據sciencedaily網(wǎng)站2007年5月10日報道，研究人員已制造出首臺數學(xué)模型，它可以通過(guò)測試從一個(gè)燃燒周期到下一個(gè)燃燒周期發(fā)動(dòng)機的性能，從而創(chuàng )造出一種新型的可以大幅減少耗油量和全球變暖污染物排放的發(fā)動(dòng)機。 

　　普渡大學(xué)機械工程助理教授格雷戈里·M·夏維爾稱(chēng)：“我們正對發(fā)動(dòng)機技術(shù)的大飛躍展開(kāi)討論，這種發(fā)動(dòng)機可用于混合燃料汽車(chē)，可使車(chē)輛更環(huán)保及油耗更少?！彼谄斩纱髮W(xué)雷·W·赫里克實(shí)驗室所作的研究的關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機的設計，它們的進(jìn)氣口和排氣閥不再由與活塞相連接的機械裝置來(lái)驅動(dòng)。與一個(gè)多世紀前進(jìn)入市場(chǎng)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的工作原理相比，此項創(chuàng )新設計的工作原理有著(zhù)很大的不同。  

　　污染和耗油大幅減少的發(fā)動(dòng)機有望面世

　　在今天的內燃機里，活塞帶動(dòng)機軸以驅動(dòng)與之相連的凸輪軸打開(kāi)和關(guān)閉閥門(mén)，從而使空氣和廢氣順利進(jìn)入和排出汽缸。新技術(shù)消除了機軸與凸輪軸相連的機械裝置，它為閥門(mén)提供了一套獨立的控制系統。 

　　夏維爾表示，由于閥門(mén)的計時(shí)不再受到活塞運動(dòng)的限制，它們可以使柴油、汽油以及可替代燃料(如乙醇和生物燃料)的燃燒變得更有效率。他稱(chēng)，這種概念，即眾所周知的可變氣門(mén)驅動(dòng)技術(shù)，能夠給使用常規汽油和柴油發(fā)動(dòng)機的汽車(chē)和卡車(chē)帶來(lái)重大的改進(jìn)。例如可以將此項技術(shù)應用于發(fā)電機。這項技術(shù)還能夠帶動(dòng)一種被稱(chēng)之為均質(zhì)充量壓縮燃燒(HCCI)的先進(jìn)技術(shù)的引入，這將使美國擺脫對國外石油資源的依賴(lài)性，并大幅減少其有害廢氣的排放。均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)可以將汽油發(fā)動(dòng)機的效率提高15%到20%，在幾乎消除煙霧產(chǎn)生氮氧化物的同時(shí)，使得它們與柴油發(fā)動(dòng)機具有同等的效率。 

　　這種改進(jìn)后的有效燃燒技術(shù)還可以減少另外兩種包含于全球變暖二氧化碳和未燃盡碳氫化合物當中的有害氣體的排放。此項技術(shù)能夠對每一個(gè)汽缸內的燃料和空氣的混合以及它們的燃燒進(jìn)行更精確的控制，消除常規柴油發(fā)動(dòng)機所出現的“貧氧富油”現象，從而極少地或不會(huì )排放出常規柴油發(fā)動(dòng)機所排放的被稱(chēng)之為微粒的污染物質(zhì)。 

　　可變氣門(mén)驅動(dòng)系統能夠達到“重引入”的目的，或將廢氣的一部分回流到汽缸內，從而提高燃燒效率和減少排放。該系統還能夠改變常規的和使用均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機汽缸內的濃縮度，調整它們的混合和燃燒時(shí)間，使燃料更加有效。夏維爾稱(chēng)：“可變氣門(mén)驅動(dòng)技術(shù)和均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)通過(guò)提高采用乙醇、生物燃料以及其他可替代燃料的發(fā)動(dòng)機的工作效率來(lái)減少我們對于石油的依賴(lài)。但是，要實(shí)現這樣的目標，我們還需在資金投入、人力、工業(yè)參與以及學(xué)術(shù)參與等領(lǐng)域加倍努力?！痹诰|(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)方面，“充量”或燃料-空氣混合需是均勻的，而且還意味著(zhù)它是始終如一的。在濃縮前增加回流廢氣會(huì )稀釋和升高這種空氣-燃料混合物的溫度。這一過(guò)程同樣需要是統一的“自動(dòng)燃燒”，或無(wú)需火花的燃燒，混合物的濃縮度要低于常規柴油發(fā)動(dòng)機所必需的濃縮度，這樣就會(huì )減少發(fā)動(dòng)機的磨損。 

