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样机已进行测试 二甲醚卡车将现身北美市场

2015/2/9 9:38:07
文章来源:网络

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  6月,北美某卡车制造商在美国加利福尼亚州首府萨克拉门托市宣布,到2015年将着手生产以二甲醚(英文名称是dimethy ether,它是一种无色、具有轻微醚香味的气体,具有惰性、无腐蚀性、无致癌性;具有优良的混溶性,能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶,其燃烧时火焰略带亮光)作为燃料的class 8级别(车辆总重量≥15吨)重型卡车。

  该卡车制造商坚信,二甲醚在燃烧性能方面是可与柴油相媲美的未来新型能源。与柴油相比,二甲醚是较为清洁的能源,在燃烧的时候不会产生烟尘,因此如果能大规模使用二甲醚作为车辆燃料,将会对改善空气质量起到显著作用。

  二甲醚被寄予厚望

  研发、生产二甲醚燃料卡车的决定,在加利福尼亚州获得了广泛的好评和赞许,因为该州对环境质量的关注由来已久。如果该卡车制造商能顺利在2015年生产出以二甲醚为燃料的class 8级别重型卡车,对改善整个北美的环境质量来说将是一个福音。

  奥伯龙燃料(Oberon Fuels,北美一家能源化工公司)的多位高管参加了该卡车制造商的宣布仪式。奥伯龙燃料控制着整个北美二甲醚燃料的商业化进程,奥伯龙燃料董事长瑞贝卡·布德罗(Rebecca Boudreaux)讲述说:“只要是含有甲烷的物品,都可以用来生产二甲醚。我们可以想像一下,天然气、剩饭、动物粪便、废水、生活废水、垃圾填埋场的种种废弃物等这些物品,都可以被用来生产提取二甲醚。此外,研究结果表明,二甲醚是一种无毒物质,已经被用于制作头发定型剂等很多人们贴身使用的物品,因此我们可以放心安全地使用二甲醚。”

  2008年3月,该卡车制造商宣布,将致力于研究环境友好型车用燃料,并向股东代表大会提出了7种可供选择的新型清洁能源——生物柴油、甲醇、乙醇、压缩天然气、液化天然气、合成柴油和二甲醚。“通过测试这7种新型清洁能源,我们发现二甲醚更胜一筹。”该卡车制造商市场销售部总裁尼伯格(Nyberg)说。

  沃尔沃市场产品部经理爱德华·萨克斯曼(Ed Saxman)是新型清洁能源负责人,他说:“我们以体积单位对比了柴油、压缩天然气、液化天然气和二甲醚4种燃料的燃烧消耗量,结果表明在相同行驶里程条件下,二甲醚和压缩天然气的燃烧消耗量为柴油燃烧消耗量的2倍,而液化天然气的燃烧消耗量为柴油燃烧消耗量的一半,虽然液化天然气燃烧消耗量较少,但在相同行驶里程条件下,二甲醚在经济成本上更占优势。

  另外他还解释说:“与柴油相比,二甲醚在寒冷气候条件下不会变得粘稠,因此我们希望二甲醚发动机在北美北部的很多寒冷地区能有出色表现。为了满足卡车的长途运输要求,需要使用特制的二甲醚燃料箱,这种装备通常需要占用较大的空间,在设计车身结构时,要预留出相应的空间。但如果压缩二甲醚,就可以大大缩小储存设备所占用的空间,压缩二甲醚不需要像LNG气瓶那样降低储存温度,并且瓶内压强只有75psi(约等于5.17bar),而压缩天然气瓶内压强通常为3600psi(约等于248.21bar),而这就意味着二甲醚燃料箱价格更便宜,重量也比较轻,二甲醚车辆的续航里程也更长。”

