日本开发新燃烧技术,发动机净热效率超50%

新技术 2019年01月24日
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在日本内阁府综合科学技术创新会议的战略性创新创造项目(SIP)“革新性燃烧技术”(管理法人:日本科学技术振兴机构(JST))中,庆应义塾大学、京都大学和早稻田大学等组成的研发小组,使乘用车用汽油发动机和柴油发动机的最高净热效率成功超过了50%。

目前市场上乘用车的发动机热效率约为40%。该项目提出了一个雄心勃勃的目标,即在5年内将汽车企业过去用40年时间才提高了10%左右的热效率进一步提高10%。

日本开发新燃烧技术,发动机净热效率超50%

图1:最高净热效率成功超过50%的过程

在该项目中,汽油发动机成功实现了超稀薄燃烧(Super Lean Burn),柴油发动机成功实现了高速空间燃烧。另外,通过推进两种发动机通用的、旨在降低损失的研究开发,开发出了降低机械摩擦损失的技术、提高涡轮增压系统效率的技术,以及提高热电转换系统效率的技术。综合利用这些技术,使汽油发动机和柴油发动机分别实现了51.5%、50.1%的最高净热效率。

除此之外,在该项目中,东京大学还成功构筑了汽车发动机的三维燃烧解析软件“HINOCA(火神)”、PM(颗粒物)生成模型“RYUCA(粒神)”,以及基于模型的汽车发动机燃烧控制系统“RAICA(雷神)”。

此次的成果能减轻预计未来几十年仍为主流的内燃机汽车造成的环境负荷,为削减全球的二氧化碳(CO2)排放量做出贡献。另外还将促进燃烧领域的基础科学取得发展,同时增强日本的产业竞争力。

通过构筑“产产学学合作体制”(多家企业在项目还处于竞争前的阶段开展合作,多所大学之间也开展合作,这些企业和大学之间也相互进行合作的体制)并使其发挥作用,提高了全日本学术界的基础研究实力,最终实现了这些研究成果。为了使这种关系在项目结束后也能继续,日本产学界已开始行动起来。

日本开发新燃烧技术,发动机净热效率超50%

图2:最高净热效率超过50%的技术概要

文 JST客观日本编辑部

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