[情報] 移植Honda F1技術 熱效率47%引擎2020問世

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根據《日経xTECH》報導,Honda目前開發中的汽油引擎試作機種,已可達成47.2%的最高 熱效率。若真能實現於量產機種的話,可說是世界最高水準的境界。之所以能達成這項創 舉,主要是活用常見於F1等賽車的預燃室技術,並實現超稀薄燃燒。目標希望2020年後市 售化。 Honda於2018年發表的「Accord Hybrid」,其搭載的2.0L汽油引擎,達成40.6%的最高熱 效率。針對未來的開發目標,希望能兼顧45%的最高熱效率以及80kW/L的升功率。透過運 用預燃室技術的超稀薄燃燒,是能達成這項目標的重要技術。 https://i.imgur.com/qPBZLFB.jpg
在2019年5月舉辦的JSAE春季大會中,本田技術研究所第3技術開發室的高級研究員 新里 智則,針對Honda對於2030年的引擎相關技術進行發表。 雖然Honda在這次的實驗中,相較於功率表現,更著重於熱效率,達成了47%的最高熱效率 ,但新里先生表示:「量產機種的部分,目標會希望能兼顧升功率和熱效率,因此熱效率 大約會為45%左右。」 【Ferrari和Daimler於F1帶起的預燃室技術風潮】 近期的各日系車廠,大部分都在針對如何提高汽油引擎的最高熱效率進行開發。雖然Hond a和Toyota一直在互相競爭世界第一的最高熱效率,但目前的Honda僅能排在達成41%熱效 率的Toyota之後。而透過預燃室技術實現的超稀薄燃燒,可望讓Honda重新奪回這項世界 第一。 為了提高熱效率,各家車廠的對應技術之一,就是超稀薄燃燒。所謂的超稀薄燃燒,即是 將空燃比(A/F)超過30的稀薄混合氣進行燃燒,和傳統汽油引擎(一般理論空燃比為14. 7)相較,可藉此提升熱效率。 另外,若能達成空燃比超過30的極稀薄混合氣,則能降低燃燒溫度,並減低NOx的排出量 。 過去BMW和Daimler量產化的稀薄燃燒,空燃比大約在17左右,此時的NOx排放量是很多的 。 此外,在超稀薄的狀態下,除了點火會更困難,同時也很難穩定燃燒。Honda針對實現穩 定燃燒的方法,透過了所謂的預燃室技術。 預燃室技術,是在火星塞前端至於一個小燃燒室(預燃室、副燃燒室)內,並進行點火。 同時於火星塞的前端,設有附小孔的金屬蓋。在預燃室內將混合氣點火後,火焰會從複數 的小孔噴進主燃燒室內。若能燃燒超稀薄的混合氣,則能讓這些火焰,容易形成接近「多 點點火」的燃燒型態。同時,透過這些小孔噴出的火焰可以更為快速,也更容易燃燒。 https://i.imgur.com/GxFt72E.jpg
▲預燃室技術中的多點點火形成示意圖。 預燃室技術在近年,廣泛地導入於賽車引擎。其中如Daimler和Ferrari等車廠已率先於F1 賽車上使用。而Honda也有在F1的引擎中導入這項技術,並希望能轉用於市售車款上。另 外同為日本車廠的Toyota,則是在WEC賽車上使用這項技術。 https://i.imgur.com/QdDXtMu.jpg
▲Honda RA618H(於F1 2018賽季使用的PU) 在Honda導入預燃室技術的實驗中,確認可讓空燃比近40的超稀薄混合氣穩定燃燒。燃燒 速度部分,為一般火花點火機構的2倍速。而在轉速2000rpm、指示平均有效壓力(IMEP) 為870kPa的狀態下,達成了47.2%的最高熱效率。 此外,在廢氣排放部分也有顯著改善。實驗結果顯示,NOx排放量止於30ppm。這也印證了 ,若能讓超稀薄混合氣燃燒,確實能降低NOx排放量。 Honda對於這項預燃室技術抱有很大的期待。從Honda將這項技術命名為「i-CVCC」可以看 出端倪。當時於1970年代,因為清淨空氣法而轟動全世界「CVCC(Compound Vortex Cont rolled Combustion)」可望以進階版的方式,再度出現於市場上。 Honda在本次實驗中導入的預燃室技術,是在副燃燒室中設置直噴噴油嘴的形式。這屬於 「主動式」的設計,可以讓副燃燒室的稀薄混合氣確實燃燒。而這種方式和德國汽車引擎 零件供應商Mahle所開發的技術類似。 https://i.imgur.com/UyZVsKM.jpg
