Under the current backdrop of a sharp increase in the sales of new energy vehicles, the continuous and steady growth of the market share of plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) has drawn extensive attention and high regard to the research and development of dedicated hybrid engines (DHE). At present, the highest brake thermal efficiency (BTE) that the existing dedicated hybrid engines on the market can achieve is approximately 41%. Lai ievērojami samazinātu visa transportlīdzekļa degvielas patēriņu, vēl vairāk uzlabot motora termisko efektivitāti tiek uzskatīta par ārkārtīgi efektīvu un būtisku tehnisko stratēģiju .
The keynote speech delivered by Marc Sens, Senior Vice President of IAV, at the 2024 Turin Conference on Carbon Dioxide Emission Reduction in Transportation Systems, summarized the current status of dedicated hybrid engine technology. The technology roadmap clearly outlines the overall technical challenge path for gradually increasing the brake thermal efficiency (BTE) of gasoline engines from the current 39% towards 50%+. Šis mērķis nav tikai vienkāršs skaitlisks pieaugums, bet arī atspoguļo visaptverošu progresu izpausmi sadedzināšanas zinātnē, termodinamiskai optimizācijai un dziļai elektrifikācijas integrācijai, iezīmējot turpmākās motora tehnoloģijas attīstības virzienu un fokusu .} virzienu un fokusu .} virziens un fokuss .} virziens .}
Tehniskās problēmas: trīs galvenās izrāvienu zonas
Degšanas kontroles revolūcija: pāreja no "pasīvas" uz "aktīvo" PCSP
- Pasīvais PCSP: paļaujas uz cilindra spiediena starpību, lai vadītu degvielas iesmidzināšanu, atšķaidīšanas ātruma tolerance ir ierobežota (~ λ mazāka vai vienāda ar 1 . 6).
-Active PCSP: integrē degvielas iesmidzināšanu un daudzpunktu aizdedzi, sasniedzot ultra plānu sadegšanu ar λ lielāku vai vienādu ar 2 . 0, tieši palielinot termisko efektivitāti ar 2-3%.
-Galvenās tehnoloģijas: Pirmsapkaulošanas kameras iesmidzināšanas caurumu un izturības projektēšana un apstrāde, augstas enerģijas aizdedzes kontrole .
Enerģijas plūsmas pārkonfigurācija: atkritumu savākšanas inženierzinātnes (WHR) inženierzinātnes
Rankine cikla sistēma: atgūst izplūdes enerģiju (300-600 grāds), diska ģenerators, lai izvadītu papildu 5kW .
- Fāzes maiņas dzesēšanas tehnoloģija: izmanto mikrokapsulas fāzes maiņas materiālus (PCM), lai absorbētu pārejošas siltuma slodzes, samazina pieprasījumu pēc dzesēšanas šķidruma plūsmas un samazina sūkņa enerģijas zudumus .
- Sistēmas integrācijas izaicinājums: WHR aizņem vairāk nekā 8L vietas, ir jākonkurē par izkārtojuma vietu ar hibrīda baterijām/motoriem .
Degvielu un motoru kopsavilkums: E-degvielas piesaistīšanas efekts
- ron 97 + sintētiskā degviela: samazina super detonāciju, palielina kompresijas attiecību .
- Molekulārās pielāgošanas potenciāls: optimizē GDI inžektoru mitrināšanas īpašības degvielas komponentus, samazina PN emisijas .
Nepabeigta cīņa: atklāti jautājumi 50%+
Materiālā ierobežojuma izaicinājums
- Vietējais siltuma plūsmas blīvums sadedzināšanas kamerā> 5MW/m² ir jānovērtē keramikas matricas kompozītu (CMC) virzuļa virsu piemērošana .
- Corrosion inhibition under high EGR rate (>30%), jāizstrādā jauni pretkorozijas pārklājumi .
Sarežģītības indekss aug eksponenciāli
- Vairāku mainīgu spēcīgu savienojumu: EGR ātrums, VVT, degvielas iesmidzināšana, aizdedze, WHR vārsti ir jāsaskaņo un jāoptimizē 100 ms . laikā
- Computational power requirement for digital twin models: >1000- Core reālā laika skaitļošanas kopas kļūst par standarta kalibrēšanas standartu .
Izmaksu un uzticamības kompromiss
- New cost for 50% efficiency systems (energy recovery systems, post-treatment systems, etc.): >1200 USD, ir jāsadala ar citām sistēmām .
- WHR evaporator experiences >1000 termisko triecienu WLTC ciklā, trūkst noguruma dzīves prognozēšanas modeļiem .
Augstas efektivitātes iekšdedzes motoru neizpildāmais raksturs
- "Sirds" loma hibrīdu sistēmās: 50% BTE dzinēju var samazināt PHEV degvielas patēriņu par 15-18%, salīdzinot ar pašreizējo līmeni, un tām ir oglekļa emisijas, kas salīdzināmas ar tīriem elektriskajiem transportlīdzekļiem (BEV, pamatojoties uz Ķīnas ogļu enerģijas struktūru) .}}
- Galvenā pārejas tehnoloģija oglekļa neitralitātei: apvienojumā ar e-degvielu var samazināt globālās transporta oglekļa emisijas par 9 . 2 GT līdz 2035. gadam (IEA prognozēšana).
-Tehnoloģiju aizpildīšanas vērtība: īpaši plāna sadegšanas kontrole, augstas temperatūras materiāli, inteliģentās termiskās pārvaldības tehnoloģijas paātrinās ūdeņraža iekšdedzes motoru komercializāciju {.