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稀薄燃烧技术在摩托车上应用的关键技术介绍

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1 稀薄燃烧技术的理论分析

稀薄燃烧是20世纪80年代后期，首先在美国被提出的一项关于发动机燃烧技术的理论。其基本思想是通过提高燃油发动机的空燃比（尽量增加空气的比例），使空气与燃油充分混合，最终使燃烧充分，达到能量充分转化的目的。这种思想有一定的合理性，而且也是可行的。从能量守恒定律来看，燃油本身的能量通过燃烧转换成热能，热能通过推动发动机的活塞运动，再转化成动能，其间除了少量合理的物理摩擦损耗和尾气排放的热能损耗，其余的能量应该是可以充分转化的。

过去，人们受燃油物理性能、燃烧条件和燃烧环境等客观因素的制约，在上述能量转换的改善思路上，侧重于机械传动性能的提高。随着精密加工技术的不断发展，这种潜力已经发挥到了极致。而尾气排放的热能损耗，与燃烧室总燃烧能量存在一定的比例关系，这种比率关系在某种程度上是相对固定的，也是可以精确计算出来的。因此，现在也出现了利用尾气再循环技术，实现节约能源或提高动力的方法。

据有关资料测算，到目前为止这种燃油通过燃烧转换成最后的动能，其热效率大约只有40%，甚至更低。显然，要想改变这种低效率状态，其主要根源并不取决于热能向动能的转换过程，而取决于燃油燃烧向热能转换的过程以及尾气能源的再循环利用。

稀薄燃烧技术，则主要侧重于研究燃油燃烧效率提高的技术。稀薄燃烧理论认为，目前发动机热效率低下的关键在于燃油燃烧转换成热能时的效率低下，或者说，如果燃油燃烧转换成热能时的效率得到提高，则一定数量的燃油可以产生出更多的热能。上述燃油转换成热能的低效率问题，其实主要就是燃烧充分不充分的问题。要想提高燃油燃烧的热效率，就必须使其燃烧更加充分；要想燃油充分燃烧，就必须增加氧气的混合量，既改变现有的空燃混合比。

但是，如果改变了燃油与空气正常燃烧的比例，则可能发生不能正常燃烧的情况。因为正常燃烧时的空燃比，并不是稀薄燃烧理论所认为的能够保证充分燃烧时的空燃比。按照稀薄燃烧理论的设想，充分燃烧时的空燃比要大，即空气要多，燃油要少，燃油与空气混合的浓度要稀薄，是一种稀薄燃烧状态。

正常状况下（燃烧环境一定时），当燃油物理性能一旦确定（如某种标号的燃油），它的燃烧条件也是相对确定的。在燃油物理性能并没有改变的情况下，燃烧条件一旦发生改变，则必然需要一个新的相适应的燃烧环境，即能够使某种合理改变后的条件状况也能够发生理想燃烧的环境。这正是稀薄燃烧技术的关键所在。稀薄燃烧技术就是要在保证一定能量需要的情况下，找到能够充分燃烧时空气与燃油的比例，并保证其可靠燃烧的技术。

如果能够成功应用稀薄燃烧技术，不仅能够大大提高燃油的转换效率，起到节约能源，提高经济效益的目的，而且，作为其附加效果，应用稀薄燃烧技术后，发动机废气排放对大气的污染问题也能够得到改善。事实上，在燃油质量得到保证的条件下，发动机废气对大气的污染程度与其充分燃烧的程度成正比，燃烧不充分，对大气的污染就高，燃烧越充分，对大气的污染就越低。

2 稀薄燃烧实现在摩托车上应用的关键技术

稀薄燃烧技术主要是通过改变空燃比并保证其可靠燃烧的技术，要在现有的发动机的条件下改变空燃比，当然是汽缸容量越小则越容易改变和控制。汽车发动机汽缸的容量一般比较大，摩托车发动机汽缸的容量则一般比较小，因此，在摩托车领域的应用，稀薄燃烧技术更具有实践价值。

但是，目前国内利用稀薄燃烧技术在摩托车上应用的研究并不成气候，据了解，只有为数不多的几家，而且科研水平不高，技术也不是很成熟，特别是有一些单位和个人急功近利，为了赚钱，草草地推出市场，出现了问题也不能够很好地解决问题，反而给这项在摩托车领域大有作为技术的大面积推广产生了不良影响。

此外，过去由于相关配套技术的不完善，也是造成这项技术难以推广和应用的主要原因。从我们的实践看，要保证稀薄燃烧技术在摩托车上的应用，必须解决如下几个重要的技术难题：

a)实时动态改变空燃比的问题。这里面有两层内容：1）改变空燃比：实验证明，发动机在不同工作状况下，稀薄燃烧的空燃比极限值是不一样的；温度越高，空燃比可以越大，所以国外有通过高能点火实现稀薄燃烧的概念。而冬天的稀薄燃烧空燃比极限值要比夏天的小。因此，如果空燃比不合理，则摩托车容易熄火，行驶不稳。现在许多搞机前补气的单位，包括摩托车企业、化油器企业、发动机企业，就解决不好仅仅通过改变空燃比实现排放降低、燃烧正常、不发生熄火（包括冬天不熄火）的问题。2）动态的确定：如何及时获取发动机的工作状态。从一般的角度讲，发动机的工作状态与其转速和负荷有着密切的关系，过去的技术需要通过众多的传感器的使用来解决，但这样带来的问题是成本高，故障率高，性能不稳定，影响了推广应用。我公司的最新技术产品剔除了所有的传感器件，完全实现了硬件软化，并利用先进的、专门设计的处理控制软件，实现发动机的实时工况模拟，成本低，性能稳定，使用寿命长，对推动稀薄燃烧技术的大面积推广奠定了良好的基础。

