Изследователи от ETH Zurich са разработили двигател с вътрешно горене, който отделя по-малко от половината CO2 в сравнение с обикновения двигател, без да се нарушават производителността. Това съответства на разхода на гориво под 2,4 литра на 100 км. Този хибриден двигател с природен газ и дизел се основава на система от усъвършенствана контролна техника.

ефективен

Световните енергийни пазари се променят. Нови методи за добив се използват в нефтени находища и находища на природен газ, които досега са били недостъпни. САЩ, например, са в състояние да покрият до 83% от общите си енергийни нужди днес; правителството дори планира да увеличи износа на природен газ в бъдеще. И има нови разработки на хоризонта: природният газ може също да се превърне във важно гориво за превозните средства по американските пътища, благодарение на работата на швейцарски изследователи от Института за динамични системи и контрол в ETH Цюрих. Те са разработили хибриден задвижващ механизъм с природен газ и дизел, който отделя само половината CO2 без да прави компромис с производителността.

Впръскване на дизелово гориво вместо запалителна свещ

Изследователите от ETH преработиха конвенционалния дизелов двигател на VW Golf, за да работи на 90% природен газ. Вместо запалителна свещ, която е стандартна за двигателите с природен газ, двигателят се запалва с малко количество дизел, инжектирано директно в цилиндъра. По този начин изследователите успяха да постигнат високоефективно изгаряне с максимална ефективност от 39,6%.

Двигателите с природен газ и дизел вече съществуват и се използват индустриално там, където се генерира енергия и се използва на едно място - например за работа с големи машини. „В превозно средство скоростта на двигателя и натоварването се променят постоянно, което означава, че двигателната система е много по-сложна“, обяснява Тобиас От, докторант в изследователската група на професор Лино Гузела.

Иновативен електронен контрол на горенето

От разработи иновативния електронен контрол на горенето заедно със старши учен Кристофър Ондер като част от дисертацията си. Сензор, който измерва налягането в цилиндрите, играе ключова роля: използвайки сложни алгоритми за управление, изследователите успяха да адаптират количеството и времето на дизела непрекъснато, позволявайки двигателна система с най-висока ефективност. Изследователите също така свързват иновативния двигател с природен газ и дизел с малък електрически мотор, за да намалят допълнително потреблението. Той обаче може да бъде монтиран и в превозно средство без електрическа хибридизация, което би било от решаващо значение за промишленото производство в по-големи количества.

Масово производство - възможност след пет години

Изследователите демонстрираха намаляването на емисиите с експерименти на специално проектирана тестова платформа и наскоро публикуваха резултатите в специализираното списание Energies. Това доказателство за концепция включва и решаване на окончателни технически проблеми. "В момента се концентрираме особено върху температурата в каталитичния конвертор", казва От. За да стартира и работи преобразувателят, той трябва да достигне поне 300 градуса. „Нашият двигател с вътрешно горене преобразува топлинната енергия в механична с такава ефективност, че отработените газове не са достатъчно топли, за да създадат достатъчно топлина, особено след стартиране“, добавя От. Изследователите искат да разрешат проблема чрез модифицирано управление на двигателя по време на загрявката.

Кристофър Ондер е убеден, че двигателят с природен газ и дизел може да бъде произведен в серийно производство за пет години. „Предпоставката е да намерим индустриален партньор, който да поеме отговорността за разработването на прототип“, обяснява той. Изследователите вярват, че успехът на техния двигател зависи критично от производствените му разходи. Те подчертават, че тяхното решение може да не е евтино, но е сравнително рентабилно. И тъй като тяхната концепция се основава на технология, която вече съществува, тя може да бъде внедрена бързо и е перфектната мостова технология за следващите 10 до 20 години. Изследователите вече са ангажирани в преговори с производител на автомобили.

Проектът беше подкрепен от Центъра за компетентност „Енергия и мобилност“ (CCEM) и от Швейцарското федерално управление по енергетика.