Sådan fungerer en brændstofforstærket benzinmotor

BMWs nylige konceptbil, brintdrevet 7-serie, er stadig langt fra at ankomme til forhandlere.

Konfronteret med de stadigt stigende omkostninger ved benzin, arbejder bilproducenter overalt for at omkostningseffektivt forbedre køretøjets brændstoføkonomi, mens de stadig opfylder dagens strenge emissionskrav. En lovende måde at øge brændstoføkonomien er at tilføje brint til brændstof / luft blandingen i en konventionel benzinmotor. Det kaldes en brintforstærket gasmotor. Da brint ikke er let tilgængeligt på din lokale tankstation, har det imidlertid ikke været på nogen bilproducenters korte liste at sælge en brændstofstimuleret gasmotor. Indtil nu er det.

I denne artikel forklarer vi en ny teknologi, der bruger en hurtig respons ombord reformator til at generere en lille mængde brint fra benzin. Dette brint tilsættes til motorens normale luft / brændstofblanding. Motorer designet til at køre på en blanding af brint / benzin kan se en brændstoføkonomisk gevinst på 20 til 30 procent uden krav om kontrol med skadelige NOx-emissioner, nitrogenoxider. På de næste to sider fortæller vi dig, hvordan denne nye brændstofbesparende motor fungerer, og hvorfor den ser ud som om den har potentialet til at blive en levedygtig, brændstofbesparende teknologi. Vi behandler følgende problemer vedrørende denne nye teknologi:

• Hvad er en hydrogenforstærket benzinmotor? En lille mængde brint fremstillet ombord af reformatoren tilføjes den normale indblæsningsluft og benzinblanding i køretøjets motor. Dette forbedrer den samlede forbrændingskvalitet kraftigt ved at tillade næsten dobbelt så meget luft for en given mængde brændstof, der indføres i forbrændingskammeret. Dette er mere energieffektivt, fordi det sparer energi ved at reducere den nødvendige motorpumpe. Lær, hvad eksperterne siger om denne nye teknologi.

• Fremtiden for brændstofforstærkede gasmotorer Løbet er på vej til den brændstoføkonomiske lederposition. Hvor vil den brændstofstyrede gasmotor passe ind i andre brændstofbesparende teknologier som hybridbiler, E85-ethanol-drevne køretøjer og nye rene dieseldrevne biler. Hvor meget gas sparer det i forhold til andre alternative brændstofdrevne køretøjer? Vil forbrugere begynde at se denne type motor i biler i den nærmeste fremtid? Find ud af i dette afsnit.

ArvinMeritor Denne prototype reformer, monteret tæt på motoren til test i en V6 SUV, er 18 inches lang og 4 inches i diameter.

Hydrogen-boostet benzinmotorteknologi er ny og lige nu begyndt at dukke op fra laboratoriet. Det giver udsigten til en økonomisk måde at fremstille en lille mængde brint fra benzin med et indbygget system designet til at gøre det. Dette system er opfundet af forskere ved Massachusetts Institute of Technology og perfektioneret af bilindustrieleverandøren ArvinMeritor i samarbejde med det tyske bilindustrifirma IAV. Dette system kan muligvis give et omkostningseffektivt alternativ til brændselscelle-teknologi og traditionel benzin- og dieselforbrænding motorer. Det er muligt, at motorer med brintforstærkede motorer kan bygge bro mellem nutidens benzindrevne køretøjer og fremtidens brændselscellekøretøjer.

Mens brændselscellekøretøjer muligvis har et langsigtet løfte, er virkeligheden, at de er år væk fra masseproduktion. Kritikere nævner de høje omkostninger ved brændselscellebunker, masseproduktionsproblemer med brændstofbrændstof og generelle brændstofproblemer som vigtige snubleblokke. Nogle mener, det kan gå årtier, før brændselscellekøretøjer bliver bredt tilgængelige. Europæiske bilproducenter har allerede henvendt sig til dyrere diesel, men deres omkostninger og relaterede kompleksitet stiger med stive nye emissionskrav til kontrol med partikler og NOx-emissioner.

U.S.-bilproducenter, der står over for den samme bekymring over diesel, er tilbageholdende med at forpligte sig til den enorme udgift, der kræves ved overgangen fra benzin til diesel med mere omkostning. For eksempel skal forbrugere i øjeblikket betale omkring $ 3000 præmie for en dieseldrevet let lastbil mod et konventionelt benzindrevet køretøj. Dette vil stige i fremtiden for at kompensere for de stigende omkostninger forbundet med at sikre, at dieselkøretøjer overholder de kommende emissionskrav. Miljøstyrelsen har for nylig tildelt dieselbiler en pause ved at lette NOx-kravene på kort sigt, men kun gennem 2009 og kravet om emissioner med stor kilometertal er blevet strammet som en afvejning.

Hvad eksperterne siger

Ifølge eksperter fra ArvinMeritor og udøvende ingeniører Rudy Smaling og Jens Beister hos IAV er fakta om en brintopstødet benzinmotor og dens fordele tydelige.

