New engines
While it is working on hydrogen fuel cell powered vehicles, Honda is also respecting the industry’s policy of developing current engine technology. The 1.5 IVTEC-E engine, launched 15 years ago,was the first of a generation of engines designed for fuel efficiency using Honda’s VTEC technology. Advancements followed with the 1.4l i-DSI engine with improved combustion and low exhaust gas emissions for smaller cars and most recently the new 1.8 l i-VTEC engine.
Compared to the 1992 VTEC-E engine, the 1.8l i-VTEC engine has reduced CO2 emissions by 10 per cent. In addition, an applied hybrid technology such as Honda’s IMA Technology, has increased the potential for further reduction. Brachmann asserts: “With today’s powertrain the Civic Hybrid has reached a maximum of about a 30 per cent improvement over the 1.5l VTEC-E engine.”
Honda is now working on variable cylinder management, which has already been applied to the V6 engines in the US and Japan as well as on the Civic Hybrid in order to further boost engine efficiency.
However, as Brachmann points out, significant gains can still be made in the efficiency of the basic internal combustion engine. This is possible by applying a system with continuous valve life and timing control, which will further improve fuel efficiency and engine power output.
Compared to the stepped operation of VTEC, Honda’s Advanced VTEC control intake valves lift in a continuously variable way. “With the VTC mechanism already used in the i-VTEC reduces intake valve lift to a minimum level and keeps the valve open for only a very short time, increasing airflow speed for improved combustion.”
When the engine is operating at high speeds and under hign load, the intake and exhaust valves are open wide for a longer time, maximising air intake volume, which allows for increased power output. And, when cruising or when under light engine loads, intake valve lift is reduced and the phase is advanced to shorten the time that the intake valve is kept open. This signficantly reduces pumping losses while contributing to a 13 per cent improvement in fuel efficiency and a significant increase in power output.
Honda’s hybrids
Brachmann says that despite being on the market for almost a decade, hybrid technology is often misunderstood and needs to be explained to consumers in a way that they undestand and appreciate.”It is essential to educate society on new technologies and transport the benefits of such,” he says. “While we continue to make progress in emissions reduction-today it is greenhouse gas emissions, namely CO2, CH4 and other non-regulated gases that are at the centre of our vision.”
Carbon dioxide is emitted at all stages of a vehicle’s lifecycle, not only when it is being driven. However, 80 per cent of the total CO2 emissions are produced during a vehicle’s life on the road and in the refining of the fuel used to power it. These areas are therefore a particular focus for Honda and ”one of the solutions Honda has on offer is its range of hybrid models,” says Brachmann.
Honda launched its first hybrid car in 1999 and introduced the second Honda Hybrid to the market in 2001. The company demonstrated that hybrid technology can be integrated in a global product platform and thus reduce overall cost. “We now have over eight years’ experience in hybrid vehicle technology and we have to increase hybrid market appeal by introducing further improvements in efficiency and affordability,” says Brachmann. “We believe hybridisation is optimally applied to smaller vehicles.”