b)补充的新鲜空气与原油气混合体的再混合技术。只有充分均匀的混合，才能有利于燃烧的可靠，否则也可能出现熄火，行驶不稳的现象。通过大量的对比实践，我们选择了具有脉冲特性的电磁空气阀作为补气执行器件，加上我公司专利技术设计的连接方式，使补充的空气与原油气混合体发生震荡、冲击，形成涡流或旋流，实现混合气体的更均匀混合，从而实现了混合气的更稀薄状态，即：提高了空燃比的极限值，更节油、更环保。

c)洁净空气获取的问题。稀薄燃烧主要是向发动机补充新鲜空气，过去，人们没有解决好如何获取洁净新鲜空气的办法，所以补充的空气质量较差，容易混进灰尘、杂质、水分，这些都将对发动机的性能产生负面影响，并且损害发动机的使用寿命，我公司最近专利技术就很好地解决了这个问题：一是在执行部件电磁空气阀上，我们使其真正成为一个空气阀；二是在系统结构设计上，我们充分利用了原车辆中现有的空气滤清器。这个专利设计，还反过来保证了电磁空气阀的使用性能和寿命。

d)补气执行部件的噪声问题。电磁空气阀的优点是成本低，其脉冲特性则有利于混合气体形成涡流和旋流，但过去它有一个让人难以接受的缺点，既高频噪声问题，最新的专利技术则解决了这个问题。

e)补气执行部件的性能和使用寿命问题。过去的电磁阀常常处在一个低频工作状态，在被应用到车辆发动机的补气工作时，它就进入了一个高频工作状态，使用的寿命不理想，此外，由于电磁的特点，高频工作会发热，而温度一高，电磁的性能就下降，进而其工作性能也不稳定。最新的专利技术已经在提高电磁空气阀的耐高温上及工作性能稳定方面取得了很大的进步，加上我们最新的专利设计，包括我们在控制软件方面的技术进步，已经可以使目前的电磁空气阀的使用寿命达到好几年的水平，而且随着生产批量的不断扩大，其成本也会越来越低，将来即使更换也会很便宜、很方便。当然，我们还需要进一步投入科研力量和资金，把它的质量和性能不断提高。

3 稀薄燃烧电控补气装置的专利技术和产品特点

稀薄燃烧摩托车技术（北京）有限公司是一家由归国留学人员共同创建的,专门从事于解决摩托车尾气排放和高效节油产品开发和生产的高科技企业。由于有著名的风险投资公司的支持，所以该公司具有雄厚的实力。

从保护企业利益和保护知识产权的角度，公司做了大量的工作和投入，如：对于目前实现的在摩托车上应用的所有关键技术，已经在国家知识产权局分别申请了国家发明专利和实用新型专利，并且专门聘请了有关的知识产权法律专家作为顾问，帮助公司的维权活动。

由于拥有较为成熟的各项专利发明和专利技术，公司推出的稀薄燃烧电控补气装置既简便，又可靠，效果还好，可以完成现有多种型号摩托车的精确匹配，不需加装触媒，可轻松达到欧II排放标准；加上后备其他技术和措施，也容易实现欧III排放的目标。

具体来说，产品主要有以下几个方面的特点：

a)高效环保：摩托车采用本产品后，不需要采用任何其它措施，不需加装触媒，尾气排放轻松达到欧II标准；加上后备其它技术和措施，尾气排放可实现欧III标准。国内某知名企业的一款125ml排量摩托车在加装该公司研发的产品后，排放效果有了显著改善，其工况法排放测试结果见表1：

表1 摩托车工况法排放测试结果

b)显著节油：安装本系列产品后，能使化油器发动机类摩托车实现平均10%--15%左右的节油率。

c)安装方便：本系列产品采用模块式结构（见图1），即插即用，不必改变原车设计结构，更换方便，不仅可用于新车配套，也可用于在用车改造。

图1 摩托车稀薄燃烧电控补气装置安装示意图

d)高性价比：科技越发达，成本越低廉，我公司产品也正好体现出了“性能越好，价格越低”的特点，由于大量采用了硬件软化技术，我公司产品成本极有竞争力，虽然它实现了标本兼治的效果，不仅省油、排放低、使用寿命长，而且适应性更好，且价格不高。可以说，它的价格与触媒催化剂相当，性能与电喷系统相当。特别是与电喷系统相比，它不受燃油品质的限制，即使产品有所损坏，也不影响车辆的使用，而且更换简单、便宜。

4 我们的希望与倡议

环境保护与可持续发展的问题是我国政府高度重视和急待解决的问题。针对摩托车的排放，国家环保局出台了《摩托车排放污染防治技术政策》，明确要求：到2005年，新生产的摩托车产品污染物的排放必须符合GB14622-2002规定的第二阶段生产一致性检查排放限值（等同于欧II标准）；2006年前后我国所有新定型的摩托车产品污染物的排放应达到国际先进排放控制水平。这对我国摩托车行业来讲，将是一个重大的考验。我国摩托车的产量已经多年雄居世界第一，但摩托车的技术不高、档次较低，目前的排放水平与我国即将实行的标准相比尚有一定的距离，与发达国家的差距则更大。这很可能成为制约我国摩托车行业今后发展、走向世界的一个主要障碍。这个问题解决得好坏，直接关系到我国的摩托车行业今后的可持续发展。

显然，稀薄燃烧电控补气装置产品及其技术在节约能源、保护环境等方面都有重要的应用价值，特别是针对目前我国摩托车企业面对的严峻形势，它的及时应用，将为企业技术升级、渡过难关提供一个可靠的、便宜的选择。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/15/2007)


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