▲Mahle所設計的主動式預燃室技術。 另外,Honda也在實驗另一種,不在副燃燒室內配置噴油嘴,稱之為「被動式」的設計。 這種方式則和德國IAV及奧地利AVL提出的方法類似。 針對副燃燒室內的燃料供應,噴進氣缸內的燃料,可透過副燃燒室上的小孔進入。和主動 式的設計相比,可以省去副燃燒室內的噴油嘴,並降低成本。 只是被動式則不是採用稀薄燃燒,而是利用理論空燃比的燃燒。除了實現高速燃燒,主要 也是希望能抑制提高壓縮比時,易產生的爆震現象。在Honda的實驗下,可實現較一般火 花點火快2倍的高速燃燒。 https://i.imgur.com/JrfJfal.jpg
▲AVL設計的被動式預燃室技術。 【重視引擎功率表現,考量導入水噴射技術】 為了提高熱效率,Honda除了運用了預燃室技術外,也導入了另一項引人注目的「高壓延 遲噴射」技術。在噴油嘴處於高壓的狀態下,較一般大幅延遲了噴射時期。 通常若進行噴射時期的延遲,容易導致不完全燃燒。由於至燃燒開始的時間過短,燃料和 空氣混合的時間因此不足。 另外,延遲化具有可以增強汽缸內亂流的優點。在噴射燃料時,同時擾亂混合氣,並藉此 讓亂流能維持到燃燒開始。當亂流越強,燃燒的速度也會加快。 延遲化的同時,提高噴油嘴噴射壓,也是讓燃料和空氣能在燃燒開始前的短時間內進行混 合的關鍵。在Honda的實驗中,噴射壓從20MPa提升至30MPa,成功大幅延遲了噴射時機。 一般的噴射時機,大約是在活塞於下死點附近,於活塞開始上升離開下死點時進行噴油。 具體來說,將噴射時機延遲至BTDC(上死點前)的30度附近時,可以抑制爆震,並提高壓 縮比和熱效率。 在提升引擎熱效率的同時,Honda也希望能兼顧到引擎的輸出功率。目前正在開發具備比4 0%更高的最高熱效率,並能達成100kW/L升功率的引擎。而這當中引人注目的,則是水噴 射技術。 這項技術能在追求省油性的同時,兼顧到提升引擎功率。近期BMW已採用Bosch提供的這項 技術,並實際展開應用。 https://i.imgur.com/PfuRUXt.jpg
▲BMW於2016年發表的「M4 GTS」,當中搭載的直列6缸直噴渦輪引擎,導入了Bosch開發 的水噴射技術。 所謂的水噴射技術,是藉由朝汽缸內噴水降低溫度,減少冷卻損失,同時也有助於減緩爆 震。雖然這項技術在引擎運轉全域內皆可使用,但在「全負荷」時,對於提升省油表現和 排放表現的效果是最大的。 在全負荷時,為了防止爆震,會噴射較濃的燃料,進行冷卻並充分的燃燒。若在此時以水 代替,可以減少針對冷卻的燃料。也就是說,原先提升省油性能和排放表現,而降低高轉 速域扭力的狀況,可以透過水噴射技術,提高扭力表現。Honda的新里先生表示:「對於 這『失去的動力』,這項技術是能有效回復的。」 【朗肯排熱回收,並回收於引擎室的目的】 Honda本次也透露到,過去曾發表運用朗肯循環的排熱回收技術研究,這回除了小型輕量 化外,並將能量存於引擎室內。透過解析,可回收約4%的廢熱,並能讓油電車的省油性能 提高3%。 https://i.imgur.com/BfNIKyD.jpg
▲Honda於2006年在JSAE發表的朗肯循環技術概要。現行款朝著小型輕量化發展,並能將 能量回收至引擎室內。 這裡運用到的朗肯循環,相當於是迷你型的火力發電廠。運用引擎排氣產生的熱,取代煤 和液化天然氣,產生水蒸氣,渦輪的部分則是由使用斜板的容積形膨脹機來改變旋轉力。 Honda針對這項開發中的技術,以一次流體分析計算了能量的回收效果。在以美國的油耗 試驗模式下,行駛中的回收能源最大約為2000W左右,平均則為數百W。 此外,Honda表示,為了提升冷車啟動的排放性能,開始著手了電熱觸媒的開發。當觸媒 處於低溫狀態時,可透過電流加熱。這項技術估計是為了因應歐洲日漸嚴格的排放標準。 新聞來源: ホンダが世界最高水準のエンジン効率47%、20年代目標 https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02339/ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 125.230.29.48 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1560396104.A.D4E.html
e04bank: 科技進步好快 06/13 11:25
