根据《日経xTECH》报导，Honda目前开发中的汽油引擎试作机种，已可达成47.2%的最高 热效率。若真能实现於量产机种的话，可说是世界最高水准的境界。之所以能达成这项创 举，主要是活用常见於F1等赛车的预燃室技术，并实现超稀薄燃烧。目标希望2020年後市 售化。 Honda於2018年发表的「Accord Hybrid」，其搭载的2.0L汽油引擎，达成40.6%的最高热 效率。针对未来的开发目标，希望能兼顾45%的最高热效率以及80kW/L的升功率。透过运 用预燃室技术的超稀薄燃烧，是能达成这项目标的重要技术。 https://i.imgur.com/qPBZLFB.jpg 在2019年5月举办的JSAE春季大会中，本田技术研究所第3技术开发室的高级研究员 新里 智则，针对Honda对於2030年的引擎相关技术进行发表。 虽然Honda在这次的实验中，相较於功率表现，更着重於热效率，达成了47%的最高热效率 ，但新里先生表示：「量产机种的部分，目标会希望能兼顾升功率和热效率，因此热效率 大约会为45%左右。」 【Ferrari和Daimler於F1带起的预燃室技术风潮】 近期的各日系车厂，大部分都在针对如何提高汽油引擎的最高热效率进行开发。虽然Hond a和Toyota一直在互相竞争世界第一的最高热效率，但目前的Honda仅能排在达成41%热效 率的Toyota之後。而透过预燃室技术实现的超稀薄燃烧，可望让Honda重新夺回这项世界 第一。 为了提高热效率，各家车厂的对应技术之一，就是超稀薄燃烧。所谓的超稀薄燃烧，即是 将空燃比（A/F）超过30的稀薄混合气进行燃烧，和传统汽油引擎（一般理论空燃比为14. 7）相较，可藉此提升热效率。 另外，若能达成空燃比超过30的极稀薄混合气，则能降低燃烧温度，并减低NOx的排出量 。 过去BMW和Daimler量产化的稀薄燃烧，空燃比大约在17左右，此时的NOx排放量是很多的 。 此外，在超稀薄的状态下，除了点火会更困难，同时也很难稳定燃烧。Honda针对实现稳 定燃烧的方法，透过了所谓的预燃室技术。 预燃室技术，是在火星塞前端至於一个小燃烧室（预燃室、副燃烧室）内，并进行点火。 同时於火星塞的前端，设有附小孔的金属盖。在预燃室内将混合气点火後，火焰会从复数 的小孔喷进主燃烧室内。若能燃烧超稀薄的混合气，则能让这些火焰，容易形成接近「多 点点火」的燃烧型态。同时，透过这些小孔喷出的火焰可以更为快速，也更容易燃烧。 https://i.imgur.com/GxFt72E.jpg ▲预燃室技术中的多点点火形成示意图。 预燃室技术在近年，广泛地导入於赛车引擎。其中如Daimler和Ferrari等车厂已率先於F1 赛车上使用。而Honda也有在F1的引擎中导入这项技术，并希望能转用於市售车款上。另 外同为日本车厂的Toyota，则是在WEC赛车上使用这项技术。 https://i.imgur.com/QdDXtMu.jpg ▲Honda RA618H（於F1 2018赛季使用的PU） 在Honda导入预燃室技术的实验中，确认可让空燃比近40的超稀薄混合气稳定燃烧。燃烧 速度部分，为一般火花点火机构的2倍速。而在转速2000rpm、指示平均有效压力（IMEP） 为870kPa的状态下，达成了47.2%的最高热效率。 此外，在废气排放部分也有显着改善。实验结果显示，NOx排放量止於30ppm。这也印证了 ，若能让超稀薄混合气燃烧，确实能降低NOx排放量。 Honda对於这项预燃室技术抱有很大的期待。从Honda将这项技术命名为「i-CVCC」可以看 出端倪。当时於1970年代，因为清净空气法而轰动全世界「CVCC（Compound Vortex Cont rolled Combustion）」可望以进阶版的方式，再度出现於市场上。 Honda在本次实验中导入的预燃室技术，是在副燃烧室中设置直喷喷油嘴的形式。这属於 「主动式」的设计，可以让副燃烧室的稀薄混合气确实燃烧。而这种方式和德国汽车引擎 零件供应商Mahle所开发的技术类似。 https://i.imgur.com/UyZVsKM.jpg ▲Mahle所设计的主动式预燃室技术。 