圣杯引擎是如何工作的

在我们了解Grail Engine之前，让我们先定义它背后的一些概念，这样我们就可以完全理解它是如何工作的。

二冲程发动机：不像大多数现代汽车和摩托车发动机，圣杯发动机是一个二冲程发动机。在汽车中，更常见的是四冲程发动机。这意味着:在一台四冲程发动机上，导致车辆运动的内燃过程有四个阶段:空气和燃料的吸入，这些成分的压缩，空气和燃料的点火迫使活塞下降，以及废气的释放。

然而，二冲程发动机仅用两步就完成了相同的过程。进气和排气步骤结合在一起，压缩和点火步骤也是如此。二冲程发动机更轻，更强大;但它们不是那么省油，它们往往更容易分解，而且它们也会产生大量的废气因为油和燃料在燃烧过程中混合在一起。这就是为什么二冲程发动机通常只用于小型娱乐车辆和庭院设备。

直接喷射：在引擎技术领域，DI是炙手可热的新成员。这已经成为一个共同的特征发动机性能而且，越来越多的日常汽车也开始采用这种技术。在直喷发动机上，燃料直接喷入燃烧室，而不是在单独的歧管中与空气混合。这使得空气/燃料混合燃烧更均匀和更有效，从而增加动力和更好的经济。

压力感应:即使你从未听说过强制入伍，你也可能听说过增压器或涡轮增压器．这两种发动机的作用基本上是一样的:它们迫使更多空气进入发动机，使发动机燃烧得更热、更硬，产生更大的动力。圣杯引擎使用了一种独特的强制感应(我们将在稍后讨论)。

强制半均匀充能压燃:Riley说，这也被称为FS-HCCI，是汽车制造商多年来一直在追逐的技术。这一过程将空气和燃料压缩到几乎自行燃烧而没有火花点火的程度(类似于柴油发动机的工作方式)。当空气/燃料混合燃烧时，燃烧室中的所有燃料同时燃烧，从而提供更好的效率。这意味着更大的动力和更好的燃油经济性[来源:绿色汽车大会]。

圣杯引擎

由Grail Engine Technologies提供

“圣杯”引擎只有500立方厘米，体积很小，只有“圣杯”引擎的四分之一引擎在一辆典型的经济型轿车上。

乍一看，该公司的原型看起来和普通产品没什么两样二冲程发动机，直到你注意到一个大的，朝上的进气阀从活塞中心出来。这有一个重要的功能，我们将探讨一点——圣杯引擎比普通的内燃机更多地利用空气压力。发动机由以下部分组成:

【来源:Grail引擎技术］

圣杯引擎

由Grail Engine Technologies提供

像任何内燃机在美国，“圣杯引擎”燃烧空气和燃料，并利用由此产生的爆炸推动活塞上下运动。但圣杯引擎的独特之处在于它的工作方式。

当活塞向上运动时，底部会产生真空，通过单向簧片阀吸入新鲜空气。然后空气充满三个腔室——预压缩室、排气口至活塞口和活塞进气口。

当活塞到达运动路径的顶部时，点火这要感谢这三个火花塞．这迫使活塞向下，压缩空气困在曲轴箱到这一点。

当活塞到达下死点时，排气阀打开，当压缩空气通过活塞的排气口和活塞的进气口(如上所述)通过活塞内的单向阀进入燃烧室时，废气排出气缸。

压缩的新鲜空气以旋涡状的方式向上旋转，排出气缸中的废气，并给气缸补充新鲜空气。一旦排气阀关闭，燃料就直接注入在室内混合。空气和燃料的混合物被压缩并被三个火花塞点燃，产生爆炸，将活塞向下推，为下一个循环创造运动。

看起来很简单，对吧?总的来说，圣杯引擎看起来与普通引擎非常相似二冲程发动机除了压缩空气在这里发挥的作用要大得多。但也有一些独特的因素在起作用。莱利说，首先，压缩空气和燃料的涡流混合是最有效的空气/燃料雾化混合物，可以获得最佳燃烧。此外，他还表示，其他发动机都没有这样的设计:在强制诱导压缩空气进入燃烧室的同时，对活塞顶部进行空气冷却，以降低排放。

最后，三个火花塞产生快速爆炸，这有助于产生“强制半均匀带电压缩点火”，或FS-HCCI。这个过程将空气和燃料压缩到几乎自行燃烧的程度(没有火花)。当它们燃烧时，所有剩余的燃料在燃烧室中同时燃烧，提供了更好的效率。这将带来更大的动力和更好的燃油经济性[来源:绿色汽车大会，Wojdyla]。

圣杯引擎

由Grail Engine Technologies提供

所以圣杯引擎有一种非常有效的内燃形式。它重量轻，价格便宜，而且相对于它的尺寸，它能产生很大的能量。正如我们之前所说，500cc的原型可以产生100毫升马力每加仑汽油能跑100英里(每升汽油能跑42.5公里)。但它还能做什么呢?

Riley说，Grail引擎消除了通常在典型引擎上看到的许多缺点二冲程发动机．首先，油和燃料在这里从不混合，所以不会有烟雾问题。它还非常安静，震动也很低，他说。

因为发动机一直有新鲜的压缩空气通过，所以保持凉爽是没有问题的。Riley说，保持燃烧室均匀冷却的能力有助于FS-HCCI成为可能。这提高了热效率，减少了氮氧化物的排放。而且，它不仅仅局限于一个圆柱体。Grail引擎是模块化设计的，因此可以将几个引擎串在一起来创建一个多缸发动机[来源:Wojdyla]。

但正如莱利喜欢说的，“等等——一切都会好起来的。”圣杯引擎的设计几乎可以使用任何类型的燃料，包括汽油、丙烷、柴油还有天然气。它还可以在单独的油箱中同时携带多种燃料。发动机可以这样做，因为机载计算机可以调整它压缩比在飞行中，每当驾驶员想要使用不同的燃料时，就相应地调整电机。

此外，它的设计可以防止目前在飞机上看到的氢污染燃料电池汽车，使这种燃料比以往任何时候都更加可行。Riley说:“这给燃料电池带来了全新的视角。”

我们已经谈到了圣杯引擎是多么强大，以及它如何吹嘘更好燃油经济性而且效率比一般人高二冲程发动机．但是它可以用在哪里呢?“嗯，哪儿都行，”莱利说。

“它可以应用到生活的各个领域，从汽车到飞机以及娱乐和工业发动机，”他说。“我们在不同领域都有很多兴趣。”

莱利说，除了汽车制造商之外，国防部也表达了兴趣，但他说他不能谈论这个项目的具体内容。同时，它也可以成为一个理想直升机引擎，他说。

目前的圣杯引擎原型只有500立方厘米，科学家们正在研究更大的模型，包括1000毫升和2.5升的发动机。

此外，莱利说，他和他的员工都是出于让世界变得更美好的愿望，而不是为了致富。他们的目标是让现有的汽车公司生产该技术的授权版本。他希望这也能为更绿色的未来铺平道路。“我们不想让任何人失业，”莱利说。“我们想要帮助人们。我们想让世界变得更美好。”

我不禁对Grail Engine Technologies的设计印象深刻。这当然是雄心勃勃的，但它是基于现有的技术，所以它似乎比一些实验发动机更可行。他们似乎已经找到了一种方法，既能获得二冲程发动机的动力，又不会造成污染，而且比目前大多数发动机的燃油经济性更好。有趣的是，这家公司似乎有“绿色”动机，而不仅仅是利润驱动。也许我们很快就会看到一辆圣杯引擎汽车——对我来说这听起来并不太遥远。

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