En lille mængde brint fremstillet ombord af reformatoren sættes til den normale indblæsningsluft og benzinblanding. Dette forbedrer den samlede forbrændingskvalitet kraftigt ved at tillade næsten dobbelt så meget luft for en given mængde brændstof, der indføres i forbrændingskammeret. Dette er mere energieffektivt, fordi det sparer energi ved at reducere den nødvendige motorpumpe.

Brændstofeffektivitet opnås også ved anvendelse af højere motorkomprimeringsforhold, der er muliggjort af de brintrige ladningsegenskaber. Et brintforstærkt brændstofsystem sparer også energi på grund af den bemærkelsesværdige lave mængde elektrisk energi, der er nødvendig for at drive reformatoren. Ifølge udviklerne har det brug for mindre end 75 watt, hvilket er mindre end det elektriske behov i en standard forlygte.

En industri-accepteret virtuel køretøjsanalyse baseret på motortestdata indikerede potentialet for en forbedring på 20 til 30 procent i brændstoføkonomien for en turboladet neddimensioneret version af den brændstofforstærkede motor sammenlignet med konventionelle benzinmotorer.

Dernæst forklarer vi, hvad der er klar til denne teknologi, og hvor forbrugere vil begynde at se den. 

Forestil dig en SUV i fuld størrelse som den Toyota Sequoia [bund] det får en brændstoføkonomi sedan som Ford Five Hundred [top]. Brintreformatoren kunne gøre det til virkelighed.

Hydrogenforstærkede benzinmotorer har potentialet til at forbedre brændstoføkonomien betydeligt. En væsentlig omkostnings- og miljømæssig fordel ved den brintstimulerede magre systemmotor er lave mængder NOx-emissioner og dermed fuldstændig eliminering af behovet for ekstern NOx-emissionskontrol. I øjeblikket er NOx-emissionskontrol et stort omkostningsproblem for diesel, der bruger dyre fælder til at opfylde emissionskrav. Emissioner af dieselpartikler skal også opsamles af et filter, der periodisk skal regenereres.

Hydrogenforstærkede benzinmotorer kræver hverken NOx eller partikelfilter og kræver kun en billig oxidationskatalysator for at kontrollere små mængder udstødning (ubrændte kulbrinter), der for det meste dannes under motorstart og tidlig opvarmning. Yderligere nedskæringer i kravene til emissionskontrol stammer fra motorens evne til kun at bruge den rene brintberigede ladning i den kolde startfase, når 90% af emissionerne genereres i emissionstesten.

Hydrogenboost-systemet er effektivt en bolt-on-teknologi, der kan føjes til et eksisterende køretøjs motorrum. Ifølge udviklerne er omkostningerne til systemet mindre end halvdelen af ​​de ekstra omkostninger for diesler. Amerikanske produktionsomkostninger til autoindustrien til værktøj af diesel til udskiftning af benzinmotorer er enorme og ville være vanskelige for amerikanske producenter, der i øjeblikket kæmper med økonomiske vanskeligheder.

En prototype med brintforstærket motor installeres nu i en V6-udstyret SUV, der har tilstrækkelig ledig plads til reformeren og dets relaterede system. Starten med langtidsvejstestning for information om ydelse, pålidelighed og holdbarhed er planlagt til senere på året med den første markedsføring af produktionsapplikationer, der forventes i 2010.

Ydelsesdata, der er genereret i den tidlige fase af testingen, vil helt sikkert overvåges intenst af stort set alle, der beskæftiger sig med bil- og energimiljøspørgsmål delvist, fordi systemet er forbundet med buzzword "brint."

Højt på listen over interesserede parter er producenter af de store SUV'er og varevogne, som regeringsmyndighederne søger 10 procent højere gennemsnit miles pr. Gallon mod 2007-niveauet på 22,2 mpg. Det nye niveau på 24,1 mpg skal overholdes inden 2011.

Fire-cylindrede køretøjer vil sandsynligvis også være de vigtigste kandidater til teknologien, da høje benzinpriser fortsat skaber konkurrence blandt de høje brændstoføkonomimodeller, der søger mpg-ledelse. En medvirkende faktor på markedet for kompakte biler kan være et problem med levetidsomkostningerne for hybridkøretøjer på grund af systemkompleksitet og batteriudskiftning, som i nogle tilfælde rapporteres at være så høj som $ 5000. Dette er lige nu begyndt at afspejle sig i værdier med lav videresalg, da hybrider med tidlig produktion når høj kilometertal.

Den brintforstærkede motor vil imidlertid ikke være alene i løbet om brændstoføkonomi-lederposition. Avancerede turboladede neddimensionerede direkteindsprøjtede motorer med variabel ventil, common-rail-dieselmotorer, hybrider og flex-fuel-køretøjer kæmper alle om bilproducentens opmærksomhed i brændstoføkonomi-løbet.

Ingen af ​​disse teknologier kan prale af alle fordelene ved den brintforstærkede motor, nemlig dramatisk øget brændstoføkonomi, minimal emissionskontrol og samlet omkostningseffektivitet. I sidste ende vil det kræve en kombination af mange teknologier for at tackle denne nation's tørst efter kørefrihed, men det er sandsynligt, at vi vil høre meget mere om den brintforstærkede motor i fremtiden.