通過頂針尺寸的流動平衡的預(yù)燃室點燃貧氣體混合物

5月底，“地平線2020”項目“GasOn”與歐盟委員會的最后一次會議在布魯塞爾舉行。該歐盟項目的目標是進一步開發(fā)汽車和貨車的燃氣發(fā)動機。約有20個合作伙伴參加，包括蘇黎世聯(lián)邦理工學院和Empa以及四家歐洲汽車制造商和知名供應(yīng)商。與汽油或柴油車相比，燃氣動力車通常排放的污染物更少。由于可能由可再生能源提供動力，它們未來可能會變得越來越重要。

除電動和氫動力系統(tǒng)外，燃氣發(fā)動機還在蘇黎世聯(lián)邦理工學院領(lǐng)導(dǎo)的瑞士能源研究能力研究中心(“SCCER Mobility”)中發(fā)揮重要作用。這是因為由預(yù)處理的沼氣或合成甲烷(“電子氣體”)提供動力的車輛具有非常低的CO 2排放。合成甲烷是由可再生多余的電力和CO產(chǎn)生的2。預(yù)處理的沼氣和合成甲烷可以隨意混合，最多130辛烷值，具有比汽油高得多的抗爆性，使其成為內(nèi)燃機的理想燃料。對于高負荷，例如在高速公路上，燃氣動力車輛已經(jīng)實現(xiàn)了比汽油發(fā)動機更高的效率。

然而，由于甲烷的高抗爆性，效率仍然可以顯著提高 - 因為今天的乘用車中的燃氣發(fā)動機通常只是略微適應(yīng)的汽油發(fā)動機，即尚未針對甲烷操作進行優(yōu)化的概念。為確定這一尚未開發(fā)的潛力，歐盟項目“GasOn”于2015年啟動。蘇黎世聯(lián)邦理工學院和Empa的研究人員也參與了該項目，作為大眾汽車集團研究部領(lǐng)導(dǎo)的一攬子工作計劃的一部分。

對于具有兩升排量的燃氣發(fā)動機實施了高效的燃燒過程：通過頂針尺寸的流動平衡的預(yù)燃室點燃貧氣體混合物。在用于氣熱化學和燃燒系統(tǒng)的ETH實驗室中，在光學可訪問的發(fā)動機中進行基本實驗。這些用于研究前室中點火的行為和熱射線溢流進入主燃燒室?；谶@些數(shù)據(jù)，開發(fā)了數(shù)值工具，以便使用計算機模擬詳細計算過程。這些結(jié)果使大眾汽車集團研究部門能夠優(yōu)化前室和主燃燒室的設(shè)計。Empa科學家相應(yīng)地設(shè)置了發(fā)動機并研究了燃燒過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有預(yù)燃室燃燒過程的新燃氣發(fā)動機的消耗減少了20%(轉(zhuǎn)換為中型轎車的WLTP標準消耗)。最佳發(fā)動機配置的最高效率超過45%，在很寬的工作范圍內(nèi)實現(xiàn)了超過40%的效率。這些值目前僅通過明顯更大的發(fā)動機實現(xiàn)，例如用于商用車輛，固定或船舶應(yīng)用的發(fā)動機。45%是乘用車發(fā)動機的新紀錄。作為比較，汽油發(fā)動機通常具有35%至40%的效率。GasOn項目尚未處理這種發(fā)動機的廢氣處理; 由于稀薄燃燒，仍然需要進一步的研究 處理。

總的來說，已經(jīng)表明燃氣發(fā)動機有可能實現(xiàn)與(明顯更大的)柴油發(fā)動機類似的效率。此外，它們可以使用可再生的生物或合成甲烷的任何混合物輕松操作，從而實現(xiàn)非常低的CO 2排放。所涉及的汽車制造商現(xiàn)在即將了解GasOn項目的結(jié)果如何轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)車輛。