據sciencedaily網站2007年5月10日報道，研究人員已制造出首臺數學模型，它可以通過測試從一個燃燒周期到下一個燃燒周期發動機的性能，從而創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動機。 

　　普渡大學機械工程助理教授格雷戈里·M·夏維爾稱：“我們正對發動機技術的大飛躍展開討論，這種發動機可用于混合燃料汽車，可使車輛更環保及油耗更少。”他基于普渡大學雷·W·赫里克實驗室所作的研究的關鍵在于發動機的設計，它們的進氣口和排氣閥不再由與活塞相連接的機械裝置來驅動。與一個多世紀前進入市場的汽車發動機的工作原理相比，此項創新設計的工作原理有著很大的不同。  

　　污染和耗油大幅減少的發動機有望面世

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

　　夏維爾表示，由于閥門的計時不再受到活塞運動的限制，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，這種概念，即眾所周知的可變氣門驅動技術，能夠給使用常規汽油和柴油發動機的汽車和卡車帶來重大的改進。例如可以將此項技術應用于發電機。這項技術還能夠帶動一種被稱之為均質充量壓縮燃燒(HCCI)的先進技術的引入，這將使美國擺脫對國外石油資源的依賴性，并大幅減少其有害廢氣的排放。均質充量壓縮燃燒技術可以將汽油發動機的效率提高15%到20%，在幾乎消除煙霧產生氮氧化物的同時，使得它們與柴油發動機具有同等的效率。 

　　這種改進后的有效燃燒技術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。此項技術能夠對每一個汽缸內的燃料和空氣的混合以及它們的燃燒進行更精確的控制，消除常規柴油發動機所出現的“貧氧富油”現象，從而極少地或不會排放出常規柴油發動機所排放的被稱之為微粒的污染物質。 

　　可變氣門驅動系統能夠達到“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充量壓縮燃燒技術的發動機汽缸內的濃縮度，調整它們的混合和燃燒時間，使燃料更加有效。夏維爾稱：“可變氣門驅動技術和均質充量壓縮燃燒技術通過提高采用乙醇、生物燃料以及其他可替代燃料的發動機的工作效率來減少我們對于石油的依賴。但是，要實現這樣的目標，我們還需在資金投入、人力、工業參與以及學術參與等領域加倍努力。”在均質充量壓縮燃燒技術方面，“充量”或燃料-空氣混合需是均勻的，而且還意味著它是始終如一的。在濃縮前增加回流廢氣會稀釋和升高這種空氣-燃料混合物的溫度。這一過程同樣需要是統一的“自動燃燒”，或無需火花的燃燒，混合物的濃縮度要低于常規柴油發動機所必需的濃縮度，這樣就會減少發動機的磨損。 

　　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較大的溫差，或梯度。而在自動燃燒期間，均質燃料-空氣混合物和回流氣體會共同發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重要的。面臨的主要挑戰包括：如何自動調整閥門的運動和燃料注入，以滿足諸如車輛變速等因素引起的運行狀態改變的要求，它能裝載多重的東西以及使用什么類型的燃料。 

　　采用均質充量壓縮燃燒技術的發動機將使用傳感器來監控發動機的工作情況，通過提供重要的數據來動力改變閥門的時間。通過可變氣門驅動控制燃燒過程將需要由普渡大學研究人員開發的專業的軟件編碼程序。夏維爾稱：“我們將使用反饋控制，傳感器從發動機提供出所需的重要數據，一種編碼程序將精確地對閥門進行控制。” 

　　夏維爾及其同事和學生正在制造使用“安全可變氣門驅動技術”的獨**無**的多缸發動機。他稱，這將有助于均質充量壓縮燃燒技術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模型相關的發現，這種數學模型將有助于均質充量壓縮燃燒系統的研發。為了使該系統得以運作，從一個燃料周期到下一個燃料周期跟蹤不斷變化的發動機性能是至關重要的。夏維爾所研發的數學模型是首個能夠精確跟蹤這種動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力車輛來說，采用均質充量壓縮燃燒技術可以使其實現**高效率。他稱：“繼續對多項前沿技術進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的問題，理解如何使混合傳動系統上的先進內燃機實現一體化。” 

　　到2030年，美國石油進口預計將增長約35%。與此同時，美國與運輸相關的二氧化碳排放也將可能增長約35%。 

發表于 @ 2008年07月03日 11:21:00 |點擊數（）

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