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酒精动员机可以在全球氛围质量方面发生明显改

在美国,一些卡车已开始利用由天然气为燃料的大型火花焚烧(SI)动员机满意预期的严格NOx限值。可是大局限回收这些引擎会有问题。储存和分派气体燃料会增加车辆本钱并带来基本设施挑战,而且由于甲烷(一种具有高全球变暖潜能的温室气体)的泄漏,天然气的利用大概导致气候影响加剧。

半尺寸汽油 - 酒精SI动员机与当今最清洁的全尺寸柴油在效率和功率方面临比如何?为了答复这个问题,研究人员利用了Bromberg开拓的一系列先进的动员机和车辆模仿以及化学动力学模子。

研究人员还操作了由天然气驱动的低NOx重型SI动员机的一个重要特征:他们认为动员机内的氛围和燃料殽杂物中含有足够的氛围来燃烧所有燃料 - 不再多,不会少。这种化学计量操纵答允柴油中不行能举办的重要改变,柴油必需利用大量特另外氛围来节制排放。通过化学计量操纵,他们可以利用三元催化剂来洁净动员机排气。三相催化剂是一种相对自制的系统,可从动员机排气中去除NOx,一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物,是当今SI动员机中实现的低NOx排放的要害。

“在评估运输车辆的情况影响方面,一个有些未被充实认识的方面是,全球卡车的温室气体排放将在2020年至2030年之间的某个时候高出汽车的温室气体排放,”他指出。

淘汰酒精利用的另一种要领 - 称为上升 - 涉及以更高的速度操纵动员机。更快地举动作员机并调理变速器中的传动装置以增加动员机转速与车轮转速的比率使得可以在汽油动员机中利用较少的动员机扭矩以在车轮上得到与柴油机沟通的扭矩。按照研究人员的计较,动员机扭矩的淘汰可以将驾驶期间的乙醇利用量淘汰到不到总燃料耗损量的10%,这可以通过车载燃料疏散来提供。

这些卡车主要由柴油动员机提供动力,此刻是运输部分中最大的氮氧化物(NOx)排放出产商,导致地面臭氧,呼吸问题和都市地域的过早灭亡。一些人预计,用于卡车和汽车的柴油将在将来十年内涵全球范畴内销售汽油,这有大概进一步加剧已经严重的都市氛围污染以及温室气体(GHG)浓度。

跟着尺寸的减小,燃料效率也会提高。在任何动员机中,将氛围泵入汽缸和各类摩擦源的进程不行制止地低落燃料效率。那些泵送损失取决于动员机尺寸。使动员机更小,摩擦更少,燃料挥霍更少。

淘汰气候影响

“这些计策可以成为整体办理方案的重要构成部门,”麻省理工学院能源倡议研究科学家Daniel Cohn说。“但思量重型和中型卡车也越来越重要。找到一种清理它的要领实际上可以在将来几十年内带来全球氛围质量的更大改进。”

“通过寻找替代能源来淘汰卡车的温室气体排放 - 譬喻,通过电气化 - 大概需要很长时间,”科恩说。“但假如你可以用乙醇或完全用乙醇来部门操纵你的动员机,这是当即开始的好要领。”

为了举办较量,他们利用了基于6.7升动员机的动员机的说明性版本,该动员机此刻已经制造而且可以通过相对较小的改变转换成汽油 - 酒精设置。他们的阐明假设6.7汽油 - 酒精SI动员机的压缩比和动员机扭矩与12升柴油动员机的压缩比和动员机扭矩大抵沟通。但SI动员机的运行速度远远高出柴油动员机。(火花焚烧比柴油动员机中利用的压缩焚烧更快。)由于更快的操纵和大抵相等的扭矩,小型动员机可以发生比柴油机多近50%的功率。固然汽油 - 酒精动员机在高扭矩下比柴油更有效,而在低扭矩下效率更低,但凡是小型SI动员机与柴油动员机效率相当。

科恩和布朗伯格用酒精处理惩罚这个问题。当SI动员机尽力事情而且不然会产生爆震时,将少量乙醇或甲醇喷射到热燃烧室中,在哪里它迅速蒸发,冷却燃料和氛围而且更不行能举办自燃。另外,由于酒精的化学身分,其固有的抗爆性高于汽油。酒精可以存储在小的单独的燃料箱中 - 因为排气净化流体存储在柴油动员机车辆中。可能,可以通过通例燃料箱中的汽油与汽油的车载疏散来提供。(险些所有在美国销售的汽油此刻都是90%汽油和10%乙醇的殽杂物。)

汽油 - 酒精SI动员机可以在机动燃料模式下运行,假如需要,它仅利用纯酒精。今朝,通过调查燃料的生命周期并假设动员机效率相当,利用最先进要领从玉米中出产的乙醇发生的温室气体排放量比利用汽油或柴油 燃料低约20%。当乙醇和甲醇燃料由农业,林业和都市废料或特种生物质出产时,温室气体排放量大概会大幅淘汰。