瑞士研究人员在近期发表的一份论文中称,通过应用全新“汽油-压缩空气混合动力系统”,他们成功地使一台排量为0.75L的测试用汽车发动机的输出功率,与普通2.0L发动机水平相当。
在今年美国汽车工程师学会年会上发表的论文中,瑞士苏黎世ETH大学教授里诺•古泽拉详细讲解了“汽油—压缩空气混合动力系统”的工作原理。“我们的团队已在这个研究项目上工作了3年。”古泽拉介绍说。所谓“汽油-压缩空气混合动力系统”是在汽车现有动力总成基础上,加装一套用于产生压缩空气的辅助系统。通过向发动机提供压缩的空气,提高其燃烧效率。由于这套辅助系统独立于发动机系统之外,可以独立驱动车辆(虽然只能使车辆前进700米),所以它与发动机一起组成的系统称为“汽油-压缩空气混合动力系统”。
古泽拉强调,这套混合动力系统并非单纯使用空气作为能量源来驱动汽车。他说:“只用压缩的空气作为汽车的动力源不是个好主意,空气的密度远低于电池,最多只有它的1/10,因此这种技术路线不可行。”按照他的解决方案,新增辅助系统的作用与现在流行的涡轮增压器相仿,都是使进入发动机的空气压力增大,从而获得更高的燃烧效率。但它不会像涡轮增压器那样出现迟滞效应(通常情况下,涡轮增压器会在发动机转速达到2000rpm后才启动),还可以大幅降低发动机排量和尺寸。“经过压缩后,进入发动机燃烧系统的空气压力将达到20bar。”古泽拉说,“这可以使目前配装4缸或6缸发动机的车辆在加速时仅需使用1个汽缸。换句话说,发动机排量降低,1.0L两缸发动机可以替代3.0L V6发动机。由于减少很多摩擦损失,我相信应用这个系统后,汽油机有可能达到最大热效率。”据悉,车用柴油发动机的热效率约为40%,一些汽油机可以达到36%。欧洲汽车的发动机平均热效率仅为17%~18%,有很大提升空间。
“我们的目标是使车辆的成本仅比传统车辆增加20%,但燃油经济性可以达到油电混合动力汽车的80%。要知道,现在油电混合动力系统的成本约是普通汽油机的3倍。”古泽拉估计,在自重约600~800公斤的汽车上配装“汽油-压缩空气混合动力系统”,其百公里油耗仅为2.0~2.5L。
另据记者了解,瑞典Lund大学近期公布了一项与古泽拉的项目类似的研究成果,他们研究的是“柴油-压缩空气混合动力系统”。