　　在普通內燃機的汽缸里，燃燒的空氣-燃料混合物與未燃燒的部分間存在一個(gè)較大的溫差，或梯度。而在自動(dòng)燃燒期間，均質(zhì)燃料-空氣混合物和回流氣體會(huì )共同發(fā)生作用消除這種溫度梯度，這將全面降低燃燒的溫度。降低燃燒的溫度對于大幅減少氮氧化物是至關(guān)重要的。面臨的主要挑戰包括：如何自動(dòng)調整閥門(mén)的運動(dòng)和燃料注入，以滿(mǎn)足諸如車(chē)輛變速等因素引起的運行狀態(tài)改變的要求，它能裝載多重的東西以及使用什么類(lèi)型的燃料。 

　　采用均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機將使用傳感器來(lái)監控發(fā)動(dòng)機的工作情況，通過(guò)提供重要的數據來(lái)動(dòng)力改變閥門(mén)的時(shí)間。通過(guò)可變氣門(mén)驅動(dòng)控制燃燒過(guò)程將需要由普渡大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)的軟件編碼程序。夏維爾稱(chēng)：“我們將使用反饋控制，傳感器從發(fā)動(dòng)機提供出所需的重要數據，一種編碼程序將精確地對閥門(mén)進(jìn)行控制?！?nbsp;

　　夏維爾及其同事和學(xué)生正在制造使用“安全可變氣門(mén)驅動(dòng)技術(shù)”的獨**無(wú)**的多缸發(fā)動(dòng)機。他稱(chēng)，這將有助于均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)和可替代燃料燃燒的研究。他是榮獲“2006年魯道夫·卡爾曼論文獎”的研究論文的主要作者。這篇論文被刊登在《動(dòng)力系統、測量和控制》雜志上。他是在2006年芝加哥國際機械工程會(huì )議和展覽期間獲得此項殊榮的。該篇論文主要闡述了與一種新的數學(xué)模型相關(guān)的發(fā)現，這種數學(xué)模型將有助于均質(zhì)充量壓縮燃燒系統的研發(fā)。為了使該系統得以運作，從一個(gè)燃料周期到下一個(gè)燃料周期跟蹤不斷變化的發(fā)動(dòng)機性能是至關(guān)重要的。夏維爾所研發(fā)的數學(xué)模型是首個(gè)能夠精確跟蹤這種動(dòng)力的周期到周期性能及其他數據的模型。對于擁有一臺電力引擎和一臺內燃機的混合動(dòng)力車(chē)輛來(lái)說(shuō)，采用均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)可以使其實(shí)現**高效率。他稱(chēng)：“繼續對多項前沿技術(shù)進(jìn)行研究是非常重要的，包括研究解決與燃料電池和混合系統相關(guān)的問(wèn)題，理解如何使混合傳動(dòng)系統上的先進(jìn)內燃機實(shí)現一體化?！?nbsp;

　　到2030年，美國石油進(jìn)口預計將增長(cháng)約35%。與此同時(shí)，美國與運輸相關(guān)的二氧化碳排放也將可能增長(cháng)約35%。 

發(fā)表于 @ 2008年07月03日 11:21:00 |點(diǎn)擊數（）

舊一篇:聯(lián)合收割機工作離合器軸損壞原因及預防 ［推薦］ | 新一篇:歐洲齒輪刀具技術(shù)發(fā)展近況