Slik fungerer en hydrogenforsterket bensinmotor

BMWs nylige konseptbil, the hydrogendrevet 7-serie, er det fortsatt langt fra å komme til forhandlere.

Overfor de stadig økende bensinkostnadene jobber bilprodusenter over hele verden for å kostnadseffektivt forbedre drivstofføkonomien til kjøretøyene, mens de fremdeles oppfyller dagens strenge utslippskrav. En lovende måte å øke drivstofføkonomien på er å tilsette hydrogen til drivstoff / luftblandingen i en konvensjonell bensinmotor. Det kalles en hydrogensynket gassmotor. Siden hydrogen ikke er lett tilgjengelig på din lokale fyllestasjon, har det imidlertid ikke vært noen bilprodusenters korte liste å selge en hydrogendrevet bensinmotor. Inntil nå er det det.

I denne artikkelen skal vi forklare en ny teknologi som bruker en rask respons ombord reformator for å generere en liten mengde hydrogen fra bensin. Dette hydrogenet tilsettes motorens normale luft / drivstoffblanding. Motorer designet for å kjøre på en blanding av hydrogen / bensin kan se en drivstofføkonomisk gevinst på 20 til 30 prosent uten krav til kontroll over skadelige NOx-utslipp, nitrogenoksider. På de neste to sidene vil vi fortelle deg hvordan denne nye drivstoffbesparende motoren fungerer og hvorfor den ser ut som den har potensial til å bli en levedyktig, drivstoffbesparende teknologi. Vi tar opp følgende problemer angående denne nye teknologien:

• Hva er en hydrogenbensinert bensinmotor? En liten mengde hydrogen laget ombord av reformatoren tilsettes den normale inntaksluft- og bensinblandingen i kjøretøyets motor. Dette forbedrer den generelle forbrenningskvaliteten ved å tillate nesten dobbelt så mye luft for en gitt mengde drivstoff som føres inn i forbrenningskammeret. Dette er mer energieffektivt fordi det sparer energi ved å redusere mengden pumpe som trengs. Lær hva ekspertene sier om denne nye teknologien.

• Future of Hydrogen-Boosted Gas Motors Løpet er inne for lederstillingen for drivstofføkonomi. Hvor vil den hydrogengaserte gassmotoren passe inn i andre drivstoffbesparende teknologier som hybridbiler, E85 etanoldrevne biler og nye rene dieseldrevne biler. Hvor mye bensin sparer den i forhold til andre alternative drivstoffdrevne kjøretøy? Vil forbrukere begynne å se denne typen motorer i biler i løpet av en nær fremtid? Finn ut i dette avsnittet.

ArvinMeritor Denne prototype reformatoren, montert nær motoren for testing i en V6 SUV, er 18 tommer lang og 4 tommer i diameter.

Hydrogenforsterket bensinmotorteknologi er ny og begynner akkurat nå å dukke opp fra laboratoriet. Det gir mulighet for en økonomisk måte å produsere en liten mengde hydrogen fra bensin med et ombord-system designet for å gjøre det. Dette systemet er oppfunnet av forskere ved Massachusetts Institute of Technology, og blir perfeksjonert av bilindustrileverandøren ArvinMeritor i samarbeid med det tyske bilindustrifirmaet IAV, og dette systemet kan gi et kostnadseffektivt alternativ til brenselcelle-teknologi og tradisjonell forbrenning av bensin og diesel. motorer. Det er mulig at hydrogendrevne motorer kan bygge bro mellom dagens bensindrevne kjøretøy og fremtidens brenselcellebiler.

Selv om drivstoffcellekjøretøyer kan ha langsiktige løfter, er realiteten at de er år unna masseproduksjon. Kritikere nevner de høye kostnadene ved brenselcellebunker, masseproduksjonsproblemer med hydrogenbrensel og generelle problemer med drivstoff som viktige snublesteiner. Noen mener det kan gå flere tiår før bensincellebiler blir allment tilgjengelige. Europeiske bilprodusenter har allerede henvendt seg til dyrere diesel, men kostnadene og den tilhørende kompleksiteten øker med stive nye utslippskrav for kontroll av svevestøv og NOx-utslipp.

Amerikanske bilprodusenter som står overfor den samme bekymringen for diesler, er motvillige til å forplikte seg på den enorme utgiften som kreves av omstillingen fra bensin til mer kostbar diesel. For eksempel må forbrukere for tiden betale rundt en premie på 3000 dollar for en dieseldrevet lett lastebil kontra et konvensjonelt bensindrevet kjøretøy. Dette vil øke i fremtiden for å kompensere for de økende kostnadene forbundet med å sørge for at dieselbiler oppfyller kommende utslippsbestemmelser. EPA har nylig gitt dieselbiler en pause ved å lette NOx-krav på nær sikt, men bare gjennom 2009 og kravet til utslipp av høye kjørelengder er blitt skjerpet som en avveining.

Hva ekspertene sier

I følge eksperter ved ArvinMeritor, og utøvende ingeniører Rudy Smaling og Jens Beister ved IAV, er fakta om en hydrogendrevet bensinmotor og fordelene med det klare.