sjclivelo: 六行程講這麼久還沒商品化 06/13 11:25
z85917131: 他 06/13 11:25
jeff101234: 沒差 台苯1.5NA還要再戰10年 06/13 11:27
cattgirl: 起飛了 06/13 11:27
preisner: 和台本無關 06/13 11:27
Lunayue: 被麥破輪耽誤的 06/13 11:30
yaosian: 他國事務... 06/13 11:31
berice152233: 然後用在割草機上嗎 06/13 11:33
candy234: 沒差,過幾年全都是电动的時代了 06/13 11:34
grgeo: 神 06/13 11:36
JeanSijhih: 加油之外...還得備一瓶蒸餾水... 06/13 11:37
stanley68: 他國 06/13 11:47
lusheng: 又是他國事務。 06/13 11:53
eatingshit: 買引擎送車殼 06/13 11:54
johnson20524: 人家的本田是真正的本田,我們的苯田是…喔咿呀吼 06/13 11:58
johnson20524: 咿呀 06/13 11:58
dslite: 才47% 馬自大已經吹到56%了 加油好嗎? 06/13 12:00
rainbow321: 滿屌的 06/13 12:03
alamabarry: 好引擎配台製車殼 06/13 12:05
yuyubb: All new hrv ha. 06/13 12:10
NymaB: GP2... 06/13 12:11
lylu: mazda的Skyactiv-X不是號稱熱效率56%? 06/13 12:20
tyrande: 掛hybrid 06/13 12:27
ian41360: honda割草機:覺得興奮 06/13 12:28
allenxxx: 台灣有垃圾菌囚車,台苯打不贏啦 06/13 12:29
aowen: 賣破輪已經證明自己 06/13 12:30
missin: 真的噴水引擎XD 06/13 12:32
kenlin0105: 還不是裝在割草機上面 06/13 12:34
hinet5566: 台本繼續賣舊引擎 06/13 12:35
asgardgogo: 台本2030看情況引進 06/13 12:35
hondasho: https://nkbp.jp/2KQwqfD SKYACTIV-X的最高熱效率,在 06/13 12:43
hondasho: 這篇最新的報導是說約為43% 06/13 12:43
dslite: skyactiv-3吹到56% 06/13 12:46
atbhao05: 熱效率和跟油價一樣是浮動的啦 06/13 12:57
NagaeIku193: 很適合當油電引擎的樣子 06/13 13:13
eason2000: 割草機的是CBR1000RR 幾乎是最弱WSBK用車…… 06/13 13:17
g8785: 推翔大整理 06/13 13:18
volcom: GP2 06/13 13:26
cfk301: 這回合本粉勝出...馬粉加油! 06/13 13:30
reallocust: 熱效率真的不是省油重點,除非有辦法全程路程都以最高 06/13 13:31
reallocust: 熱效率的狀況行駛 06/13 13:32
leaveleft: 本田+F1這幾年給人印象是悲劇,今年是小悲劇... 06/13 13:40
ciswww: 最高熱效率點的效率值是其中一個指標 06/13 14:04
dcoog7880: Mazda的x引擎不知道熱效率如何 06/13 14:18
blairkimi: Skyactiv x還是屌打 06/13 14:22
cfk301: 你看豐田多少馬自達大概就多少...有些事你也知道的嘛 06/13 14:40
atlaswhz: 全程熱效率高點的方法,目前只有電油車能做到 06/13 14:43
atlaswhz: 而本田hybrid架構就是電油車.除非未來T牌有殺手級產品 06/13 14:45
atlaswhz: 推出,不然在hybrid這塊的省油性和性能,都被超車了 06/13 14:45
hondasho: SKYACTIV-X上面就寫了43%,還在說○打XD 06/13 14:50
hondasho: https://nkbp.jp/2IFho9B 另外Nissan預計明年會推出新 06/13 14:56
