Дизель; s Нет водорода; s In At Cummins: Извините, масляные горелки

Прямо сейчас технология электрических двигателей, приводящих в действие массивные полуприцепы и землеройные машины, не работает. Плотность энергии для батарей означает, что они быстро разряжаются, когда педаль до упора тянет 80 000 фунтов. Это типичный полуприцеп.

Так что же делать производителю дизельного топлива? В случае с Cummins это пробует водородную энергию. Но у него есть еще большие недостатки, чем у электричества, что вызывает больше вопросов, чем дает ответов. Да, водород — самый экологичный источник энергии. Но вы видели, сколько нефти уходит на переработку? Это очень неэкологично. И намного дороже в обработке. Кроме того, вы знаете, он может взорваться, как ничто другое.

Потом инфраструктура. Забывая, что на самом деле его немного, доставка водорода на заправочные станции обходится дороже, чем перевозка бензина. А хранить его еще дороже из-за характера материала. Это некоторые из причин, по которым мы не видели более надежного использования автомобилей с водородным двигателем. Если учесть все эти минусы, водород не выдержит нынешних технологических ограничений.

Не нулевые выбросы, но все же «резкое улучшение»

Тем не менее, цифры, которые Cummins видит до сих пор, представляют собой значительное падение по сравнению с сегодняшними стандартами.

Побочным продуктом сгорания водорода по Небергаллу является вода, углекислый газ и оксид азота.

«С точки зрения выбросов CO2 это сокращение выбросов углерода более чем на 99%, — пояснил Небергалл.

Почему бы не снизить выбросы CO2 на 100%? Как указал Небергалл, небольшое количество масла в картере все еще попадает в камеру сгорания, где оно сгорает, и в результате «небольшое количество углерода проходит через выхлопную трубу».

Уровни NOX существенно снижаются при сжигании водорода по сравнению с обычным дизельным топливом.

«Мы легко увидим снижение NOX на 75% по сравнению с сегодняшними стандартами», — сказал Небергалл. «Это значительное улучшение, особенно если учесть, что NOX уже снизился на 90% за последние 20 лет. Сейчас ведутся активные исследования, чтобы увидеть, насколько низко мы можем снизить уровень NOX».

NOX становится еще лучше, когда 15-литровый двигатель работает под нагрузкой с постоянной скоростью. Это то, что Cummins в настоящее время внимательно изучает посредством тестирования.

«Это почти как отсутствие NOX, когда он находится в устойчивом состоянии», — продолжил Небергалл. «Вы получаете NOX только во время переходного периода. Итак, когда вы получаете ускорение, переходное поведение, именно тогда создается NOX. В устойчивом состоянии он чрезвычайно низок, но я пока не могу определить это число. Я хотел бы получить это, потому что я думаю, что это будет довольно убедительно».

Что также убедительно, так это возможности. В дополнение к запасу хода в 500 миль, 15-литровый водородный двигатель будет предлагать уровень мощности, на который клиенты Cummins привыкли полагаться со своими популярными масляными горелками.

«На 15-литровом [водородном] мы собираемся перекрыть наши текущие дизельные рейтинги для нашей серии эффективности, которая является ключевым, массовым рынком, большим объемом, 15-литровым двигателем, который отвечает всем потребностям парка от 400 до 500 лошадиных сил. — сказал Небергалл. «Мы очень взволнованы этим».

Хотя X15H предлагает преимущества по сравнению с полностью электрическим двигателем, он все же не имеет нулевых выбросов. На данный момент Cummins продолжает разработку силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов и представила свой электрический грузовик на топливных элементах на выставке ACT Expo на прошлой неделе в Лонг-Бич, штат Калифорния.

«Очевидно, что есть большой интерес к электрическим батареям», — сказал Небергалл. «Это меньшее, меньшее использование активов и когда они возвращаются на базу — есть определенные ситуации, когда, если вы не сильно продвигаете актив, электрический может иметь большой смысл. И это касается многих наших грузовиков средней грузоподъемности. , У них есть линия обзора в сторону батареи, но тогда все еще есть агрессивные рабочие циклы и где у них есть ограниченный доступ к инфраструктуре от электричества, где топливные элементы и двигатели могут иметь большой смысл ».

