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未来的能源和环保下

2023-03-17 来源:永州农业机械网

未来的能源和环保(下)

均匀充气压燃发动机正在加紧研究开发中。这种发动机有着既不同于典型的汽油机又不同于柴油机的燃烧过程,它通过控制空燃比和爆发温度、压力,使燃烧温度峰值不超过1850K,从而使燃烧过程在不形成颗粒和NOx排放的情况下完成。电子控制缸内直喷(及正在发展的均质压缩燃烧汽油机HCCI)+精确控制空燃比+三效催化可使汽油机排放大幅降低。缸内直喷电控汽油机(GDECI)由缸内直喷发展到均匀充气压缩着火汽油机,有望向柴油机燃烧方式发展,充分发挥其热效率高的优点,使汽油机热效率大为提高。

先进的柴油机

排放法规要求采用高新技术提升柴油机的技术含量,相应改善燃油及润滑油品质。柴油机的技术发展从欧洲、美国、日本技术进步的历程可以看出,要满足欧Ⅲ以上法规,技术措施包括多气门技术、增压及增压中冷技术、高压喷射技术、电子控制技术、排气后处理技术、燃用相适应的柴油(低硫、低芳香烃)。为了有效控制颗粒物排放,通常采用高压喷射,欧Ⅲ要求喷射压力在120MPa以上,欧IV在150MPa以上甚至更高,目前燃油喷射系统的喷射压力可达到200MPa以上。

NOx排放有效控制方法是采用先进燃烧室(如低涡流直喷燃烧系统),排气再循环的使用(冷却的EGR),电控燃油喷射并通过预喷和推迟喷射定时都可以减少NOx排放。

为了使发动机综合性能全面提高,通常采用涡轮增压(包括WG、VNT、AVNT、e-trubo),空-空涡轮增压中冷,先进的燃油喷射系统(高压共轨、泵喷嘴,新型泵-管-嘴系统),多气门,喷油器中置等等,这些已成为目前欧洲、美国、日本为满足更加严格排放法规又要保持柴油机良好经济性的通常设计理念。

要满足日益严格甚至苛刻的排放法规,今后的柴油机必须是先进的柴油机,今后的内燃机行业必须是高新技术和先进制造业相结合的产业。现在我国的内燃机企业,不应该停留在盲目追求产品数量,大规模发展低档产品的时候,在日益严格的法规面前,惟有适者生存,没有技术进步的产品,其生命周期将是很短暂的。

动力的多样化

面对能源与排放的压力,目前人们又将注意力集中到清洁燃料发动机、复合动力、燃料电池汽车、电动汽车研究,它可以解决内燃机使用过程中有害气体与颗粒排放。但是也由于自身特点,其发展受到一定制约。代用燃料(清洁燃料)发动机是指以气体燃料(LPG、CNG)、煤制油、醇类燃料、生物柴油等为燃料,仍以汽油机、柴油机方式工作的内燃机。由于大多数燃料含氧不含硫等有害物,有利于燃烧及降低排放。汽油机、柴油机混合动力,是由内燃机、电机、电容、蓄电池组成的混合联动。这种动力装置可使内燃机车始终运行于最佳工况,能量充分利用。汽油、甲醇、氢燃料电池混合动力,实现了燃料电池与电池、电机联动,以获得零排放。

上述几种新动力都有能力在汽车上达到超低排放、零排放的能力,但是要正确评价其排放、经济性和成本还要从生产、制造、使用整个生命周期给予评价(例如燃料电池动力虽然可以达到零排放,但生产这些燃料的过程,运输分配过程同样会产生有害排放)。

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