Nach dem aktuellen Hintergrund einer starken Zunahme des Umsatzes neuer Energiefahrzeuge hat das kontinuierliche und stetige Wachstum des Marktanteils von Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEV) umfassende Aufmerksamkeit und hohe Beachtung der Forschung und Entwicklung von dedizierten Hybridmotoren (DHE) erregt. Gegenwärtig beträgt die bestehende dedizierte Hybridmotoren auf dem Markt die höchste Wärmeeffizienz (BTE), die rund 41%erreichen kann. Um den Kraftstoffverbrauch des gesamten Fahrzeugs erheblich zu verringern, wird die Verbesserung der thermischen Effizienz des Motors als äußerst effektive und entscheidende technische Strategie angesehen.
Die Keynote -Rede von Marc Sens, Senior Vice President von IAV auf der Turin -Konferenz 2024 zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen in den Transportsystemen 2024, fasste den aktuellen Status der dedizierten Hybridmotor -Technologie zusammen. Die Technologie -Roadmap beschreibt deutlich den allgemeinen technischen Herausforderungspfad für die allmähliche Erhöhung der Bremsthermie -Effizienz (BTE) von Benzinmotoren von derzeit um 39% auf 50%. Dieses Ziel ist nicht nur ein einfacher numerischer Anstieg, sondern stellt eine umfassende Manifestation von Fortschritten in der Verbrennungswissenschaft, der thermodynamischen Optimierung und einer tiefen Integration der Elektrifizierung dar, die die Richtung und den Fokus der künftigen Entwicklung der Motortechnologie kennzeichnet.
Technische Herausforderungen: Drei Kernbräumenbereiche
Combustion Control Revolution: Übergang von "Passiv" zu "aktiv" PCSP
- PASSIVE PCSP: Stützt sich auf die Differenz der Zylinderdruck, um die Kraftstoffeinspritzung zu leiten, wobei die Verdünnungsrate -Toleranz begrenzt ist (~ λ weniger als oder gleich 1,6).
-Active PCSP: Integriert die Kraftstoffeinspritzung und die Mehrpunktzündung, wodurch eine ultradünne Verbrennung mit λ größer oder gleich 2. 0 erreicht wird, wodurch die thermische Wirkungsgrad direkt durch 2-3%erhöht wird.
-Schlüsseltechnologien: Entwurf und Verarbeitung von Injektionslöchern vor der Verbrennung und Haltbarkeit, Kontrolle der energiegeladenen Zündung.
Energieflussrekonfiguration: Engineering -Durchbrüche für die Erholung der Abwärme (WHR)
Rankine Cycle System: Erholt Abgasergie ({300-600 Grad), fährt den Generator dazu an, zusätzliche 5 kW auszugeben.
- Phasenänderungskühlungstechnologie: Verwendet Mikrokapselphasenwechselmaterialien (PCM), um transiente Wärmebelastungen aufzunehmen, den Bedarf an Kühlflüssigkeitsfluss zu reduzieren und den Pumpenleistungsverlust zu minimieren.
- Systemintegrationsherausforderung: WHR belegt mehr als 8 l Platz, muss mit Hybridbatterien/Motoren um Layout -Raum konkurrieren.
Co-Design von Kraftstoffen und Motoren: Der Hebelwirtschaftseffekt von E-Fuel
- Ron 97 + Synthetischer Kraftstoff: Reduziert die Super -Detonation, erhöht das Komprimierungsverhältnis.
- Molekulares Anpassungspotential: Optimiert die Kraftstoffkomponenten für die Benetzungseigenschaft von GDI -Injektoren, reduziert die PN -Emissionen.
Unvollendeter Kampf: Offene Fragen zu 50%+
Materialslimitherausforderung
- Die lokale Wärmeflussdichte in der Brennkammer> 5 MW/m² muss die Machbarkeit der CMC -Kolben -Oberteile (Ceramic Matrix Composite) bewertet werden.
- Corrosion inhibition under high EGR rate (>30%) müssen neue Antikorrosionsbeschichtungen entwickelt werden.
Der Komplexitätsindex wächst exponentiell
- Multi-Variable starke Kopplung: EGR-Rate, VVT, Kraftstoffeinspritzung, Zündung und WHR-Ventile müssen innerhalb von 100 ms koordiniert und optimiert werden.
- Computational power requirement for digital twin models: >1000- CORE-Echtzeit-Computercluster werden für die Kalibrierung Standard.
Kosten- und Zuverlässigkeitskompromie
- New cost for 50% efficiency systems (energy recovery systems, post-treatment systems, etc.): >1200 US -Dollar müssen über andere Systeme geteilt werden.
- WHR evaporator experiences >1000 thermische Schocks im WLTC -Zyklus, ohne dass Müdigkeitslebensvorhersagemodelle.
Nicht wiedervereinbare Natur hocheffizienter interne Verbrennungsmotoren
- "Herz" -Rolle in Hybridsystemen: 50% BTE -Motoren können den PHEV -Kraftstoffverbrauch durch 15-18% im Vergleich zu den aktuellen Werten reduzieren und mit reinen Elektrofahrzeugen vergleichbar (BEV basierend auf der chinesischen Kohlekraftstruktur).
- Schlüsselübergangstechnologie für die Kohlenstoffneutralität: Kombiniert mit E-Fuel kann die globalen Transportkarbonemissionen um 9,2 GT um 2035 reduzieren (IEA-Vorhersage).
-Wert der Technologie-Rückfüllung: Ultra-dünne Verbrennungskontrolle, Hochtemperaturmaterialien und intelligente thermische Managementtechnologien werden die Kommerzialisierung von Wasserstoff-Innenverbrennungsmotoren beschleunigen.