压的这种装置,用之降低排放和提高燃料经济性。阿文美驰公司与德国汽车交通工程股份有限公司(IAV)合作对此做进一步的研究和开发工作。IAV公司和阿文美驰公司专.业人士在MTZ杂志上撰文宣称,他们研制的氢加强燃烧发动机(HECE)方案,在SUV的3.2L试验发动机上做了试验。HECE假定的前提是,少量添加到气缸混合气之中的氢气可以让均质充气的超稀薄燃烧发动机其工作时的混合气更加稀薄得多。


美国麻省理工学院(MIT)Sloan汽车实验室的研究人员也揭示出氢(H-2)和一氧化碳(CO)(两者皆是plasma reformer部分氧化反应的产物)都能提高混合气的辛烷值。将改善的可燃气体添加到发动机中从而可以使压缩比获得明显提高。甚至在涡轮增压条件下也能获得较高的压缩比。这可以让小发动机实现大发动机的工作,从而改善燃料经济性。增大压缩比能改善的热力学效率,从而改善油耗。一种集所有性能为一体的氢加强燃烧发动机(HECE)便会应运而生。超稀薄燃烧、高压缩比和涡轮增压的氢加强燃烧发动机(HECE)可以显示出下列特性:
·极低的发动机NOx排放,只要求少量的或者不要求排放控制;
·减少了泵气损失(赢得5%~10%效率):
·改善了热力学特性(赢得1.%~12%效率);
·减少了摩擦(赢得5%~8%效率);
·总效率提高20%~30%。
这正是阿文美驰公司与美国麻省理工学院(MIT)和德国汽车交通工程股份有限公司(IAV GmbH)紧密合作,所展示添加日2扩大稀薄燃烧限值的成果。
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