美国国家点火装置(美国国家点火装置进展)

TPS 点火系统设计可以用于与现有发动机配合使用。

上图:这是 TPS 点火模块发出等离子脉冲时气缸顶部的视图。

2019年,我们看到了瞬态等离子系统公司(Transient Plasma Systems / TPS)一种有趣的新型先进点火系统。它用一个点火模块取代了汽车发动机中传统的火花塞,该点火模块使用非常短的持续时间(纳秒)等离子脉冲,来点燃气缸内的燃料/空气混合物。当时,这项技术还在进行台架测试,但今天已经基本可以投入生产,因为验证测试证实,如果将其安装在现有的发动机上,它有可能会提高20%的燃油效率。

TPS 创始人兼首席执行官丹·辛格尔顿 (Dan Singleton) 表示:“我们正在展示的是,这项技术已经满足了先进点火系统进入市场所需的所有条件。”

我们不是发展到全电动汽车了吗?

说到这里,有一些人可能会想,为什么会有人费心去开发新的内燃机技术?毕竟,我们的未来不就是电动的吗?但是,就算在世界上最好的意愿下,像美国这样的国家完全停止销售新的内燃机动力汽车还需要很多年,直到它们不再被允许上路。

TPS 创始人兼首席执行官丹·辛格尔顿表示:“确实,我们认为未来将是电动汽车。但问题是,当我们加速前进时,我们做了什么?我认为,如果你看一下数据,你能做的最好的事情就是现在开始减少二氧化碳排放,这是相当有说服力的。因此,如果你立即将这项技术推向市场,我们就会看到这一点。这就是我们的数据所显示的,二氧化碳的减少是立竿见影的、有意义的。”

TPS 的等离子点火系统被设计成,只需稍加改装就能插入现有的汽车。点火模块取代了常规的火花塞,并有一个电源模块来控制它,但除此之外,唯一的修改是在软件上,因为发动机需要重新映射,以利用新技术。

辛格尔顿解释说:“我们合作的许多 OEM 正在冻结他们的发动机设计,他们说,‘不再有新的发动机缸体,我们可能会更换一些部件,但我们正在冻结设计。’因此,它基本上只能掉进已经存在的洞里,这项技术就是这样做的。”

辛格尔顿继续道:“首要的是,你必须扩大稀释限度,要么增加废气再循环(EGR),要么如果你想让它变稀,你也可以这样做。这显然是先进点火系统的主要功能。”

上图:传统火花塞头部的插图和特写照片(上),以及替代传统火花塞的 TPS 点火模块(下)。

TPS 公司委托一家名为 FEV 的测试公司对脉冲等离子体系统进行了评估,将其安装在一台高效的2.5 L丰田凯美瑞发动机上,该发动机运行的是阿特金森循环,热效率约为40%。

“在整个驾驶循环中,这是一个非常好的发动机。我们所能做的就是安装‘等离子点火系统’,更换一个稍有不同的火花塞,但仍然是一个火花塞,然后是我们的电源,它们能够将燃油经济性提高6%。辛格尔顿说:“就算是,一辆撞毁的汽车,我们取出发动机,只需稍微打开一点 EGR 阀并调整正时,我们就能够获得这种好处。”

辛格尔顿表示:“从本质上讲,如果你用原装点火系统打开更多的废气再循环阀,你将失去燃烧效率,不再获得增益。而有了我们的‘等离子点火系统’,就可以更多地打开那个阀门,并保持燃烧效率,这将转化为更好的燃油经济性,因为你有更低的燃烧温度。减少了热量损失。”

TPS 系统测试的最后阶段是证明其耐用性,辛格尔顿认为这不会成为问题。他说:“这项技术使用了所有固态高压开关,这些开关在应用中可以运行数百万次。如果你只是对零件进行分析,那肯定是没问题。但仍然需要做一些测试,一旦你把它放入一个可以承受高海拔和极热、极冷的包装中,你还是需要进行一些设计验证和调整的。”

还有一个问题是售后市场的可用性。毕竟,TPS 的设计是为了适应现有的引擎。辛格尔顿表示:“我们的主要关注点是将其应用到新车上,因为我们认为这可以最快地解决二氧化碳排放问题,但可以肯定的是,在售后市场采用这种技术也是有可能的。”这将需要重新映射引擎,但这是改装爱好者已经非常熟悉的东西。

至于,我们何时会在路上看到第一批配备等离子点火装置的汽车,辛格尔顿持乐观态度,他表示:“我们目前正在与几家有兴趣收购该技术,或与我们合作将其推向市场的一级供应商和原始设备制造商进行讨论。其中一家公司告诉我们的最激进的时间表是,他们可以在交易开始后的18个月内将这款产品推向市场。这确实很激进。通常在汽车领域进行测试需要更长的时间,但这是他们的领域,不是我的领域。如果他们说他们能做到,那就是18个月,从合作开始。”

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