参考译文:
新型发动机技术
在研究以氢燃料电池为动力的汽车的同时,本田也密切依照工业界现有的法规,开发传动发动机技术。15年前研发的1.5升VTEC-E型发动机,是利用本田的VTEC技术研发的第一款节能发动机。之后发动机技术研究成果仍在继续,适用于小型车的1.4升i-DSI发动机具有更好的燃烧效率和低污染的尾气排放,最近研发的新一代的1.8升i-VTEC发动机是本田公司的最新成果。
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和1992年的VTEC-E型发动机相比,1.8升i-VTEC发动机将尾气中二氧化碳的排放降低了10个百分点。此外,由于使用了本田的IMA等混合动力技术,使得这款发动机油更大的节能潜力。Brachmann相信:“有了现在的动力总成,Civic混合动力汽车已经在1.5升VTEC-E型发动机的基础上提高了30个百分点,这已经是极限值了。
本田正积极研究可变气缸管理技术,在美国和日本它已经被应用到V6的发动机,它还应用于Civic混合动力汽车以进一步提高发动机效率。
不过,正如Brachmann指出,传统内燃机的燃烧效率上仍可以在缺的显著效果。这是可能的,只要运用具有连续可变气门升程技术与气门正时控制技术的系统,这将进一步提高燃油效率和发动机输出功率。
在不断进步的VTEC的技术基础上,本田的先进VTEC发动机可实现连续可变气门升程的技术。“有了应用于i-VTEC发动机上VTC机构,我们现在能做到连续可变控制气门升程,开关时刻和相位,”Brachmann解释道。“怠速工况时,A-VTEC使进气门升程降低到了最低水平,并保持阀门打开一个极端的时间,这样有效增加进气速度,为改善燃烧效率。”
当发动机运行在高转速和高负荷工况下,进排气阀敞开足够长的时间,得到最大的空气摄入量,从而能够增加输出功率。而在怠速或小负荷工况下,进气阀门升程减少,同时相位角增加,以缩短进气门开启时间。这极大地降低了喷油损失,同时又有助于提高13%的燃油效率和显著增大输出功率。
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本田的混合动力技术
Brachmann说,尽管混合动力技术出现了将近十年,但是混合动力技术常常被误解,需要以一种消费者可以接受的和信赖的方式向他们解释。“关键是要社会正确的宣传这些新技术和解释这些技术的研究意义。”他说。“我们在降低排放上不断取得进展的同时,我们更加关注的是绿色无污染排放,即尾气中只含有二氧化碳,甲烷和其他法规中没有禁止排放的气体。”
二氧化碳是在各阶段的汽车能量传递环节都有,而不是只在汽车提供驱动力时才有二氧化碳排放。然而,80%的二氧化碳排放量,是在汽车行驶于城市道路上及汽车点火时喷油的瞬间。因此本田特别重视这些问题,“本田提供的解决方法之一是混合动力技术。”Brachmann说。
本田推出第一款混合动力轿车是在1999年,第二款的本田混合动力汽车于2001年上市。本田公司认为,混合动力技术可以被集成在整车平台中,从而降低整体成本。“我们现在有超过8年的研究汽车混合动力技术的经验,我们需要通过进一步提高机构效率和降低制造成本,来提高混合动力汽车的市场竞争力,”Brachmann说。“我们相信,混合动力技术更加适用于小型车辆。”基于上述预测,我们正在开发一种全新的,有特定用户群的混合动力汽车,预计在2010年完成,他将满足家庭用车的需要。
稀释氮氧化物的催化转换器
相比汽油发动机,柴油发动机的功率更大,而且能够节省20%-30%的燃油。但是,柴油发动机的缺点是由于其稀薄燃烧的燃烧特性会产生了大量氮氧化物。挑战就在于怎么样使柴油更清洁。“问题关键是降低氮氧化物和颗粒物质的排放,这不要投入巨大精力来改进柴油机动力系统及其相关的尾气后处理装置,”Brachmann解释说。“我们正在努力地目标就是减少85%的氮氧化物排放量,并减少75%的颗粒物相比,从而满足现有的欧四标准。”
柴油微粒过滤器,可显著降低颗粒物的排放量。在设法减少氮氧化物排放量的过程中,本田公司的第一步是改善燃烧过程。最后,结合催化转换器,布置在地板下的柴油微粒过滤器和其后的稀释贫氮氧化物催化转换器,本田公司使废气排放更清洁了。
该LNC变换器有两层结构:下面的金属铂包覆层吸收尾气中的氮氧化物,生成氨;而上层材料吸附下层介质所产生的氨,通过反应降低尾气中某些氮氧化物的含量。
这个吸收的具体过程如下:首先,下层结构吸收氮氧化物和柴油机正常稀燃过程中生成的氧气。在铂的催化作用下,一些一氧化氮通过化学反应转化为二氧化氮。
其次,一氧化碳来源于发动机在短期富氧环境下燃烧。在铂的催化作用下,一氧化碳和水发生反应生成氢气。这些氢气与收集的二氧化氮反应生成氨,然后堆积在LNC变换器上层。此后发动机回复正常的稀薄燃烧。
积聚在上层的氨能够有效减少汽车尾气中氮氧化物含量,生成无污染的氨气,释放到大气中。
从整个后处理系统,利用上述过程原理是有可能开发出清洁的柴油动力系统。该系统首先是通过紧密耦合催哈转换器来降低一氧化碳和碳氢化合物。然后,柴油微粒过滤器在排气达到氮氧化物催化转换器之前,降低排气中的颗粒物含量,之后在氮氧化物催化转换器处将氮氧化物含量减少。“其他正在研发的系统,例如那些通常装在卡车上的尾气处理装置,原理上与柴油微粒过滤器是相似的,”Brachmann说。“本田的系统非常简单,也不需要尿素。我们认为,简单化应该是汽车设计中的一个重要方面。”
燃料电池技术
本田在电动汽车,天然气燃料汽车和混合动力汽车上积累的技术,已经是它能够开发出成熟的燃料电池技术,如电动汽车,气体燃料储存和能量管理等,都是燃料电池汽车中的关键技术。“本田在燃料电池技术上的研发,始终考虑客户的需要,并基于实际技术条件,”Brachmann说。“我们有信心在2002年12月把第一款本田燃料电池车FCX同时展示给日本政府和并上市于美国洛杉矶。到目前为止,我们在全球范围内已经销售了超过30个。这是因为我们这款车进行了碰撞测试,并取得了日本和美国政府的认证。它是唯一的美国政府认证的燃料电池汽车。
去年,本田公开了一款新的燃料电池汽车,FCX概念车,它是可驾驶的本田汽车展示,曾在2005年东京汽车展上展出。这个概念车正在进军2008,这只是一个起点,“这块可驾驶的FCX概念车代表着本田工程师和设计师的18年来不断努力地结晶,它创造了一个正真零排放的替代汽油内燃机的产品——这将会达到甚至超越美国和日本客户的期望。”
为了开发出这样的紧凑型燃料电池汽车,本田公司所面临的挑战是使燃料堆栈更小、更轻和更强大。其解决方案是垂直流结合V流。这种设计使燃料电池车的功率体积比比前一款提高了50%,功率重量比比前一款提高了67%。
该燃料电池堆和电机的体积已显著减少,并已能够布置在车内。在重新设计之前,它们几乎涵盖整个车辆地板的下部区域。现在。他们精巧的布置在中心隧道附近。此外,之前布置在后座后面的超电容,已经被一个紧凑型锂离子电池取而代之,并布置在座位下方。最后这两个储氢罐合并为一个整体,布置在锂离子电池的右后方。
经过七年多的研究,本田的燃料电池的输出功率已经从60千瓦提高到了100千瓦。其重量也由原来的220公斤减低到67公斤。
本田的新燃料电池概念车的性能数据是非常可观的,最高时速为160公里/小时。171升的储气罐能够使车辆连续行驶440公里。当结合电动马达的输出功率(95千瓦)燃料电池堆的输出功率为100千瓦时,达到356Nm的扭矩峰值。
“燃料电池能量潜力是如此巨大,因为效率非常高”,Brachmann说:“汽油发动机能达到18%的效率,混合动力发动机能够达到28%,而燃料电池系统的效率高达60%。这才是燃料电池技术具有如此吸引力的真正原因。”