EcoMotors International(生态马达国际公司)是一家初创企业,总部位于密歇根州特罗伊(Troy),它对老概念——两冲程发动机——有了一种新方法,据说,其效率比大多数汽车发动机高50%,而污染远小于传统的两冲程发动机。
最近,该公司收到来自比尔•盖茨和科斯拉风险投资公司(Khosla Ventures)总计为2350万美元的投资。这笔钱, EcoMotors公司将用于研发对置活塞、对置气缸(OPOC)发动机。该发动机每个周期使用两个活塞运动,而不是4个,并且每个气缸包括两个对立冲程,而不是一个。一个单一机轴位于一对气缸之间。这个设计依赖于对所有部件的精确计算机控制。
传统汽车的引擎采用四冲程运动来完成进气、压缩、燃烧和排气四个步骤。在两冲程循环中,这些步骤只需要两个活塞运动来完成。每次运行提供两倍的冲程能量,并且只需要较少的部件。但两冲程发动机会在排气阶段喷射出更多的未燃油料,这也是四冲程设计变得更普遍的原因。
在每个汽缸中放两个活塞,也意味着每个活塞运动的距离仅为普通两冲程发动机活塞的一半,这会让发动机运转得更快。拥有传统引擎一半的部件(OPOC没有汽缸盖或气门机构部件,并且轴承更少)有助于减少摩擦和热量损失。Ecomotors公司首席执行官唐•朗克尔(Don Runkle)说,这些因素,再加上其他地方的“一连串1%到2%的改进”,可带来15%的效率提升。
朗克尔说,一些技术已经有助于减少两冲程发动机的排放量。首先,一个电动涡轮增压器允许“可变压缩比”,其中注入发动机汽缸的进气压力不断变化,以使效率最大化。其次,一种被称为不对称汽门定时的方法——在不同时间打开进气口和排气口——有助于改善气体交换效率。第三,高压喷射和喷射计算机控制提高了该循环的整体效率。朗克尔说,尽管“在如今的其它发动机中并不独特”,现在的这项技术比几年前“我们中的许多人尝试制造两冲程发动机时要好得多”。
基本的OPOC发动机包括位于机轴两面的两个汽缸。多个发动机,或“模块”可以一起使用,以使汽车的燃油利用率达到45%。除了发动机本身获得的效率之外,另外的模块可以在不需要时停用。设计的关键是电控离合器,其在必要时会脱离模块。一些现代的V8发动机以停缸技术作为特征,但由于活塞与机轴相连,所以它们继续运转,这导致我们熟知的“寄生损失”。
俄亥俄州立大学(Ohio State University)汽车研究中心主任乔治•里佐尼(Giorgio Rizzoni)说,OPOC发动机“看上去像是个不同想法的结合体,没有什么是真正创新的。”他指出,对置活塞发动机已经被用于飞机和摩托车中,而电动涡轮增压机作为一种改善涡轮发动机性能的方法,已经被广泛应用多年。让里佐尼觉得不同的是新型发动机的“旧概念合成”结合了双活塞排列。
今年5月,EcoMotors公司获得了一份价值1800万美元的研发协议,协议另一方是中国汽车元件制造商中鼎股份有限公司,EcoMotors公司是致力于在更严格的燃油经济标准出台之前更新内燃机的几家年轻公司之一。其中一些公司,包括位于圣地亚哥(San Diego)的Achates Power公司,都在集中搞两冲程结构。Achates公司首席执行官戴维•约翰逊(David Johnson)说:“在90年代中期,人们认为两冲程发动机确实无法满足排放标准。”
戴夫•赫斯特(Dave Hurst)是Pike Research公司的资深分析师,专攻能源技术,他说,任何一家初创的发动机企业都希望把其技术发明授权给大型汽车制造商,最大挑战在于,这些潜在客户会认为发动机是他们的核心技术,因此他们更倾向于自己设计新的发动机。
朗克尔说,在这一点上,EcoMotors公司正在努力改进发动机燃烧过程,测定在所有可能情况下的排放量、效率以及功率。他解释道,大多数汽车公司希望在采用EcoMotors技术之前看到数据。
尽管EcoMotors公司目的在于确保许可证和共同研发协议,也希望至少公司内能做一些生产。EcoMotors公司已经从美国能源部申请了价值2.08亿美元的贷款以支持这项工作,据朗克尔说,公司希望在未来两到三年内投产。
两冲程发动机反思
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