另外，Honda也在实验另一种，不在副燃烧室内配置喷油嘴，称之为「被动式」的设计。 这种方式则和德国IAV及奥地利AVL提出的方法类似。 针对副燃烧室内的燃料供应，喷进气缸内的燃料，可透过副燃烧室上的小孔进入。和主动 式的设计相比，可以省去副燃烧室内的喷油嘴，并降低成本。 只是被动式则不是采用稀薄燃烧，而是利用理论空燃比的燃烧。除了实现高速燃烧，主要 也是希望能抑制提高压缩比时，易产生的爆震现象。在Honda的实验下，可实现较一般火 花点火快2倍的高速燃烧。 https://i.imgur.com/JrfJfal.jpg ▲AVL设计的被动式预燃室技术。 【重视引擎功率表现，考量导入水喷射技术】 为了提高热效率，Honda除了运用了预燃室技术外，也导入了另一项引人注目的「高压延 迟喷射」技术。在喷油嘴处於高压的状态下，较一般大幅延迟了喷射时期。 通常若进行喷射时期的延迟，容易导致不完全燃烧。由於至燃烧开始的时间过短，燃料和 空气混合的时间因此不足。 另外，延迟化具有可以增强汽缸内乱流的优点。在喷射燃料时，同时扰乱混合气，并藉此 让乱流能维持到燃烧开始。当乱流越强，燃烧的速度也会加快。 延迟化的同时，提高喷油嘴喷射压，也是让燃料和空气能在燃烧开始前的短时间内进行混 合的关键。在Honda的实验中，喷射压从20MPa提升至30MPa，成功大幅延迟了喷射时机。 一般的喷射时机，大约是在活塞於下死点附近，於活塞开始上升离开下死点时进行喷油。 具体来说，将喷射时机延迟至BTDC（上死点前）的30度附近时，可以抑制爆震，并提高压 缩比和热效率。 在提升引擎热效率的同时，Honda也希望能兼顾到引擎的输出功率。目前正在开发具备比4 0%更高的最高热效率，并能达成100kW/L升功率的引擎。而这当中引人注目的，则是水喷 射技术。 这项技术能在追求省油性的同时，兼顾到提升引擎功率。近期BMW已采用Bosch提供的这项 技术，并实际展开应用。 https://i.imgur.com/PfuRUXt.jpg ▲BMW於2016年发表的「M4 GTS」，当中搭载的直列6缸直喷涡轮引擎，导入了Bosch开发 的水喷射技术。 所谓的水喷射技术，是藉由朝汽缸内喷水降低温度，减少冷却损失，同时也有助於减缓爆 震。虽然这项技术在引擎运转全域内皆可使用，但在「全负荷」时，对於提升省油表现和 排放表现的效果是最大的。 在全负荷时，为了防止爆震，会喷射较浓的燃料，进行冷却并充分的燃烧。若在此时以水 代替，可以减少针对冷却的燃料。也就是说，原先提升省油性能和排放表现，而降低高转 速域扭力的状况，可以透过水喷射技术，提高扭力表现。Honda的新里先生表示：「对於 这『失去的动力』，这项技术是能有效回复的。」 【朗肯排热回收，并回收於引擎室的目的】 Honda本次也透露到，过去曾发表运用朗肯循环的排热回收技术研究，这回除了小型轻量 化外，并将能量存於引擎室内。透过解析，可回收约4%的废热，并能让油电车的省油性能 提高3%。 https://i.imgur.com/BfNIKyD.jpg ▲Honda於2006年在JSAE发表的朗肯循环技术概要。现行款朝着小型轻量化发展，并能将 能量回收至引擎室内。 这里运用到的朗肯循环，相当於是迷你型的火力发电厂。运用引擎排气产生的热，取代煤 和液化天然气，产生水蒸气，涡轮的部分则是由使用斜板的容积形膨胀机来改变旋转力。 Honda针对这项开发中的技术，以一次流体分析计算了能量的回收效果。在以美国的油耗 试验模式下，行驶中的回收能源最大约为2000W左右，平均则为数百W。 此外，Honda表示，为了提升冷车启动的排放性能，开始着手了电热触媒的开发。当触媒 处於低温状态时，可透过电流加热。这项技术估计是为了因应欧洲日渐严格的排放标准。 新闻来源： ホンダが世界最高水准のエンジン効率47％、20年代目标 https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02339/ --

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