Бивалентный (двигатель) - Bivalent (engine)
Бивалентный двигатель представляет собой двигатель , который может использовать два различных видов топлива. Примеры являются нефтяным / CNG и нефти / LPG двигателей, которые широко доступны в европейском вторичном рынке пассажирских транспортных средств.
Типы
Алкоголь и нефть
Двигатели, которые могут использовать спирт (часто производимый в качестве биотоплива ) или стандартный бензин, являются вариантами транспортных средств с гибким топливом . Такие автомобили производятся и обычно доступны для продажи в США и других странах.
Сжатый или сжиженный природный газ и нефть
Сжатый природный газ (КПГ) производится путем сжатия метана для сохранения его высокого давления. Сжиженный природный газ (СПГ) производится и хранится в криогенных условиях, как жидкий водород. Физические свойства природного газа требуют, чтобы степень сжатия двигателя была выше, чем в обычных двигателях внутреннего сгорания, а более высокая степень сжатия обеспечивает большую эффективность. Природный газ также имеет более высокое октановое число , поэтому его можно сжигать при более высокой температуре, что снижает детонацию двигателя , а топливо можно производить без сложных процессов очистки. Поскольку при сгорании природного газа образуется мало несгоревшего углерода, двигатель и масло остаются намного чище, чем было бы в случае, если бы сжигался только бензин , и, таким образом, срок службы двигателя увеличивается. Доступны комплекты послепродажного обслуживания, позволяющие переоборудовать автомобили для работы на СПГ или КПГ и бензине. В США природный газ дешевле бензина, но КПГ при типичных давлениях требует более частой дозаправки, поскольку он содержит только четверть энергии на единицу объема бензина, тогда как СПГ содержит только 80%. Хотя природный газ является ограниченным ресурсом и его запасы могут быть исчерпаны, он уникален среди существующих видов топлива тем, что имеет чистый положительный EROEI (энергия, возвращаемая на вложенную энергию), в то время как нефть и другие виды топлива являются чистыми поглотителями энергии.
Сжиженный углеводородный газ и нефть
Сжиженный нефтяной газ (СУГ) представляет собой смесь нескольких углеводородов , в основном пропана , бутана и этана . Газ легко смешивается с воздухом, что обеспечивает более полное сгорание. Топливо стоит меньше, чем обычный бензин, но сжиженный нефтяной газ имеет меньшую энергию на единицу объема, поэтому его экономия топлива и эффективность ниже. LPG продлевает срок службы двигателя благодаря своим характеристикам чистого горения. Основное отличие этих транспортных средств от других заключается в их системах хранения топлива. LPG - это газ при комнатной температуре, но жидкость под давлением (необходимое давление зависит от состава смеси). Обычно его хранят при давлении около 10 бар . Одним из недостатков является то, что топливные баки для сжиженного нефтяного газа намного тяжелее обычных, поэтому потребуются два бака, что увеличит вес транспортного средства. Многие производители автомобилей производят автомобили, работающие на сжиженном нефтяном газе и бензине. Некоторые говорят, что сжиженный нефтяной газ является наименее экологически чистым альтернативным топливом , поскольку он производится из ископаемого топлива , поэтому парниковые газы неизбежно выбрасываются в атмосферу.
Водород и нефть
Бивалентные двигатели также могут использовать водородное топливо , что продемонстрировал BMW Hydrogen 7 с бивалентным двигателем V12 H7 Series. Сам двигатель похож на обычный бензиновый двигатель внутреннего сгорания, за исключением системы впрыска топлива . Когда BMW Hydrogen 7 работает в бензиновом режиме, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, но когда автомобиль работает на водороде, топливо впрыскивается во впускной коллектор. BMW утверждает, что Hydrogen 7 - это «первый в мире готовый к производству водородный автомобиль», хотя было произведено всего 100 автомобилей, и больше не планируется производить.
Будущее
Снижение выбросов парниковых газов и сохранение природных ресурсов становятся все более важными для людей во всем мире. Во многих странах действуют правила экономии топлива для новых автомобилей, и многие правительства предлагают налоговые льготы для производителей автомобилей, использующих экологически чистые виды топлива. Таким образом, производители автомобилей заинтересованы в разработке новых технологий двигателей внутреннего сгорания. Двухвалентный двигатель позволяет упростить переход с ископаемого топлива на альтернативное топливо. Технология развивается, и растет спрос на более эффективные и экологически чистые двигатели.
Водородное топливо
Газообразный водород
Водород исследуется как топливо для транспортных средств, поскольку он не производит выбросов углекислого газа. Если водородное топливо станет более популярным, оно может быть менее дорогим, чем другие виды топлива, если может быть реализовано низкозатратное производство с помощью электролиза. Водород можно использовать и создавать в топливных элементах для питания электродвигателей или сжигать непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. BMW разработала двухвалентный двигатель внутреннего сгорания, который может переключаться между бензиновым и жидким водородным топливом. В газообразной форме водород трудно хранить, и он имеет низкую объемную плотность энергии. Его можно производить разными способами, но многие из них производят углекислый газ. Наиболее перспективный метод - электролиз . Безопасность резервуаров для хранения водорода в случае аварии была исследована, и различные испытания показывают, что они не представляют никаких проблем. При использовании в качестве топлива водород имеет широкий диапазон воспламеняемости и низкую энергию воспламенения. Эти свойства позволяют сжигать водород с использованием широкого диапазона топливовоздушных смесей, но возникают проблемы с преждевременным воспламенением. Вентиляция картера очень важна при сжигании водорода из-за низкой энергии воспламенения. Надлежащая вентиляция необходима для предотвращения возгорания в картере и образования воды в моторном масле. Водород и природный газ очень похожи в качестве топлива, поэтому различия между компонентами, необходимыми для их сжигания, незначительны, а совместимые системы легко создаются.
Жидкий водород
Объемная плотность энергии может быть увеличена, если водород хранится в виде криогенной жидкости. Жидкий водород дает почти треть энергии на единицу объема, чем бензин.
Жидкое водородное топливо имеет ряд недостатков. Технология очень новая, а инфраструктура для заправочных станций жидким водородом в настоящее время очень ограничена. Многие из процессов, обычно используемых при создании топлива, выделяют парниковые газы , а производимый водород обычно получают из ограниченных ресурсов. Хранение жидкого водорода - серьезная проблема. Поскольку температура кипения жидкого водорода очень низкая (-252,88 ° C), трудно поддерживать топливо достаточно холодным, чтобы поддерживать его жидкую форму. Когда он нагревается, он испаряется . Затем давление в топливном баке увеличивается, и необходимо выпустить немного газа. В этих автомобилях установлены выпускные клапаны, чтобы давление в баке не становилось слишком высоким, но терялось небольшое количество топлива.