Tour Engine研发分支循环技术 优化发动机冷热缸传输及热管理_动力性能测试

据外媒报道，初创公司Tour Engine正在研发一款5 kW的天然气装置，该研究项目已获得了能源高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency - Energy，ARPA-E）第二阶段的项目资金扶持，资金额为259万美元。值得一提的是，该公司正在研发全新的分置循环（split-cycle）发动机技术。

Tour Engine架构为工程师提供了更大的设计自由度，优化各气缸，从而实现最佳能效。该分置循环设计通常将传统的四冲程循环分为冷缸（进气与压缩）及热缸（膨胀和排气），提升了热管理能力。该设计可独立优化压缩比率及膨胀率，可实现最有利的过度膨胀率，从而提升既定应用的热效率。



过度膨胀率提升了发动机的机械功率（机械输出，mechanical output），同时降低工作流体（working fluid）的平均温度，从而降低热缸主动式冷却（active cooling）的需求。
该款1 kW的ARPA-E发电用内燃机（genset engine）的冷缸排量（cold cylinder displacement）和热缸排量（hot cylinder displacement）分别为69 cc和138 cc，而在研发的新款5 kW天然气装置则能使冷缸排量和热缸排量分别增至350cc和700cc。
分置循环设计的主要挑战在于热缸与冷缸间空气燃料混合物（air-fuel mixture）的热传递机制。



Tour Engine研发并持续优化创新型交叉传递机制（Crossover Transfer Mechanisms，CTM），可实现冷缸和热缸间工作流体的高效率传输，且压力损失最小。
Tour Engine首席执行官Oded Tour表示，对于公司创新型交叉传递机制，需要考虑的是尽量减少死区/转移体积比率（dead-volume to transferred-volume ratio），与容积效率的增幅直接相关。若将该设计引入到体积更大的发动机上，或许能大幅提升容积效率并减少漏气。

该公司正考虑采用30 kW设计，但此刻仍致力于5 kW二阶段项目。公司目前已拥有18项专利技术，还有多项技术在申请专利中。（本文图片选自greencarcongress.com）