麻省理工学院提出汽油酒精发动机用于混合动力长途卡车

在本周于底特律举行的WCX SAE世界大会上，来自麻省理工学院的一个研究小组提交了一篇论文。该论文提出将柔性燃料汽油－酒精发动机应用于长途8级卡车的混合动力系统。

采用这种方法，发动机的效率将与柴油发动机相当（甚至可能更高），同时氮氧化物排放量也比目前最清洁的柴油发动机车辆低90％左右。它使用乙醇或甲醇来增加抗爆震性能。可以在相对较短的时间内部署的发动机，也可以使用高转速操作和／或注水，以便在E10等低浓度混合物的基础上，使用非常少量的酒精进行操作（或者可能不加酒精）。可能在较长时间内进一步减少氮氧化物（通过使用更高水平的EGR）和提高效率（通过使用酒精提高热回收）。与柴油发动机汽车相比，汽油动力汽车产生的氮氧化物（NOx）污染仅为后者的十分之一，而氮氧化物正是空气污染的主要组成部分。如果使用纯甲醇或从农业废物或城市垃圾等可再生资源中提取的乙醇，那么温室气体的净排放量甚至可能为零。

研究人员说，虽然最终的目标是完全用电池为卡车提供动力，但是这种柔性燃料混合动力可以为这类卡车提供一种方式，通过克服对有限行驶里程、成本或需要过重电池的担忧，从而尽早进入市场。这个新概念是由麻省理工学院能源计划和等离子体聚变与科学中心的研究科学家丹尼尔·科恩和首席研究工程师莱斯利·布罗姆伯格共同开发的。多年来，他们一直致力于为汽车和卡车制造更清洁、更高效的发动机，对火花点火（与柴油发动机使用的压缩点火不同）特别感兴趣，因为它本质上更清洁。

科恩和布隆伯格表示，通过使用灵活的燃料配置，它可以使用汽油、乙醇、甲醇，或这些混合燃料，这样就有潜力比纯汽油发动机排放更少的温室气体，而且燃料灵活性的增量成本非常小。

科恩说，就足够的行驶里程需要电池的成本和重量来说，全电动重型卡车将非常具有挑战性。他们估计，要满足传统柴油卡车的预期行驶里程，需要10到15吨电池，这是这种卡车有效载荷的很大一部分。他们认为，在这些车辆上使用电力的方法是使用插电式混合动力车。

他们提出的这种混合动力发动机是两位研究人员多年来一直在研究的一个版本，他们正在开发一种高效、灵活的汽油发动机，这种发动机重量更轻，燃油效率更高，产生的空气污染是当今最好的柴油动力汽车的十分之一。

科恩和布隆伯格详细分析了开发这种发动机所需的工程和经济条件，以满足现有卡车运营商的需求。他们发现，为了与柴油的效率相匹配，可以使用酒精和汽油的混合物，甚至纯酒精，而且这种酒精可以通过可再生资源加工而来。一系列理想的发动机特性的详细计算机建模，结合人工智能系统筛选结果，得出了最有希望的途径的明确迹象，并表明这种替代确实是切实可行的，经济上也是可行的。布隆伯格说，多年来，汽油发动机变得更加高效和清洁，而且柴油的相对成本也在上升，因此重型卡车选择采用柴油的成本优势已不再。布隆伯格说，随着时间的推移，汽油发动机的效率越来越高，它们在减少空气污染方面具有固有的优势。在串联混合动力系统中，发动机总能以最佳速度运行，使效率最大化。

作者：罗珊