[情報] 移植Honda F1技術 47%世界最高熱效率引擎目標2020後問世

HONDA翔 · 2019-06-13T11:12:47+08:00

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。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Honda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。▲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。▲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 Controlled 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