上智大学开发氨动力发动机 以完成更清洁、更高效的运送方法

  盖世轿车讯 尽管交通运送业见证了向电动轿车的巨大改变，但人们一直在讨论运用氢作为清洁高效的交通燃料。氢动力轿车在燃料焚烧时只排放水，估计碳排放将低于电动轿车。但是，贮存和运送氢气需求高压和低温条件，归于动力密集型进程。未处理这个问题，氨被视为燃料电池或内燃机的潜在氢载体，但氨是一种难以焚烧的燃料，需求与汽油混合才干有用焚烧。

  自2019年以来，上智大学（Sophia University）科学技术学院工程与应用科学系的Mitsuhisa Ichiyanagi教授等人致力于规划以氨为独立燃料的发动机。他们侧重重视进气口敞开条件，以加强发动机气缸内空气与燃料的混合，来提高焚烧功率。据外国媒体报道，在2023年12月17日宣布在期刊《动力（Energies）》上的一项研讨中，研讨人员确认了导致发动机气缸内发生旋拧流（swirling flow）的进气口敞开条件。

  Ichiyanagi教授表明：“气缸内的气流能够影响空气-燃料混合现象，然后对焚烧和排放发生较大的影响。此项研讨以只焚烧氨气为方针，首要讨论发动机进气体系和气缸内活动情况之间的联系。”

  旋拧流是指进入发动机气缸的空气燃料混合物的涡旋状形式。这能促进空气和燃料更好地混合，然后构成更均匀的混合物，改进焚烧并削减排放。研讨人员在带有玻璃气缸和活塞的光学单缸柴油发动机中进行了研讨。就进气口而言，发动机运用的是传统的切向和螺旋状进气口。

  为了使发动机中的气流可视化，研讨人员在进气冲程期间引进直径为4.65 µm的二氧化硅颗粒作为示踪剂，并运用高速CMOS摄像头监测它们在发动机中的移动情况。经过螺旋形端口进入的空气会构成涡流形式，而来自切向端口的空气开始不发生涡流结构，但当被气缸壁改变方向时，最终会发生涡旋结构。

  在前期的试验中，研讨人员调查到，在不同的螺旋端口开口上气流速度坚持相对平稳。因而，在螺旋端口彻底翻开的情况下，他们将切向端口的开度别离改变为0%、25%、50%、75%和100%，以确认其在进气和紧缩冲程期间对进气和缸内流量的影响。

  研讨人员发现，在紧缩冲程的前期阶段，当切向端口的开度大于25%时，能够成功地发生旋流。据调查，进气冲程中湍活动能的低方差，以及紧缩冲程中旋涡中心方位的低方差，与旋流的构成有关。这为氨在发动机里边的有用焚烧翻开了大门。研讨人员方案使用这项研讨的成果，讨论发动机中氨-汽油混合物或只要氨的焚烧特性。

  跟着电动轿车的推行，对锂金属的需求也敏捷飙升，有几率会使潜在的锂缺少。在这种情况下，氨成为赋有远景的代替清洁燃料，但是在完成氨燃料轿车之前还需求战胜许多应战。整体而言，这项研讨或许有助于完成当时和未来的脱碳方针。Ichiyanagi教授表明：“开发氨燃料发动机轿车，不只有望削减发动机的二氧化碳排放，还将为完成氢能社会做出奉献。”