SAE研討會展出熱效率達42%的發動機

日前，2014年美國機動車工程師協會高效內燃機研討會于2014年4月6日-7日在美國底特律順利閉幕。在該美國機動車工程師協會高效內燃機研討會上，由美國西南研究院（Southwest Research Institute，SwRI）研究設計的EGR汽車（EGR Car）最為吸引人眼球。美國西南研究院采用2012款別克君威（Regal）GS作為其EGR汽車進行展示。正如圖中所示，此2012款別克君威（Regal）GS車身貼滿了五顏六色的貼花，外觀非常奪目，而其內芯動力配置更加厲害，其采用了先進的燃燒系統，其燃油效率得到了大幅提高，尾氣排放也大幅降低。其中，該先進燃燒系統是由美國西南研究院研究設計的，且其已被歐洲一大型汽車生產廠商購買并計劃投入生產。

此次，美國西南研究院研究設計的先進燃燒系統采用了2.0升D-EGR發動機，該發動機為四缸發動機，其中僅采用單個氣缸參與到廢氣再循環過程中，以此來提高廢氣再循環過程以及氫、一氧化碳混合物的循環利用過程。根據美國西南研究院副主任Terry Alger博士表示，該D-EGR發動機在零負載到滿負載測試中其制動熱效率達到了42%。

美國西南研究院副主任Terry Alger博士與美國西南研究院SI發動機研究經理Chris Chadwell在第四屆美國機動車工程師協會年會上分別介紹了各自研究小組在天然氣發動機以及發動機先進技術方面所取得的進展。此屆美國機動車工程師協會年會于底特律布克凱迪拉克威斯汀酒店（Westin Book Cadillac Hotel）舉行。Terry Alger、Chris Chadwell與其美國西南研究院的同事Jacob Zuehl、Raphael Gukelberger共同發表了一篇名為“A Demonstration of Dedicated EGR on a 2.0 L GDI Engine”的技術文章。

PSA集團計劃于2018年量產該D-EGR發動機

根據美國西南研究院工程師們表示，該D-EGR發動機僅為四缸發動機，所以其僅采用了單個氣缸參與到廢氣再循環過程中。隨著發動機氣缸總數量的增加，參與到廢氣再循環過程中的氣缸數量也可以隨之增加。在以上D-EGR發動機中，參與到廢氣再循環過程中的單個氣缸的運行模式采用了復雜的控制策略，這樣有助于提高發動機廢氣再循環容差以及降低因外部重整裝置而導致的一系列功率損失。

在該D-EGR發動機中，氫、一氧化碳富集混合物與其他廢氣一同進入再循環系統。該氫、一氧化碳富集混合物有助于抵消廢氣循環系統冷卻所帶來的諸多缺點。該氫、一氧化碳富集混合物可以提高發動機燃燒速率從而提高發動機廢氣再循環系統的容差，因此還可以提高發動機燃燒穩定性。此外，氫、一氧化碳富集混合物還具有較低的最低點火能量，這有助于提高燃油燃燒以及降低廢氣中碳氫化合物的含量，從而提高發動機的燃燒效率。

美國西南研究院工程師們表示，該D-EGR發動機采用自然吸氣運行方式，且擁有14：1的超高壓縮比。與壓縮比僅有11.7：1的普通發動機相比，實驗結果顯示采用D-EGR循環方式的高壓縮比發動機要比低壓縮比發動機在廢氣排放方面表現得更出色。

美國西南研究院工程師們還表示，該D-EGR發動機采用普通汽油（美國標準87 AKI標號，AKI為抗爆指數）時爆震現象與高級汽油（美國標準93 AKI標號）達到了相同的高水準。該D-EGR發動機還采用了渦輪增壓和機械增壓兩級式增壓系統。在發動機轉速為1500-5500轉/分鐘之間時，通過該兩級式增壓系統該D-EGR發動機不僅可以保證17巴（bar）的最低制動平均有效壓力（brake mean effective pressure，BMEP），而且還可以保證扭矩輸出目標以及換擋流暢性。

該D-EGR發動機系統不僅配備了專用電路設計、兩級式增壓系統，還采用了高能點火系統以及能夠為混合物輸送額外燃料的燃料噴射器。

有效燃油消耗率收益

Terry Alger表示，通過美國FTP（Federal Test Program）測試可知，該D-EGR發動機與普通發動機相比，其瞬態工況測試（Transient Driving Cycle）指標有13%的提高；同時在美國環境保護署公路燃油經濟性測試（Highway Fuel Economy Test，HwFET）中，其測試指標提升了10%。在發動機轉速為2000轉/分鐘時，該D-EGR發動機有效燃油消耗率由普通發動機的385克/千瓦時提高到了330克/千瓦時，其最低有效燃油消耗率也由236克/千瓦時提升到了212克/千瓦時。美國西南研究院進行的實驗結果顯示，在特定的工作條件下，該D-EGR發動機燃油效率可以提升30%。

此次，美國西南研究院的D-EGR項目是其高效稀釋汽油發動機（High Efficiency Dilute Gasoline Engine，HEDGE）項目的延續項目。其中，高效稀釋汽油發動機項目目的是為了通過為汽油發動機配備冷卻廢氣再循環系統以提高汽油發動機的燃油效率，最終可以使汽油發動機的燃油效率達到與柴油機燃油效率相同的水平甚至可以超越柴油機燃油效率。D-EGR項目將由Chadwell帶領繼續研究進入最新的階段——HEDGE III階段。

該D-EGR研發項目計劃于2018年達到D-EGR發動機排放滿足LEV3嚴苛排放標準的目標。