美国发明高效经济型混合动力发动机区域

据technologyreview2006年4月24日消息：随着汽油价格的日益攀升，希望减少汽油花销的消费者可以选择以汽油和电力的混合方式供能。但是进一步投资混合供能的汽车仍然需要很大的一笔花销，这就需要开发出一种更加经济廉价的能源。

一种新型乙醇涡轮增压汽油发动机给这一问题的解决带来希望。该项技术的发明者，美国麻省理工学院等离子科学和熔接中心研究人员莱斯利 布罗戈、丹尼尔 科恩以及机械工程系教授约翰 赫德指出，这种新型发动机的效率与汽油电力混合发动机一样高，但是所需成本却会大大降低。

这种新型发动机将通过两种途径提高效率：首先，通过减小发动机的体积从而节省在发动机载荷状态下的能源消耗，当需要更强的动力时，涡轮增压器开始运转，通过废气流压缩空气从而可以在一个更小的空间内消耗更多的空气和燃料；其次，进一步提高发动机的压缩率，即提高空气和燃料压缩入发动机前后状态下的比值。压缩率提高可以进一步增加发动机的效率。

然而并不是第一次想到使用这两种途径。过去也进行过类似的尝试，但由于出现一种碰撞现象而无法进行下去，当发动机处于加速或高速度行驶的强负荷运转时，高压缩率和涡轮增加就很容易引起汽油自燃。麻省理工学院的研究人员有效地解决了这一问题，从而使发动机的效率提高了约250％。

科恩介绍说，通过减小发动机的体积来增加效率就会大大节省汽油的用量。在发动机高速运转时研究人员通过给燃料腔内注入一定量的乙醇，从而解决了汽油撞击时出现的自燃问题。乙醇比汽油含有更高的辛烷值，可以大大加快燃料的压缩速率。同时，注入的乙醇还可以降低燃料混合物的温度，从而有效增加燃料的使用效率。该系统使用的乙醇相对少，大约每20加仑汽油用1加仑乙醇，因此科恩估计，乙醇燃料罐也像油罐一样要经常补充。而且，因为该系统只需根据现有的技术进行少量改进，科恩认为通过“乙醇促进系统（EBS）和福特汽车公司的合作，他设计的系统到2011年就会在生产的汽车上得到应用。

麻省理工学院的研究人员估计该发动机系统将给汽车增加500～1000美元的成本，其中包括增加的高端涡轮增压器、直接喷射系统以及一个动力强、体积小的发动机。这些适当增加的额外费用与混合燃料汽车相比还是合适的。据2006年4月《消费者报告》上的一篇综述分析，即使考虑联邦税率，以及汽油价格涨到每加仑4美元等因素，一些混合燃料汽车在五年的时间内也不能收回成本。但科恩表示，他们设计的发动机能在二到三年收回成本。

通过计算机建模，研究人员精确复制了汽油发动机内部燃烧的特性，他们发现这套新的发动机比传统发动机效率高 0％。《消费者报告》上的这篇综述试验发现，相比之下，装有新型发动机的丰田公司生产的普锐斯（Prius）汽车价格比传统汽车高5700美元，但是燃料的经济性提高 0％～ 5％。前任福特公司动力机车研究部门主任罗德尼 坦波斯奇认为乙醇“将会帮助解决辛烷问题”，而且现有的电子控制和反馈系统应该使受控喷射系统更加切实可行。

目前持反对意见的人士可能会说，一台汽车有两个燃料箱不方便，很难实现，而且确保乙醇在街头巷尾的每个加油站都能得到供应也有困难。发动机还需要一个系统保证司机忘记添加乙醇时也不会损坏。坦波斯奇指出说，真正的节省燃料还依靠个人的驾驶习惯。当在城市中驾驶装有这种发动机的汽车时，最经济的时速并不是在70～75英里每小时像高速公路那样大开油门。

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