  进入商业化阶段仍需时日

  但二甲醚作为车用燃料进入商业化阶段仍需时日。据爱德华·萨克斯曼介绍说,如果想使二甲醚成为真正的车用燃料,必须对柴油发动机结构进行调整。首先要调整的就是燃料喷入系统,调整燃料喷入系统的主要目的是加快燃料喷入效率,增加单位时间内燃料喷入流量。如前文所说,在行驶里程相同的条件下,车辆需要消耗的二甲醚的体积为柴油体积的2倍,这就意味着在单位时间内,喷入燃烧室的二甲醚流量要比柴油流量多一倍才能维持车辆的正常运转。如果想要使二甲醚发动机的输出功率和扭矩与柴油发动机相当,那么二甲醚发动机就要有更为强劲、更为高效的燃料喷入系统。爱德华·萨克斯曼表示,重新设计燃料喷入系统并不是一个技术挑战,只需要调整相应的柴油发动机结构即可。

  与柴油发动机相比,二甲醚发动机不需要使用超高压燃料喷射系统,因为二甲醚不需要借助超高压喷射来实现雾化,二甲醚本身已经是一种分子气体,任何超高压喷射系统都不可能使柴油雾化状态比二甲醚更均匀。同时二甲醚发动机也不需要借助超高压喷射来净化燃烧过程中产生的微粒。因此与柴油发动机相比,二甲醚发动机的燃料喷入系统所占空间将会大幅度减小,这将会在很大程度上降低设计二甲醚发动机的难度。“设计二甲醚发动机虽然没有技术层面的挑战,但必要的资金投入是不可缺少的,在此基础上假以时日,我们就能设计出适应市场需要的燃料喷入系统。”爱德华·萨克斯曼说。

  “我们使用很多实验设备组装成了二甲醚发动机的样机,这些实验设备基本上都是手工制造的,样机能够正常工作。但是样机并不能代表最终模板,并且样机距离真正的商业化、市场化阶段还有一段距离,因此我们宣称,到2015年生产出实用的class 8级别二甲醚卡车。”爱德华·萨克斯曼讲述说。

  除了要重新设计燃料喷入系统,另外一个需要调整的结构就是燃料箱。“我们需要和燃料箱供应商合作设计出不同长度和宽度的燃料箱,直至燃料箱能与发动机其他结构实现完美契合。设计燃料箱对我们来说也不算挑战,只是需要一定的时间和资金投入来调试相关设备,以期二甲醚能早日进入实用化和商业化阶段。”爱德华·萨克斯曼说。

  样机已进行测试

  该卡车制造商计划把二甲醚发动机命名为D13系列发动机,尼伯格说:“我们已在北美和欧洲对样机进行了65万英里(约等于104万公里)的测试,样机使用的是压缩点火系统。目前对发动机的改进主要集中在减少热消耗、降低排气温度,再加上与柴油机相似的结构,以期实现与柴油机相当的输出功率。”

  “刚开始我们希望二甲醚发动机输出功率能达到425马力,扭矩能达到1750磅·英尺(约等于2386牛·米),之后我们会推出输出功率达到500马力、扭矩达到1750磅·英尺的二甲醚发动机。”萨克斯曼说。

  “与柴油发动机相比,二甲醚发动机没有以下几个组成部分——微粒过滤器、废气再循环系统、EGR冷却器、EGR阀、可变几何尺寸涡轮增压器。在初始阶段,二甲醚发动机可能会用到SCR系统,但是我们预计运行一段时间就会取消SCR系统。”爱德华·萨克斯曼说。

  每当引入一种新型能源,就会面临基础设施建设这个难题,但奥伯龙燃料声称,已经拥有解决二甲醚基础设施建设的方法。据奥伯龙相关负责人介绍,奥伯龙已发明一种小型的二甲醚提取设备,由于这种设备较小,重量较轻,可以把它移动到任何地方。“现在,我们已不需要把原材料移动到二甲醚提取设备处,而只需要把这种设备移动到有充足原材料的地方。如此以来,我们就能绕过原材料这个让人头疼的难题。”布德罗说。

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