Грядет новый король дизеля?

В первый раз я был действительно впечатлен дизельным двигателем почти 25 лет назад, когда я точил гаечные ключи в магазине в Таллахасси.

Пожилой механик махнул мне рукой, чтобы я поближе посмотрел на Volkswagen Rabbit, припаркованный в его стойле. Он выглядел не очень: нефритово-зеленый и маленький, с передней частью, похожей на дверной упор.

Помимо эстетики, я знал, что в машине должно быть что-то интересное, иначе меня бы не вызвали из моего угла магазина. Я был новичком в группе и стремился впитывать советы, уроки и шутки.

В этом случае я получил урок, который навсегда запомнился мне. Майк явно был очарован машиной, и я не знал, почему. Он попросил меня угадать расход топлива Кролика. Не имел представления. Я думаю, что выбросил число вроде 35 миль на галлон. Он покачал головой, и у меня отвисла челюсть, когда он сказал 50 миль на галлон.

Псих! Это как сегодняшний Приус. Не имел представления. В то время этой машине было около десяти лет, и она до сих пор на ходу. И Майк был полностью уверен, что у него осталось еще много жизни.

Ускоренная перемотка вперед, и дизель по-прежнему славится своей топливной экономичностью и долговечностью. Электрические силовые агрегаты могут полностью доминировать с гораздо более высоким крутящим моментом и гораздо меньшими затратами на техническое обслуживание, но проблемы с запасом хода, время зарядки, более высокая стоимость и большой вес батареи удерживают электромобили далеко от американской рабочей лошадки. Да, плотность энергии батареи улучшается, но на данный момент дизель легко царит в тяжелой работе.

Выбросы значительно улучшились с тех пор, как Кролик 83 года попал в заголовки заголовков из-за его рейтинга 50 миль на галлон от EPA. Я до сих пор в восторге от мысли о том, как компания Achates из Сан-Диего разработала 2,7-литровый двухтактный двигатель с оппозитным расположением поршней, не зависящий от топлива (возможности сжатия дизельного топлива и бензина привлекают большое внимание), и они решили проблемы с выбросами, которые традиционно мучают двухтактники.

«Мы сосредоточились на этом», — сказал мне в прошлом году генеральный директор Achates Дэвид Джонсон. «Мы купили необходимое оборудование, мы вложили средства в необходимое оборудование, разработку и анализ, и мы в основном, я бы сказал, взломали код в отношении того, как сделать двигатель с оппозитными поршнями — двухтактный двигатель — чистым и эффективным в сочетании.Это не компромисс между одним и другим, но вы действительно можете добиться значительного повышения эффективности при достижении следующего поколения и будущих стандартов выбросов».

Achates Power 2,7-литровый двухтактный двигатель с оппозитными поршнями

Следите за Achates и Cummins. С тех пор Джонсон возглавил Cummins-Westport, а Дэвид Кромптон, бывший президент отдела двигателей и систем энергоснабжения Cummins, возглавил Achates. Добавьте к этому тот факт, что компании Achates и Cummins объединились для разработки масляных горелок для армии США, и их отношения становятся все более и более интересными.

Теперь идут три других интересных кусочка головоломки. В прошлом году на автосалоне в Детройте компания Achates представила свой двухтактный двигатель (комбинированный дизельный двигатель CAFE на 42 мили на галлон и бензиновый на 37 миль на галлон) для Ford F-150. Позже грузовик был продемонстрирован в видео, которое стало вирусным среди автолюбителей, которые, несомненно, заметили название «Aramco» на боку мула (подробнее об этом позже).

Решение Achates поставить свой двигатель на F-150 кажется довольно простой математикой: грузовики серии F неизменно лидируют в качестве самых продаваемых автомобилей в стране в течение последних 40 лет, поэтому, если вам посчастливилось получить свой двигатель в с линейкой F-Series у вас больше шансов заработать.

