美國西南研究院(Southwest ResearchInstitute ,SwRI)為中國的汽車制造業(yè)帶來了最新的科技成果“高效稀燃汽油機技術(shù)”。
對配置汽油機的乘用車來說,該技術(shù)可以大大提高汽車燃油經(jīng)濟性,經(jīng)試驗驗證可達(dá)到改善百分之二十甚至以上的水平。這項最新技術(shù),正在被許多北美、歐洲及日本的汽車制造商納入生產(chǎn)應(yīng)用計劃中,而且相關(guān)一些車型已經(jīng)開始生產(chǎn)。這項技術(shù)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(jīng)開始針對此技術(shù)的研發(fā),并且在2005年取得了第一個HEDGE技術(shù)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(yīng)及環(huán)境問題所帶來的壓力。提高燃油經(jīng)濟性就成為了眾多廠商迫切需要解決的難題。HEDGE技術(shù)的出現(xiàn)可以說是恰逢其時??上驳氖墙裉靽鴥?nèi)的汽車制造商也可以獲得這項先進技術(shù)的幫助,來改善發(fā)動機性能及排放的問題。作為已經(jīng)成熟的專利技術(shù),SwRI可以協(xié)助業(yè)內(nèi)企業(yè)設(shè)計并且實施HEDGE及相關(guān)組件的應(yīng)用策略,為打造新一代的發(fā)動機及汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)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(shù)大樹生長的比喻,生動地描述了HEDGE技術(shù)。在2001年到2004年間,內(nèi)部的無數(shù)研究和專利、資源的利用,就像樹根一樣為SwRI內(nèi)部的開發(fā)工作補給著養(yǎng)分。而來自數(shù)家行業(yè)內(nèi)企業(yè)的整合資源,則像樹干一樣支撐著HEDGE技術(shù)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(chǔ)科技向發(fā)動機子系統(tǒng)的精細(xì)技術(shù)的轉(zhuǎn)變。最終,在這棵技術(shù)大樹上開花結(jié)果的就是可以應(yīng)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(shù)。從中,國內(nèi)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(shù)果實。
HEDGE技術(shù)的關(guān)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(nèi)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(jīng)有了四十年的歷史。雖然很容易在輕度或中度負(fù)荷時,EGR的使用可達(dá)2%到5%的水平,并不干擾燃燒穩(wěn)定性。但HEDGE技術(shù)的應(yīng)用,可使汽油機利用廢氣再循環(huán)(EGR)的比例達(dá)到20%。
為了支持發(fā)動機可以達(dá)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(shè)施及支持技術(shù)。在適當(dāng)應(yīng)用這三項技術(shù)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(zhuǎn)速、高負(fù)荷、高功率運行時,實現(xiàn)高效率運轉(zhuǎn),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(fù)載達(dá)到16巴的平均有效制動壓力(BMEP)時消除爆震,同時在負(fù)載達(dá)到22巴的時候?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機的高效率運轉(zhuǎn)。對制造商而言,這些結(jié)果更表明發(fā)動機可達(dá)到更加小型化,并且小型化發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也呈現(xiàn)了明顯的下降。
建立在項目基礎(chǔ)上的企業(yè)聯(lián)盟,其實也是HEDOE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(yīng)商們。所有成員都擁有這項技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)(IP)的使用極。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(shù)可以迅速的納入生產(chǎn)線中。這些為HEDGE技術(shù)的應(yīng)用所研發(fā)生產(chǎn)的主要的組件,已經(jīng)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(chǎn)品的生產(chǎn)者在觀察到市場已經(jīng)準(zhǔn)備就緒時,已經(jīng)很快的著手進行了這些組件的生產(chǎn)。
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(diào)了HEDGE技術(shù)是目前最有效可行的針對汽油發(fā)動機的技術(shù)。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(jīng)成功地將HEDGE技術(shù)應(yīng)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(dāng)應(yīng)用HEDGE技術(shù)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(nèi)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(yīng)用HEDGE技術(shù)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(chǎn)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(jīng)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(nèi),發(fā)揮著舉足輕重的核心作用。在關(guān)鍵技術(shù)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(shù),但是毋庸置疑的是HEDGE技術(shù)對中國汽車制造商的轉(zhuǎn)讓完全符合上述的合作精神。
在汽車制造業(yè)內(nèi),美國西南研究院已經(jīng)成為幫助解決全球性業(yè)內(nèi)促進機動車燃油經(jīng)濟性難題的一個重要組成部分。