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德尔福全球建生物燃料兼容技术

来源:重卡网 时间:2007-4-18 7:50:00
  德尔福在全球范围建立生物燃料兼容技术能力将研究项目与世界领先的实地经验相结合,帮助德尔福确保其客户准备就绪迎对各地区生物燃料使用的日益增长。
  上海–德尔福公司正加紧其全球范围的研究开发,迎接生物燃料使用的快速发展带来的诸多工程方面的挑战。其目的在于使所有德尔福的燃料喷射和燃料供给技术满足汽车制造商的要求,即先于市场的需求和法规的规定,实现与高比例生物燃料的兼容。公司已经为全球大约250万辆汽车提供了与乙醇相兼容的零部件,并已经对其柴油发动机喷射系统进行升级,使其与含5%生物燃料的混合燃料相兼容。
  德尔福预见到,与生物燃料兼容的技术市场将出现飞速的发展。“基于环境和经济这两大因素,生物燃料在所有主要市场上的广泛使用似乎已成定局,”德尔福动力总成系统全球总裁兼德尔福公司全球副总裁GuyHachey说道。“我们希望利用德尔福在生物燃料兼容性方面的领先经验,确保我们的客户已作好准备,用可靠的、价格合理的产品来满足不断增长的需要。”
  美国最常用的生物燃料就是乙醇,它主要是用玉米生产的,以10%的比例与汽油进行混合,就可以得到通常所说的E10。
  2005年,美国的乙醇销量超过40亿加仑,用于与汽车燃料混合。乙醇的生产得到美国政府的大量补贴,预计到2007年底会增长50%,而E10和E85(乙醇含量达85%)的使用预计也会有同样增长。
  乙醇的混合燃料会带来许多好处。乙醇的氧气含量很高,因此燃烧过程比较清洁,烟雾排放量较少,二氧化碳的排放量也相应减少(对于具体的数字,目前仍存在较大争议,因为在乙醇的各个生产过程中释放出的二氧化碳量是不一样的。根据DanielKammen教授发表在2006年9月的科学美国人杂志上的报告称,降幅大约在18%左右)。生物乙醇的生产也有助于减少国家对石油进口的依赖性。
  在欧洲,生物乙醇燃料几乎未被使用,反倒是生物柴油的使用量非常大,而且还在继续增加。欧洲的生物油多用油菜籽生产,当生物油和矿物柴油(B20)混合物浓度达到20%时,能将烟和颗粒物的排放降低10%到20%,一氧化碳的排放被降低20%,这也是因为生物燃料的氧气含量相对较高。
  综合环境和经济各方面的优势,这些性能指标促使欧盟发布了2003/30/EC法令。该法令设定了一个目标,即到2010年底,将有5.75%的可再生燃料用于交通运输;到2015年底,这个数字将达到8%。几个欧洲国家,尤其是法国和德国,甚至制定了更远大的计划。
  世界领先的乙醇生产经验
  生物燃料能带来诸多好处,但是同时也带来了工程上的巨大挑战。对于生物乙醇来说,最大的问题在于它会侵蚀汽车油箱。生物柴油也会带来不同的挑战,且可能会产生出更多的氮氧化物。
  德尔福非常有幸能深入参与世界最全面的生物燃料项目之一。巴西市场上汽油的销售几乎全部都是E25,甚至E100也开始受到欢迎,德尔福作为该市场上燃料喷射系统的主要供应商,经过长期的实际里程经验积累,获得了生物燃料方面的独到见地。在巴西出售的超过90%的新车都装有一个乙醇和汽油任意混合比燃料的发动机。
  “人们常说,高含量乙醇的最大问题就是它的腐蚀性很强,但事实上并不是这样,”位于美国密歇根州罗切斯特的德尔福技术中心的生物燃料专家JulieGalante-Fox这样说道。“其实最大的问题在于乙醇的强吸湿性。它很容易吸收水分,进而导致燃料将所能接触到的腐蚀性盐分溶解。真正具有腐蚀性的不是乙醇,而是乙醇吸收的物质。”
  水分可能源自储存、分装条件较差的燃料或分装系统,也可能是人为添加的。腐蚀性盐分则来源各异。对于美国市场上的E10来说,除非燃料受到严重污染,否则这个问题并不严重。但是,如果要使耐久性(和保修表现)能与使用标准燃料系统的水准相当的话,那么针对不同质量的E85燃料该选用何种系统必须明确。
  关键的设计技术之一就是材料的选择。德尔福在这一领域拥有世界领先的专业技术和知识,这都得益于其在巴西的实地经验。用于制造燃料系统部件的材料,如金属、弹性体和塑料,都必须与乙醇、以及乙醇中混入的杂质相兼容。
  目前,在全球范围内出售的几乎所有的德尔福汽油燃料喷射系统都已经得到升级,可以在使用现实水平的杂质含量的E25乙醇汽油条件下,提供10万英里以上的耐久性。原先的软钢由不锈钢代替,而脆弱的聚合物和弹性物则由新的高耐用度材料所代替,甚至完全省去不用,而由创新的设计完全取代。目前的研究重点是,在不大幅提高系统成本的前提下,用E85燃料提供相近的可靠性和安全性。