Но держись! Не будем забывать и о компании Cummins, которая поставляет дизельные двигатели для тяжелых грузовиков Ram и Nissan Titan XD.

Cummins и Ram давно сотрудничают. Напоминание об этом было продемонстрировано на мероприятии Ram Ride-n-Drive на прошлой неделе в Лас-Вегасе: оригинальный прототип Dodge Ram D350 Prospector 1985 года с легендарным 12-клапанным 5,9-литровым двигателем Cummins (см. фотографии ниже). Я питаю слабость к старым пикапам, но прототип, с которого началось сотрудничество Cummins-Chrysler?! Не что иное, как абсолютно умопомрачительная автомобильная история. Грузовик, принадлежащий Cummins, был полностью восстановлен.

Итак, вернемся к загадке: возьмите долгие и продуктивные отношения между Cummins и Ram, добавьте интригующее партнерство между Achates и Cummins, и вскоре вы можете увидеть этот 2,7-литровый двухтактный или другой вариант в грузовике Ram. .

Другой вариант? Да. В начале прошлого года Achates объявила о своем партнерстве с Aramco, крупнейшей в мире нефтяной компанией, у которой есть хорошо финансируемое предприятие по разработке двигателей в США. Компании подписали соглашение, чтобы «ускорить разработку новых эффективных вариантов трансмиссии с низким уровнем выбросов». Они сказали, что 2,7-литровый двигатель является первым в этой линейке.

«Двигатель Achates Power OP может произвести революцию в двигателе внутреннего сгорания, — сказал Дэвид Клири, директор Исследовательского центра Aramco в Детройте. «Наше совместное сотрудничество с Achates Power является частью нашей более крупной программы исследований и разработок по разработке полного спектра устойчивых транспортных технологий».

Таким образом, головоломка становится еще более интересной, если учесть другие интересы Aramco в области двигателей. Саудовская компания, которая является одной из самых прибыльных и ценных в мире, в 2017 году стала партнером Hyundai для производства четырехтактных двигателей в Саудовской Аравии для удаленных электростанций, а также для больших и малых судов.

Затем, в августе 2018 года, Aramco подписала соглашение с Mazda и Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий о проведении исследований и разработок в области экономичных двигателей. Напомним, что в 2017 году Mazda объявила о разработке первого в мире бензинового двигателя с компрессионным двигателем. Топливная эффективность двигателя SKYACTIV-X превышает все другие современные двигатели Mazda на 20–30 процентов.

Но это компрессия бензина. А дизель?! Хотя 2,7-литровый двухтактный двигатель Achates не зависит от топлива, Aramco с большими деньгами, похоже, склоняется к воспламенению от сжатия бензина (GCI). На своем веб-сайте, где они рассказывают о версии 2.7, они довольно ясно дают понять, что им больше нравится GCI:

Благодаря нашему партнерству с Achates мы работаем с производителями автомобилей, чтобы вывести двигатели нового поколения на мировые рынки. Двигатель OP представляет собой новую конструкцию, в которой используются два поршня на цилиндр, что обеспечивает более высокую степень расширения и значительно меньшие тепловые потери, что приводит к превосходной эффективности.

OP в сочетании с GCI приводит к двигателям со сверхвысокой эффективностью, сверхнизким уровнем выбросов и экономией топлива до 50 процентов. Использование двигателей OP / GCI в полноразмерных легких грузовиках будет иметь такой же CO.₂ воздействие как устранение более половины автомобилей, продаваемых каждый год.

Первое предложение во втором абзаце стоит повторить: «OP в сочетании с GCI приводит к двигателям со сверхвысокой эффективностью, сверхнизкими выбросами и до 50-процентного улучшения экономии топлива».

Очевидно, что рыночная доля газовых двигателей в США намного выше, чем масляных горелок, плюс цена на бензин в течение многих лет была намного дешевле, чем на дизельное топливо. Кроме того, дизель по-прежнему сталкивается с жестким синяком под глазом из-за скандала с выбросами Volkswagen, который по-прежнему делает эту технологию заманчивой мишенью для жадных до денег юристов.

