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主题:【原创】曙光初现-大众汽车的CCS发动机(一) -- 波波粥

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家园 那个图是有点不好

在网上直接搜到的一张图,这张图上柴油机的燃烧方式让人有点误会,以为喷油嘴在点燃混和气。我另外一个帖子里有很漂亮的柴油机燃烧的图,不过已经用过了,这次就不想再用了。

以后争取找到更好的图,再把这个改过来。我先在帖子里面做点说明。

家园 【原创】曙光初现-大众汽车的CCS发动机(完)

先给大家到个歉,现在才把这个帖子续起来。

前面说到CCS发动机的工作原理是基于HCCI方式,燃料-空气-混和气被压燃。对于这种点火方式而言,需要燃料-空气-混和气的提前形成,这就是所谓“提前混和”,它要求喷油点在明显在上止点前(就是在吸气或者压缩行程中),喷油早,那么燃料和空气自然有更多的时间“亲密接触”,他们的融合也更加彻底,达到“你中有我,我中有你”的紧密结合。混合更充分,那么燃烧更彻底。但是这样会造成混和气有被提前压燃的危险,为解决这个问题,需要很高的发动机回气率,即在吸入的新鲜空气中,混入尽可能多的发动机废气。这里需要发动机转速,废气回气率,喷油时间点,喷油量相互之间精确的配合,对发动机控制技术提出了很高的要求。

但是在高负载工况下,燃料在发动机燃烧室内停留时间非常短,燃料-空气没有充足的时间来达到“水乳交融”的程度,从而混和气不能够通过被压缩而自燃,这样,我们需要对喷射战略或者点火方式进行调整。

可供选择的喷射战略是多点喷射,其中第一次喷射是在上止点前要喷一次油,在上止附近(前或者后,和上止点的时间点非常接近)再喷一次油,通过喷油时间点和点火点的选择,尽量把燃烧重心,即有一半的燃料已经燃烧的这个时间点推迟到上止点后。这样带来的后果是燃烧峰值温度高造成NOx的排放较高,在这种工作方式下,点火延迟现象变得有利起来,在点火延迟的这个时间段(说起来是“时间段”,其实非常非常之短)里,正好可以使得燃料和空气更加均匀的混和,降低排放。

在HCCI工作方式下,CCS发动机是最经济的,油耗最低,排放最少,但HCCI的工作范围受到燃料本身性能的限制,如果燃料-空气-混和气在混合中就开始自燃,或者在压缩过程中,还没有达到上止点处就开始自燃,那么这样的燃烧会造成发动机运行不平稳。同时为了在尽可能高的负载情况下也利用HCCI工作方式,需要把燃料-空气的混合时间尽可能的缩短,为达成此目的,CCS发动机所使用的燃料是特制的。这种特种燃料的蒸发温度显著下降了,在150度附近可以达到95%的蒸发率,燃料更容易蒸发,自然混和气也就更容易形成了。

正所谓成也萧何,败也萧何,燃料是CCS这样的发动机目前还不可能大规模的投入实际应用的最直接原因。但是CCS发动机在技术上所做的探索是非常有益的,技术上的进步也使得现有发动机得到改进和提高。

对于HCCI发动机,它的优点和缺点都非常明显,优点是省油,排放低;缺点是工作范围窄。这是到今天它还不能大规模商用的主要原因,虽然在技术上实现它完全是没有问题的。不过混合动力模式为HCCI发动机提供了新的舞台。在串联混合动力模式下,内燃机只是带动发电动来发电,汽车的直接驱动是由电动机来完成的,在这样的工作方式下,内燃机可以一直处于最经济模式下工作。在低负载情况下,多余的电力被电池储存起来,高负载情况下,由电池提供更多的能量,呵呵,在等红灯的时间里,内燃机也是照样运转的呢。这样使得HCCI发动机扬长避短了,也许在不久的将来,混合动力汽车会更多的走进我们的生活,那时,我们会看见HCCI发动机的身影,在那个时候,希望大家还记得CCS发动机这个“老前辈”。

家园 CSS与柴油发动机相比,优势在哪里?

除了用成本更高的特殊燃料而不是柴油之外?

看起来HCCI能到达的最高压缩比和增压比还是远不如柴油机的样子。

家园 CCS比传统柴油机省油,排放低(NEFZ测试下)

CCS发动机的最经济的工况在HCCI段,在这个阶段,它的压缩比在汽油机和柴油机之间,因为这个最大压缩比受到燃料自身性能的限制。不过CCS所代表的大概已经是8到10年前的技术了。

CCS所使用的特殊燃料和柴油的价格差距并不是那么大,特别是现在。但是使用新燃料的汽车的大规模应用不是简单的事情,配套工作相当的多,所以CCS只是作为技术储备了。但是我们也可以看出,HCCI发动机的实用化已经是相当的不错了,在混合动力时代,我想HCCI发动机的前景要广阔很多的。

家园 能讲一下HCCI对燃料的要求么?

支链直链比例。

稳定性似乎更加接近对柴油的要求,但是碳链要短很多。感觉合成油得到的低辛烷值石脑油是炼制这个燃料的最佳候选。

随便查了一下,果然使用费托合成石脑油。还有天然气。

家园 HCCI好像是古老技术

好几十年了。

家园 相对实用化的理论提出来有15年了

更基础的理论是更早了,具体哪一年我也没有去查过。我看到的最早的涉及到这个东东的有70年代的一些文章。

其实发动机燃烧优化的很多理论都是很早就提了出来,但是工程实用化的道路困难重重,借助于电子技术和传感器技术的进步,现在在工程上实现的可能性也增加了许多。

家园 发错了
家园 看成“大众汽车的CC”了
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