麻省理工學(xué)院提出汽油酒精發(fā)動機(jī)用于混合動力長途卡車

在本周于底特律舉行的WCX SAE世界大會上，來自麻省理工學(xué)院的一個研究小組提交了一篇論文。該論文提出將柔性燃料汽油－酒精發(fā)動機(jī)應(yīng)用于長途8級卡車的混合動力系統(tǒng)。

采用這種方法，發(fā)動機(jī)的效率將與柴油發(fā)動機(jī)相當(dāng)（甚至可能更高），同時氮氧化物排放量也比目前最清潔的柴油發(fā)動機(jī)車輛低90％左右。它使用乙醇或甲醇來增加抗爆震性能?？梢栽谙鄬^短的時間內(nèi)部署的發(fā)動機(jī)，也可以使用高轉(zhuǎn)速操作和／或注水，以便在E10等低濃度混合物的基礎(chǔ)上，使用非常少量的酒精進(jìn)行操作（或者可能不加酒精）。可能在較長時間內(nèi)進(jìn)一步減少氮氧化物（通過使用更高水平的EGR）和提高效率（通過使用酒精提高熱回收）。與柴油發(fā)動機(jī)汽車相比，汽油動力汽車產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）污染僅為后者的十分之一，而氮氧化物正是空氣污染的主要組成部分。如果使用純甲醇或從農(nóng)業(yè)廢物或城市垃圾等可再生資源中提取的乙醇，那么溫室氣體的凈排放量甚至可能為零。

研究人員說，雖然最終的目標(biāo)是完全用電池為卡車提供動力，但是這種柔性燃料混合動力可以為這類卡車提供一種方式，通過克服對有限行駛里程、成本或需要過重電池的擔(dān)憂，從而盡早進(jìn)入市場。這個新概念是由麻省理工學(xué)院能源計劃和等離子體聚變與科學(xué)中心的研究科學(xué)家丹尼爾·科恩和首席研究工程師萊斯利·布羅姆伯格共同開發(fā)的。多年來，他們一直致力于為汽車和卡車制造更清潔、更高效的發(fā)動機(jī)，對火花點火（與柴油發(fā)動機(jī)使用的壓縮點火不同）特別感興趣，因為它本質(zhì)上更清潔。

科恩和布隆伯格表示，通過使用靈活的燃料配置，它可以使用汽油、乙醇、甲醇，或這些混合燃料，這樣就有潛力比純汽油發(fā)動機(jī)排放更少的溫室氣體，而且燃料靈活性的增量成本非常小。

科恩說，就足夠的行駛里程需要電池的成本和重量來說，全電動重型卡車將非常具有挑戰(zhàn)性。他們估計，要滿足傳統(tǒng)柴油卡車的預(yù)期行駛里程，需要10到15噸電池，這是這種卡車有效載荷的很大一部分。他們認(rèn)為，在這些車輛上使用電力的方法是使用插電式混合動力車。

他們提出的這種混合動力發(fā)動機(jī)是兩位研究人員多年來一直在研究的一個版本，他們正在開發(fā)一種高效、靈活的汽油發(fā)動機(jī)，這種發(fā)動機(jī)重量更輕，燃油效率更高，產(chǎn)生的空氣污染是當(dāng)今最好的柴油動力汽車的十分之一。

科恩和布隆伯格詳細(xì)分析了開發(fā)這種發(fā)動機(jī)所需的工程和經(jīng)濟(jì)條件，以滿足現(xiàn)有卡車運(yùn)營商的需求。他們發(fā)現(xiàn)，為了與柴油的效率相匹配，可以使用酒精和汽油的混合物，甚至純酒精，而且這種酒精可以通過可再生資源加工而來。一系列理想的發(fā)動機(jī)特性的詳細(xì)計算機(jī)建模，結(jié)合人工智能系統(tǒng)篩選結(jié)果，得出了最有希望的途徑的明確跡象，并表明這種替代確實是切實可行的，經(jīng)濟(jì)上也是可行的。布隆伯格說，多年來，汽油發(fā)動機(jī)變得更加高效和清潔，而且柴油的相對成本也在上升，因此重型卡車選擇采用柴油的成本優(yōu)勢已不再。布隆伯格說，隨著時間的推移，汽油發(fā)動機(jī)的效率越來越高，它們在減少空氣污染方面具有固有的優(yōu)勢。在串聯(lián)混合動力系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)總能以最佳速度運(yùn)行，使效率最大化。

作者：羅珊