新的燃燒策略加上生物燃料可以增加更清潔,更高效的汽車和卡車

燃料
信用:CC0公共領域

去年,輕型汽車的平均燃料經濟新高,而大流行減少了道路上的時間,燃料消耗和排放。這些短期的減少**了汽油動力汽車更大的長期燃油效率增加和排放減少的努力,這可能在未來幾年構成美國汽車市場的大部分。與此同時,為了滿足被隔離美國人在線訂購激增的交貨需求,貨運卡車恢復了活動,柴油消費水平甚至高于大流行之前的水平。

本月發布的一份報告突出了去年美國能源部'最重大的突破;s(DOE和39);s) 燃料和amp的共同優化;Engines(Co Optima)倡議,詳細介紹可轉化為顯著溫室氣體(GHG)和尾管排放減少的結果。國家可再生能源實驗室(NREL)和其他八個國家實驗室的研究人員正在合作研究如何同時改進車輛燃料和發動機,以提高能源效率和可再生燃料的使用,同時減少排放。

許多共同優化研究都集中在稱為混合庫存的組件上,這些組件可以從廣泛的國內資源中生產,包括可再生生物質,如林業,農業和食品**,并與石油基燃料相結合。共同優化研究人員在理解blendstocks'方面取得了重大進展;對車輛效率和排放的影響,財政年度2020(FY20)研究側重于輕型(LD)車輛的多模燃燒策略以及中型(MD)和重型(HD)車輛的混合控制壓縮點火(MCCI)和高級壓縮點火(ACI)策略。

"當我們將這些新的混合器與先進發動機中的石油基燃料結合起來時,我們'重新看到污染排放量大幅減少,&34;NREL高級研究員,先進燃料和燃燒平臺負責人以及共同優化領導團隊成員Robert McCormick說"我們'重新討論與石油燃料相比,溫室氣體排放量減少60%以上的混合庫存,同時減少汽車和商用卡車的煙灰排放,最終意味著更清潔的空氣和更健康的星球。"3代試管嬰兒成功率高不高

Bioblendstocks滿足卡車的排放和成本目標

通常在商用貨運卡車中發現的柴油燃料MCCI發動機具有強大的電力和燃料經濟性,但需要昂貴且復雜的控制系統來滿足排放法規。20年度共同優化研究顯示,與傳統石油衍生柴油相比,許多候選MCCI混合庫存有可能減少MD和HD標準污染物排放,并將生命周期溫室氣體排放量減少60%以上,同時滿足商用車輛生產和運營成本要求。

NREL對這一共同優化MD和HD研究的貢獻包括:

  • 使用增強的建模功能來模擬使用10%生物燃料混合物部署8級貨運卡車,揭示2025年至2050年累計溫室氣體排放量減少7.5%的潛力(在更高的生物燃料混合水平下排放量減少更多)
  • 確定獨特的分子結構,催化劑,和生物質轉化生產潛在的高性能,低碳,用于柴油發動機的具有成本效益的bioblendstock
  • 應用先進的計算方法來發現能夠將排放量減少三倍而不會顯著降低功率的最佳壓縮點火發動機控制策略
  • 量化低凈碳生物燃料混合動力車可以提供高發動機效率,與標準柴油相比,有害的尾管排放量更少,生命周期溫室氣體排放量更低
  • 顯示了化學結構如何影響農業和林業廢棄物生產的生物燃料的灰化趨勢,以幫助設計更清潔的新型高性能混凝池。

來自across計劃的共同優化研究人員使用技術經濟和生命周期分析來評估和排序潛在的MCCI Blendstock與19個技術準備,經濟可行性和環境影響指標。使用某些方法由濕**和用過的食用油生產的可再生柴油具有最有利的經濟潛力和減少排放。大多數候選混合庫存提供了有利的經濟指標,其中四個目標案例價格低于每汽油加侖當量4美元。

燃料特性,可最大程度地提高汽車的多模發動機效率

在加速或爬升等級期間使用增壓火花點火(SI)并在更典型的駕駛條件下使用ACI/傾斜SI模式的發動機稱為多模發動機。在第五季度,Co-Optima的研究人員確定了10種生物基混合器,這些混合器具有與SI,ACI和其他先進燃燒模式兼容的潛力,生命周期溫室氣體排放量減少至少60%,高市場滲透潛力,以及更好的性能。用于LD多模發動機

NREL'共同優化LD研究包括:

  • 識別技術,利用提供非線性燃料屬性優勢的混合庫存來提供高于平均水平的性能與未來燃料混合并結合新的燃燒策略時的nce,效率和排放減少
  • 開發一種快速準確的在線工具,幫助研究人員確定低排放的分子結構,以秒而不是幾天為單位的高效生物燃料調整由木質生物質制成的生物燃料的成分,以提供更高的能量密度,以及點火性能和低煙灰形成潛力,這對于提高SI和多模發動機性能至關重要。
ACI和精益SI燃燒模式和發動機技術可以在典型條件下提高效率并減少所有類型車輛的排放,同時通過渦輪充電,直接噴射,發動機縮小和減速保持功率密度和效率提高。合作的Co-Optima團隊發現,所有10個blendstock候選者都符合用于多式聯運引擎的標準,其中5個表明采用障礙明顯減少,一個(乙醇)已經上市。

加速發展和采用的新合作伙伴

通過競爭過程,能源部在“五年”20年度選擇了以行業為主導的新項目,通過利用國家實驗室獨特的實驗和計算能力,加速商業高性能生物燃料的開發和采用。選擇Shell與NREL合作,將代謝工程和工藝優化應用于高性能混合原料異丙醇的生物生產。該團隊最近完成了對該項目的初步計算分析。

"隨著行業合作伙伴加入該團隊,我們'更接近完成我們的交接,"麥考密克說"最終,行業將利用共同優化的科學基礎來開發我們可持續未來所需的清潔,高效,價格合理的新燃料和汽車發動機;


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