来自硅谷的发动机新概念

2012-04-09 15:31:36来源: 互联网

    Pinnacle Engines是一家总部位于加利福尼亚州圣卡洛斯的发动机公司,其创新的对置活塞四冲程发动机方案通过独特的结构设计,大幅提升发动机的燃油效率并降低排放。目前该公司的产品即将在摩托车上应用,下一步的计划是开拓在汽车行业的机会。 

对置活塞四冲程解决方案

    Pinnacle Engines首席执行官及董事会主席Ron Hoge认为,尽管电气化是降低汽车排放与能耗的长远解决方案,但是受到成本以及技术的限制,这一过渡期可能需要几十年。根据Pinnacle Engines的预测,在2040年前,90%的车辆仍将依赖内燃机作为主要驱动源。为了更好地实现节能减排,当前迫切需要的是更清洁、更高效的发动机。
 

    Pinnacle Engines对内燃机进行了重新设计,基于四冲程、火花点火 (SI) 对置活塞套筒阀结构开发了一种高效的发动机设计方案,通过Cleeves 循环来实现发动机效率的大幅改善。与传统直列式发动机进、排气门结构相比,该技术有着诸多优势,包括:燃烧室表面积减半、热量损失降低;较大的伸展比例,以利用保留热做功;套阀具有更好的吸气、送气功能;低爆燃烧室可实现较高的压缩比;可实现低排放及经济性排放控制措施的操作;可比的制造成本;为汽车带来低成本可变压缩比解决方案。 

    2007年Pinnacle Engines与里卡多美国公司合作进行了可行性研究,2011年与FEV美国公司合作进行了独立发动机性能验证。相关的验证数据显示,Pinnacle Engines的解决方案能够实现30%~50%的效率改善,有效实现燃料的节省。在排放方面,CO2减排达到35%,CO、NOx、HC也有效降低,能满足欧IV和欧V排放标准。据介绍,除了使用汽油外,Pinnacle Engines的发动机设计也可使用CNG、LPG、乙醇等燃料,均能获得显著的效率提升。 

几种技术路线的比较

    如果比较一下现有的几条技术路线,包括传统汽油车、混合动力车、高级柴油车、插入式混合动力车、纯电动车,它们在燃油经济性方面的表现虽然依次递增,可是成本也相应地依次增加。其中,纯电动车最节能,可是成本也最高。对于传统汽油车来说,通过EGR、GDI、优化冷却、VVT、起-停系统、低摩擦力等先进技术的使用,可以以较低的成本实现燃油经济性的提高,发动机小型化以及涡轮增压器的使用可以进一步提高燃油经济性,但是与混合动力车、插电式混合动力车、电动车等技术方案相比还是有很大的差距。
 

   

    Pinnacle Engines的对置活塞发动机能取得较好的燃油经济性,且具有成本优势(能够使用传统的发动机制造技术)。如果装备VVT、VCR和涡轮增压器技术,更是能达到全混车的燃油经济性,成本却远低于全混车。 

    不久前Pinnacle Engines与FEV联合对本田飞度进行了GT功率分析。该车的原厂配置是1.5L i-VTEC发动机,百公里油耗为6.2L。使用了Pinnacle Engines的1.5L发动机,并配以VVT和VCR技术后,能耗降低约13%(油耗为5.4L/100km),而成本的增加微乎其微。如果发动机进一步小型化,排量为0.75L,并配以VVT、VCR和涡轮增压技术的话,能耗可降低34%(油耗为4.1L/100km),成本的增加则不足3%。 

开拓汽车市场应用

    自2008年创立以来,Pinnacle Engines已经陆续获得了来自NEA、Bessemer Venture Partners、Infield Capital的风险投资。Pinnacle Engines的商业发展计划是,最初侧重于技术开发、特许权使用和电器控制部件的销售,随后进一步制造和销售完整的发动机。该公司将首先关注亚洲两轮和三轮摩托车市场,并逐渐扩展至乘用车、轻型商用车和工业电力应用。
 

   

    在Ron Hoge看来,当下对于高能效、低成本设计的迫切需求,为Pinnacle Engines带来了巨大的市场机遇。预测数据显示,在 2016年之前,每年全球的摩托车、人力车、乘用车和商用车的销量将达2亿辆,发动机市场的销售额将超过1500亿美元。其中,销往印度和中国等亚洲国家的比重将达 70%,这些都是Pinnacle Engines 的目标市场。 

    在产品规划方面,Pinnacle Engines的0.11L和0.125L 1缸发动机将主要面向摩托车市场、0.15L~0.35L发动机将用于摩托车和三轮车、0.5L~2L 1~4缸发动机将用于乘用车及商用车市场。可喜的是,Pinnacle Engines的商业化之路已经开始。2010年Pinnacle Engines与一家大型亚洲摩托车整车厂签署了联合开发及许可证协议,计划于2012年进行1气缸发动机的商业化生产和测试,并于2013年推向市场。根据发展规划,Pinnacle Engines的第一个汽车发动机样机将于2013年试运行,2015年进行多气缸应用的生产和测试,并于2017年真正实现在汽车上的应用。 

    Ron Hoge表示,尽管Pinnacle Engines进入汽车行业尚有待时日,但是这一独特的发动机解决方案能够满足汽车行业对于成本、排放和燃油效率的要求,尤其适合中国、印度等新兴市场的需求。为此,Pinnacle Engines正进一步进行产品开发与性能验证,以更好地满足市场需求。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0409/article_5305.html
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