En liten mengde hydrogen laget ombord av reformatoren tilsettes den normale inntaksluft- og bensinblandingen. Dette forbedrer den generelle forbrenningskvaliteten ved å tillate nesten dobbelt så mye luft for en gitt mengde drivstoff som føres inn i forbrenningskammeret. Dette er mer energieffektivt fordi det sparer energi ved å redusere mengden pumpe som trengs.

Drivstoffeffektivitet oppnås også ved bruk av høyere motorkompresjonsforhold som er muliggjort av de hydrogenrike ladekarakteristikkene. Et hydrogenforsterket drivstoffsystem sparer også energi på grunn av den bemerkelsesverdig lave mengden elektrisk energi som trengs for å drive reformatoren. I følge utviklerne trenger den mindre enn 75 watt, noe som er mindre enn de elektriske behovene til en standard lyskaster.

En bransjeakseptert virtuell kjøretøysanalyse basert på motortestdata indikerte potensialet for en forbedring på 20 til 30 prosent i drivstofføkonomien for en turboladet neddimensjonert versjon av den hydrogensøkte motoren sammenlignet med konvensjonelle bensinmotorer..

Deretter skal vi forklare hva som venter på denne teknologien, og hvor forbrukerne vil begynne å se den. 

Se for deg en SUV i full størrelse som Toyota Sequoia [bunn] det blir drivstofføkonomien til en stor sedan som Ford Five Hundred [topp]. Hydrogenreformatoren kunne gjøre det til virkelighet.

Hydrogenforsterkede bensinmotorer har potensial til å forbedre drivstofføkonomien betraktelig. En stor kostnad og miljømessig fordel med den hydrogensøkede, magre systemmotoren er lave mengder NOx-utslippsgasser, og dermed fullstendig eliminering av behovet for ekstern NOx-utslippskontroll. For tiden er NOx-utslippskontroll et stort kostnadsproblem for diesler som bruker dyre feller for å oppfylle utslippsstandarder. Utslipp av dieselpartikler må også samles opp av et filter som periodisk må regenereres.

Hydrogenforsterkede bensinmotorer krever verken NOx eller partikkelreguleringsfilter og krever bare en rimelig oksidasjonskatalysator for å kontrollere små mengder eksos (ubrente hydrokarboner) som dannes mest ved oppstart av motoren og tidlig oppvarming. Ytterligere kutt i kravene til utslippskontroll stammer fra motorens evne til å kun bruke den rene hydrogenberikede ladningen i kaldstartfasen når 90% av utslippene genereres i utslippstesten..

Hydrogen boost-systemet er effektivt en bolt-on-teknologi som kan legges til et eksisterende kjøretøys motorrom. I følge utviklerne er kostnadene for systemet under halvparten av tilleggskostnadene for diesel. Amerikanske produksjonskostnader for autoindustrien for å verktøye diesler for å erstatte bensinmotorer er enorme og ville være vanskelig for amerikanske produsenter som for tiden sliter med økonomiske vanskeligheter.

Nå installeres en prototype med hydrogenforsterket motor i en V6-utstyrt SUV som har tilstrekkelig ledig plass for reformatoren og det tilhørende systemet. Starten med langsiktig veietesting for informasjon om ytelse, pålitelighet og holdbarhet er planlagt for senere i år med den første markedsføringen av produksjonsapplikasjoner forventet i 2010.

Ytelsesdata som ble generert i den tidlige fasen av testingen vil sikkert bli fulgt nøye av praktisk talt alle som er opptatt av bil- og energimiljøspørsmål delvis fordi systemet er assosiert med buzzword "hydrogen."

Høyt på listen over interesserte parter er produsenter av de store SUV-er og varebiler som myndighetene regulerer søker 10 prosent høyere gjennomsnittlig mil per gallon mot 2007-nivået på 22,2 mpg. Det nye nivået på 24,1 mpg skal overholdes innen 2011.

Fire-sylindrede kjøretøyer vil trolig også være de viktigste kandidatene for teknologien ettersom høye bensinpriser fortsetter å generere konkurranse blant modellene med høy drivstofføkonomi som søker mpg-ledelse. En medvirkende faktor i kompaktbilmarkedet kan være en bekymring for levetidskostnadene for hybridbil på grunn av systemkompleksitet og batteribytte, som i noen tilfeller rapporteres å være så høye som $ 5000. Dette begynner akkurat nå å gjenspeiles i lave videresalgsverdier når tidlige produksjonshybrider når høy kilometerstand.

Den hydrogenforsterkede motoren vil imidlertid ikke være alene i løpet for lederstillingen for drivstofføkonomi. Avanserte turboladede, direkte innsprøytede motorer med variabel ventil, common-rail dieselmotorer, hybrider og flex-fuel kjøretøy kjemper alle om bilprodusentens oppmerksomhet i drivstofføkonomiløpet.

Ingen av disse teknologiene kan skilte med alle fordelene med den hydrogensøkte motoren, nemlig dramatisk økt drivstofføkonomi, minimal utslippskontroll og generell kostnadseffektivitet. Til slutt vil det ta en kombinasjon av mange teknologier for å adressere denne nasjonens tørst etter frihetsfrihet, men det er sannsynlig at vi i fremtiden vil høre mye mer om den hydrogendrevne motoren.