  电子元件也起到一个重要的作用。德尔福的生物燃料发动机控制模组已经可以自动检测油箱里乙醇的含量,然后通过调整燃料和点火控制来优化效率。同时,德尔福也利用其丰富经验,帮助客户开发新的发动机标定,使发动机在使用乙醇含量达到或者超过25%的燃料时,实现出色的启动、驾驶性和排放。目前公司正在开发一个使用乙醇含量达到或者超过85%的燃料时改善发动机冷启动的解决方案,该方案目前尚属保密。在硬件和电子元件的支持下,公司目标是要提供一系列价格合理的解决方案,使德尔福的客户能选择最适合其车辆运行条件的方案。
  通过改进工艺,提高使用生物柴油的可靠性
  生物柴油带来的挑战与上述问题截然不同,且生物柴油起始混合比低至10%(B10)。   这里,输送和贮存又是一个大问题。生物柴油的优势在于它具有可生物降解性,溅出以后对环境的影响相对较小。但正是这一特性,使得这种燃料降解非常迅速,尤其是在潮湿或者温暖的条件下。生物柴油比其它燃料更容易受到细菌物质的污染。研究表明,零售的生物柴油在质量上差异很大。
  当与乙醇混合时,生物柴油会吸收水分,这将加速燃料的化学降解。生物柴油还是一种强效溶剂,它能溶解传输管道和油箱里的现有沉淀物,并将它带到燃油系统细小的油管里。无法溶解的聚合物和因年久而降解的产品会导致喷油嘴成焦、滤清器堵塞、以及燃料系统里沉淀物沉着。它还会对广泛使用的许多材料造成侵害,尤其是在软管、垫圈和密封条中使用的弹性体。生物柴油与氧气接触后会生成一种氧化物质——过氧化物,它会导致一些弹性物质脆裂,或变软、膨胀。
  这种燃料的物理特性同样会引发问题。较高的弹性系数会产生更高的喷射压力,在0oC时流动性就会变差,服务周期缩短。
  生物柴油的另一个潜在问题就是形成漆层,而这个问题在燃料系统的任何一处都可能出现。最有可能的位置是在高压喷油嘴周围,因为那里的高温会引起有机材料的反应,导致有机物沉积,具有存在潜在危害性。
  “燃料系统工程师面临着很多挑战,”德尔福柴油系统总工程师DetlevSchoeppe博士表示。“我们同时还必须应付其物理特性和化学特性方面的巨大差异,因为这些特性在很大程度上与生产所用的材料和运输及储存的质量有关。”
  为了更好地应对挑战,德尔福正在进行一项广泛的国际台架试验项目,所用的燃料浓度从B10到B100不等。同时,德尔福还与其客户和各方面的终端用户一起进行高里数车队试验,涉及卡车、越野车、乘用车和轻型商务车。
  目前,德尔福所有的系统都与B5相兼容,而且公司正在开发与高混合比生物燃料兼容的喷射系统。Schoeppe博士表示:“许多汽车制造商建议,如果使用混合比超过5%的生物柴油,保修条款就失效。我们必须帮助他们提高这个百分比,同时又不对成本、可靠性或客户满意度产生任何影响。”
  德尔福采用的方法就是用巧妙的设计来获得简单可靠的解决方案,一个很好的例子就是新型的燃料液位感应器。传统的液位感应器使用机械系统,特别容易遭到侵蚀性燃料的破坏。德尔福的新型感应器不采用活动部件,可以测量汽油、柴油和生物燃料,而无须改动部件或软件,单一一个零件号适用于所有类型的燃料。
  不断开展的生物柴油研究
  德尔福目前正在进行一系列与生物柴油有关的研究项目。这些项目包括了对影响生物柴油性能的基础参数,如沉淀物的形成和老化、泵的耐用性和性能测试的研究,以及在世界部分地区进行的发动机和车辆的测试。
  例如,在位于伦敦的德尔福重型柴油技术中心,一台12L的使用B30生物柴油发动机正在模拟一辆典型重型卡车的占空比。几百个小时之后,这个先进的电控泵喷嘴(EUI)喷射系统将被拆下检查,然后重新组合、安装,进入下一轮的长期重负荷运行。
  “重负荷使用比轻负荷使用对发动机的要求要大得多,”德尔福柴油重型车总工程师DavidDraper说道。“我们希望我们的喷射系统能在超高的压力下(高达2,500到2,700巴)能可靠地工作,且实现100万英里零维护的耐久性。这是所有汽车技术的终极测试,为提升对生物燃料的认识提供了一个理想的研究领域。”
  在测试结束后,零部件会被拆开,接受细致检查。“我们密切关注如喷油嘴轴针座等部位新增的磨损,以及金属聚合物和弹性体部件的降解,”Draper说道。这些数据使得德尔福能在生物燃料系统的开发道路上不断前进,从而为汽车和发动机制造商提供未来所需的可靠性和兼容性。

 

 
 

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