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等离子,电离,火花,电晕……这些词读起来更像是一本科幻小说中的武器清单,但实际上,它们都是承诺减少燃油消耗的最新发明中的关键因素。超高科技承担不起的火花塞。这是先进的电晕点火系统(ACIS),目前是汽车零部件巨头联邦辉门公司(Federal-Mogul)正在进行的一项正在进行中的开发工作,最重要的是,它希望将油耗降低多达10%,这要归功于它的大幅改进它比标准的火花塞更有效地工作。此外,如果成功,它有潜力使设计人员能够自由改变未来的发动机制造方式。就是这样。

优点传统的火花塞通过从(通常)单个(通常)中心点点燃发动机的压缩燃料/空气混合物来工作。燃烧从火花中散发出来,从而加速了活塞在其动力冲程上的运动。ACIS用一个在其尖端周围产生电晕形式的更大点火源的系统取代了传统的火花塞火花,该电离使燃烧室内的燃料混合物电离并激发,从而在更宽的区域内更快速,更有效地启动燃烧。产生的极度高温的“等离子”意味着ACIS能够点燃较不易燃的混合物,例如用于更省油的稀薄燃烧发动机中的混合物,或带有再循环废气的混合物。

快速燃烧-明亮电晕寿命短,但强度大。辉门动力总成能源总监克里斯塔弗·米歇尔(Kristapher Mixell)说:“传统火花持续两到三毫秒,但这更像是100-200微秒。电晕可以在30分钟内达到30毫秒或直径40毫米。整个燃烧室中都可以有燃烧引发部位。”这为燃烧室提供了新的,更有效的形状的可能性,但这是未来的可能性。

稀薄运行…即使采用当前的发动机设计,其好处也显而易见。由于燃料/空气混合物燃烧更快,因此燃烧产生的膨胀能量可以在活塞的动力冲程的最高处得到最佳,最有效的利用,这也意味着已经将混合气用于燃烧。在较轻的发动机负荷下的经济原因仍然可以轻松点燃。这意味着轻柔的高速公路巡航可能会非常经济。

…并保持清洁排气是发动机设计人员使用的一种技巧,通过这种技巧,某些排气返回到进气混合物中,以在某些条件下帮助减少氮氧化物的排放。EGR减慢了燃料/空气混合物的燃烧速度,并有助于清除废气中潜伏的所有未燃烧碳氢化合物。它还可以减少对急速打开的节气门的清脆响应所需的大量燃油喷射的需要,但是EGR可以使混合物更难点燃,这是ACIS克服的问题。因此,带有ACIS的发动机可以运行更高水平的EGR,从而使其更清洁,更高效。

爆炸ACIS也可以减少爆炸。当燃料/空气混合物在压缩压力的热量下以柴油形式点燃时会发生爆震。如果在点火时或在点火时左右在燃烧室的边缘开始爆炸,则由两个单独的燃烧源引起的压力波会在中间汇合,产生金属“刺耳”噪声,并导致突然的,猛烈的和破坏性的燃烧室压力上升。但是,ACIS在更大的区域燃烧更快,这意味着在爆炸发生之前,燃料以受控的方式燃烧。

压缩这些好处意味着配备ACIS的发动机可以运行更高的压缩比。更高的压缩比可实现更有效的燃烧,但也会引起爆炸。Mixell预测,带ACIS的发动机的压缩比在正常吸气发动机中可能高达14:1,而在涡轮增压时为12:1。ACIS的另一个优点是,装置应具有较长的使用寿命,因为不会因电极腐蚀而磨损火花塞的尖端。

接下来会发生什么?目前,ACIS与“两家以上”汽车制造商合作,处于研发阶段。(然而,马自达并不是其中之一,即使其新的SkyActiv汽油发动机已经具有14:1的压缩比)。该系统经过精心设计,可以使三点电极单元,其线圈和电容器可以拧紧进入标准的火花塞螺纹,以便ACIS可以与现有的发动机硬件一起使用,这增加了售后市场上的ACIS套件能够改善已经在路上的发动机的可能性,尽管这不是辉门计划的一部分。Mixell说:“这并不那么简单。”“ ACIS必须成为更大战略的一部分。”