hondasho: 的e-POWER引擎,排氣量1.5L,熱效率也有機會達到45%,會 06/13 14:56
hondasho: 從X-Trail率先搭載~ 06/13 14:56
jqqstwyx: 本田起飛了 在嘴GP2 ENGINE啊 06/13 15:13
ru04hj4: 日本2020上市台苯應該是2035 06/13 15:39
shinehuman: 內燃機沒有未來啊… 06/13 16:37
cocokeke1556: 本田魂 06/13 16:43
escobar006: 真的是他國事... 06/13 16:51
LUDWIN: 台本免肖想 06/13 17:07
waterdesign: 原來目前全世界熱效率最高的是Toyota 06/13 20:02
waterdesign: 而且在台灣只要花83萬9就可以買到(Auris) 06/13 20:03
waterdesign: 還有92萬5的RAV4也是配這顆世界第一的引擎喔~ 06/13 20:04
reallocust: 可是auris這號稱40.7%熱效率的引擎實際上路長期綜合油 06/13 20:11
hondasho: 水哥別搞笑,最高熱效率41%是2.5L Hybrid那顆的 06/13 20:11
reallocust: 耗連自家2代prius只有37%熱效率的引擎都比不上,就看出 06/13 20:11
reallocust: 熱效率根本只是直銷洗腦用語 06/13 20:12
reallocust: 實際上路引擎有多少時間處在最高熱效率才是重點 06/13 20:13
hondasho: 另外一個41%是2.0L Hybrid的 06/13 20:17
reallocust: 印象目前賓士有一款1.6T要賣到上億的那台車,熱效率號 06/13 20:18
reallocust: 稱46~47%,不過應該不算量產車 06/13 20:18
reallocust: 更不用說板上某個文組腦殘在說41%熱效率的auris引擎屌 06/13 20:27
reallocust: 打台電發電機組的 06/13 20:27
waterdesign: 2.5油電那顆引擎才有41%?2.5汽油跟油電引擎本體不是 06/13 20:52
waterdesign: 一樣的嗎? 06/13 20:52
waterdesign: 汽油車的油耗跟油電車當然是沒得比啦~ 06/13 20:52
TaiwanNeko: Skyactiv-X之前確實號稱56%,後來才下修43% 06/13 20:53
TaiwanNeko: 不過以43%的效率來看,又加了微油電,油耗卻普普通通 06/13 20:53
waterdesign: 不過現在只要79萬9你就能買到日本進口的油電車PriusC 06/13 20:54
waterdesign: 喔~原來汽油的Dynamic Force引擎熱效率是40% 06/13 20:57
waterdesign: 不過也是汽油引擎裡的世界第一 06/13 20:57
waterdesign: 也就是我前面說的Auris、RAV4的引擎 06/13 20:58
waterdesign: 要油電的Dynamic Force引擎熱效率才有41% 06/13 20:58
waterdesign: 依然是世界第一 06/13 20:59
waterdesign: 油電Accord不錯啦~ 只是台本不進而已 06/13 21:00
waterdesign: 不過之前進來賣180是有點貴啦... 06/13 21:01
iamspy: 熱效率高但油耗不怎樣的 大概是變速箱跟不上 06/13 21:54
SakuraHana: 紅明顯,反觀火力發電才3x% 06/13 22:39
pinson880207: 台灣在All New HRV啦 沒空 06/13 22:57
seto1224: 與台本沒關 06/14 01:29
waterdesign: 還好Auris油耗還不錯 應該是2.0NA裡面最好的 06/14 06:39
waterdesign: 就算把1.8NA拉進來比也應該是最好的 06/14 06:46

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