가솔린 엔진이 전기 자동차 미래에서 살아남을 수 있는 방법

관련 영상

연소 엔진이 조만간 완전히 사라지지는 않을 것입니다. 특정 운송 작업이나 운영 환경에서는 배터리 또는 수소 구동 전기 추진 장치가 적합하지 않습니다. 150년 동안의 연구 개발을 통해 연소 엔진의 효율성이 크게 향상되었으며, 엔지니어들은 연료 분자에서 더 많은 일을 추출하면서 유해한 배출물을 훨씬 적게 생성할 수 있는 수많은 추가 기술을 보유하고 있습니다. 다음은 우리가 주목하고 있는 몇 가지 사항입니다. 복잡성과 구현 비용 순으로 나열되어 있습니다.

15:1 이상의 압축률로 작동하도록 엔진을 설계하는 것만으로도 열역학적 효율과 출력 밀도가 크게 향상되어 엔진 크기를 더욱 줄일 수 있습니다. 이를 위해서는 더 높은 옥탄가의 연료가 필요하며, 연구 옥탄가(RON) 98은 연료 생산/정제에 더 많은 에너지를 소비하여 휠-휠 에너지/CO2 이점을 감소시키는 최적 지점을 나타냅니다.

엔진은 1/4마일 가속이나 무거운 트레일러를 데이비스 댐으로 견인하는 등 최악의 시나리오에 맞게 크기가 조정되었습니다. 실린더 비활성화는 몇몇 실린더가 데이비스 댐을 열심히 작동시키고 다른 실린더는 아무것도 하지 않도록 하여 덜 극단적인 주행 상황에서 효율성을 향상시킵니다. 동적 연료 관리(Dynamic Fuel Management)는 GM의 5.3리터 및 6.2리터 V-8의 일부 또는 모든 실린더를 차단하여 EPA 연비를 거의 12%까지 높일 수 있습니다. Tula Technologies와 Eaton은 이제 장거리 디젤 엔진을 위한 유사한 시스템을 제안합니다. 이 시스템에서는 연료 효율이 더 낮고(1.5~4.0%) 촉매를 켜는 데 필요한 배기 온도를 유지함으로써 막대한 NOx 배당금을 지불합니다.

엔진의 출력은 흡입할 수 있는 공기의 양에 따라 제한됩니다. 이것이 바로 크랭크샤프트 구동 과급기와 배기 구동 터보차저가 100여 년 전에 개발된 이유입니다. 특히 볼보 드라이브 E 및 메르세데스 M256 엔진에서 회수된 에너지 동력을 사용하는 전기 과급기; 터보차저에 모터/발전기를 추가하면 출력 지연이 제거되고 순항 중에 에너지 수확이 가능해집니다. 크랭크 구동 과급기에 대한 두 가지 흥미로운 리프는 CVT를 사용하여 수요에 맞춰 속도를 신속하게 맞추는 Torotrak V-Charge 원심 송풍기와 공기 수요에 맞춰 열리거나 닫히는 창이 특징인 Hansen Engine Corp의 Lysholm형 송풍기입니다. 압력을 최소화하는 동시에 손실을 최소화하여 과급된 반응성과 함께 터보 효율성을 제공합니다.

연료가 연소되는 데 시간이 걸리기 때문에 기존 점화 플러그는 피스톤이 이미 위쪽으로 움직일 때 점화되어 초기 연소에 역효과를 낳습니다. 더 많은 혼합물을 동시에 점화하는 계획은 대부분 다운스트로크에서 발생하도록 더 빠른 연소를 약속합니다. Ford는 연소실의 여러 지점을 점화하기 위해 근적외선 레이저를 개발했지만 비용과 신뢰성에는 여전히 문제가 있습니다. 과도 플라즈마의 드롭인 스파크 플러그 교체는 저온 플라즈마 시트를 주입하여 초희박 혼합물을 빠르고 시원하게 점화시켜 연비를 10~15% 향상시키고 NOx를 극적으로 감소시킵니다. 마세라티의 새로운 프리챔버 트윈 연소 시스템도 점화 가속기로서의 자격을 갖추고 있습니다.

이 케이크 앤 먹기 컨셉은 절약적인 라이트 스로틀 순항을 위한 높은 압축률과 터보 부스트 시 낮은 압축률을 약속합니다. Nissan의 Rube-Goldberg 복합 커넥팅 로드 기즈모는 엔진의 스트로크를 변경하여 압축을 8:1에서 14:1 사이에서 무한히 변경합니다. 우리는 Nissan/Infiniti의 VC-Turbo 성능과 연비에 압도되었으며 FEV의 편심 커넥팅 로드가 더 간단하고 더 잘 작동할 수 있는지 궁금합니다. 크랭크샤프트를 통해 전달된 오일 압력은 피스톤 끝의 편심 베어링을 회전시켜 더 좁은 범위(예: 8:1에서 12:1)에 걸쳐 스트로크를 변경하여 연료 소비를 5% 절감할 수 있습니다.

휘발유 배출로 디젤의 효율성! 이는 압축을 통해 희박 가솔린 혼합물을 자발적으로 점화시키려는 HCCI의 이분법적인 약속입니다. GM, Mercedes, Hyundai는 모두 유망한 HCCI 프로그램을 갖고 있었지만 오직 Mazda만이 HCCI를 생산에 도입했습니다. 일종의. SkyactivX는 때때로 스파크 플러그를 사용하며 여전히 북미에서 판매하기에는 너무 비싼 것으로 간주됩니다. 노틸러스 엔지니어링(Nautilus Engineering)은 압축 점화를 시작하기 위해 스트로크 상단에서 자체 소형, 고압축 실린더로 들어가는 메인 피스톤 상단의 소형 피스톤을 포함하는 HCCI 개념을 제안했습니다. 그러나 우리는 회사가 보유하고 있는 OEM 계약에 대해 알지 못합니다.