新的燃烧策略加上生物燃料可以增加更清洁,更高效的汽车和卡车

燃料
信用:CC0公共领域

去年,轻型汽车的平均燃料经济新高,而大流行减少了道路上的时间,燃料消耗和排放。这些短期的减少**了汽油动力汽车更大的长期燃油效率增加和排放减少的努力,这可能在未来几年构成美国汽车市场的大部分。与此同时,为了满足被隔离美国人在线订购激增的交货需求,货运卡车恢复了活动,柴油消费水平甚至高于大流行之前的水平。

本月发布的一份报告突出了去年美国能源部'最重大的突破;s(DOE和39);s) 燃料和amp的共同优化;Engines(Co Optima)倡议,详细介绍可转化为显着温室气体(GHG)和尾管排放减少的结果。国家可再生能源实验室(NREL)和其他八个国家实验室的研究人员正在合作研究如何同时改进车辆燃料和发动机,以提高能源效率和可再生燃料的使用,同时减少排放。

许多共同优化研究都集中在称为混合库存的组件上,这些组件可以从广泛的国内资源中生产,包括可再生生物质,如林业,农业和食品**,并与石油基燃料相结合。共同优化研究人员在理解blendstocks'方面取得了重大进展;对车辆效率和排放的影响,财政年度2020(FY20)研究侧重于轻型(LD)车辆的多模燃烧策略以及中型(MD)和重型(HD)车辆的混合控制压缩点火(MCCI)和高级压缩点火(ACI)策略。

"当我们将这些新的混合器与先进发动机中的石油基燃料结合起来时,我们'重新看到污染排放量大幅减少,&34;NREL高级研究员,先进燃料和燃烧平台负责人以及共同优化领导团队成员Robert McCormick说"我们'重新讨论与石油燃料相比,温室气体排放量减少60%以上的混合库存,同时减少汽车和商用卡车的烟灰排放,最终意味着更清洁的空气和更健康的星球。"3代试管婴儿成功率高不高

Bioblendstocks满足卡车的排放和成本目标

通常在商用货运卡车中发现的柴油燃料MCCI发动机具有强大的电力和燃料经济性,但需要昂贵且复杂的控制系统来满足排放法规。20年度共同优化研究显示,与传统石油衍生柴油相比,许多候选MCCI混合库存有可能减少MD和HD标准污染物排放,并将生命周期温室气体排放量减少60%以上,同时满足商用车辆生产和运营成本要求。

NREL对这一共同优化MD和HD研究的贡献包括:

  • 使用增强的建模功能来模拟使用10%生物燃料混合物部署8级货运卡车,揭示2025年至2050年累计温室气体排放量减少7.5%的潜力(在更高的生物燃料混合水平下排放量减少更多)
  • 确定独特的分子结构,催化剂,和生物质转化生产潜在的高性能,低碳,用于柴油发动机的具有成本效益的bioblendstock
  • 应用先进的计算方法来发现能够将排放量减少三倍而不会显着降低功率的最佳压缩点火发动机控制策略
  • 量化低净碳生物燃料混合动力车可以提供高发动机效率,与标准柴油相比,有害的尾管排放量更少,生命周期温室气体排放量更低
  • 显示了化学结构如何影响农业和林业废弃物生产的生物燃料的灰化趋势,以帮助设计更清洁的新型高性能混凝池。

来自across计划的共同优化研究人员使用技术经济和生命周期分析来评估和排序潜在的MCCI Blendstock与19个技术准备,经济可行性和环境影响指标。使用某些方法由湿**和用过的食用油生产的可再生柴油具有最有利的经济潜力和减少排放。大多数候选混合库存提供了有利的经济指标,其中四个目标案例价格低于每汽油加仑当量4美元。

燃料特性,可最大程度地提高汽车的多模发动机效率

在加速或爬升等级期间使用增压火花点火(SI)并在更典型的驾驶条件下使用ACI/倾斜SI模式的发动机称为多模发动机。在第五季度,Co-Optima的研究人员确定了10种生物基混合器,这些混合器具有与SI,ACI和其他先进燃烧模式兼容的潜力,生命周期温室气体排放量减少至少60%,高市场渗透潜力,以及更好的性能。用于LD多模发动机

NREL'共同优化LD研究包括:

  • 识别技术,利用提供非线性燃料属性优势的混合库存来提供高于平均水平的性能与未来燃料混合并结合新的燃烧策略时的nce,效率和排放减少
  • 开发一种快速准确的在线工具,帮助研究人员确定低排放的分子结构,以秒而不是几天为单位的高效生物燃料调整由木质生物质制成的生物燃料的成分,以提供更高的能量密度,以及点火性能和低烟灰形成潜力,这对于提高SI和多模发动机性能至关重要。
ACI和精益SI燃烧模式和发动机技术可以在典型条件下提高效率并减少所有类型车辆的排放,同时通过涡轮充电,直接喷射,发动机缩小和减速保持功率密度和效率提高。合作的Co-Optima团队发现,所有10个blendstock候选者都符合用于多式联运引擎的标准,其中5个表明采用障碍明显减少,一个(乙醇)已经上市。

加速发展和采用的新合作伙伴

通过竞争过程,能源部在“五年”20年度选择了以行业为主导的新项目,通过利用国家实验室独特的实验和计算能力,加速商业高性能生物燃料的开发和采用。选择Shell与NREL合作,将代谢工程和工艺优化应用于高性能混合原料异丙醇的生物生产。该团队最近完成了对该项目的初步计算分析。

"随着行业合作伙伴加入该团队,我们'更接近完成我们的交接,"麦考密克说"最终,行业将利用共同优化的科学基础来开发我们可持续未来所需的清洁,高效,价格合理的新燃料和汽车发动机;


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