«Я думаю, что для нас, и если вы посмотрите, где правила, я не вижу [дизеля] здесь, в Америке», — сказал мне Скотт Кио, генеральный директор и президент Volkwagen America Group, на автосалоне в Лос-Анджелесе после того, как представил все свои автомобили. -электрический фургон ID Buzz Cargo Concept.

«Наша точка зрения: есть еще много работы, которую можно проделать с двигателем внутреннего сгорания — всегда делать его легким, более эффективным и все остальное, а затем все на электричестве», — продолжил Кио. «Вот почему инфраструктура становится сильнее с каждым днем, поэтому маркетинг и обмен сообщениями. Дизеля для нас не вижу. Я вижу ДВС — улучшать, улучшать и электрифицировать».

К счастью, Ford, GM и Ram все еще делают ставку на дизель. В дополнение к своей линейке тяжелых грузовиков все три теперь предлагают дизельный вариант для своих полутонных грузовиков.Ford Transit будет доступен позже в этом году с дизельным двигателем, а в следующем году ищите дизельную силовую установку в Gladiator 2021 года.

Дизель далеко не умер. И не только системы доочистки продолжают совершенствоваться. Это же топливо. Биодизель и возобновляемое дизельное топливо в настоящее время являются доступными видами топлива, которые сокращают выбросы. Кроме того, циклы регенерации DPF сокращаются при использовании возобновляемого дизельного топлива, по словам менеджера автопарка, который разговаривал со мной после использования топлива чуть более двух лет. Кроме того, есть диметиловый эфир: заменитель дизельного топлива, который горит так ярко, что системы доочистки не требуются. Топливо дорогое и еще недоступное для продажи, но оно имеет реальные перспективы, как доказал Департамент санитарии в Нью-Йорке, когда испытал топливо на грузовике Mack.

Тем временем предстоит проделать много работы, и для больших работ лучше всего использовать дизель.

Вполне уместно иметь дизельный прототип Prospector 85 года среди исторических золотых и серебряных рудников в Нельсоне, штат Невада, во время недавнего мероприятия Ram Ride-n-Drive.

Прототип Dodge Ram Prospector D001 1985 года с ныне культовым 5,9-литровым 12-клапанным дизельным двигателем Cummins.

Интеграция водородной технологии

Cummins инвестирует в ряд технологий для поддержки водородного транспорта, включая водородные двигатели, топливные элементы, электролизеры и резервуары для хранения.

Высокая плотность энергии водорода позволяет легко интегрировать бортовое хранилище газа без ущерба для полезной нагрузки транспортного средства или рабочего диапазона. Совместное предприятие Cummins со специалистом по хранению водорода NPROXX добавляет возможность интеграции топливного элемента или водородного двигателя с баками газовых баллонов высокого давления и линиями подачи на транспортном средстве. NPROXX также является ведущим поставщиком контейнерных резервуаров для хранения, обеспечивающих быструю заправку водородом для конечных пользователей.

Ключевая роль Cummins в расширении водородной экосферы выходит за рамки топливных элементов и решений для хранения и производства обезуглероженного возобновляемого водорода с опытом более 600 электролизерных установок по всему миру. Модульная масштабируемость наших электролизеров идеально подходит для целого ряда применений, от локализованного снабжения парков грузовиков и автобусов до электролиза в коммунальных масштабах. Cummins обладает уникальными водородными возможностями, начиная от производства топлива и заканчивая хранением и питанием транспортных средств.

Cummins Inc., мировой лидер в области энергетических технологий, представляет собой корпорацию, объединяющую дополняющие друг друга бизнес-сегменты, которые разрабатывают, производят, распространяют и обслуживают широкий ассортимент энергетических решений. Ассортимент продукции компании варьируется от двигателей внутреннего сгорания, электрических и гибридных интегрированных энергетических решений до компонентов, включая фильтрацию, доочистку, турбокомпрессоры, топливные системы, системы управления, системы обработки воздуха, автоматические трансмиссии, системы выработки электроэнергии, элементы управления микросетями, аккумуляторы, электролизеры и топливные элементы. товары.