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內(nèi)燃叉車(chē)不只有眼前的茍且還有詩(shī)和遠(yuǎn)方

2016-12-09 10:07 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:蔣旭東 來(lái)源:合肥寶發(fā)
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由高曉松作詞曲、許巍演唱的歌曲《生活不止眼前的茍且》猶如豆?jié){與油條如期而遇,佳句天成,一曲入魂。行業(yè)目前對(duì)電動(dòng)車(chē)歡呼一片...

  由高曉松作詞曲、許巍演唱的歌曲《生活不止眼前的茍且》猶如豆?jié){與油條如期而遇,佳句天成,一曲入魂。

  行業(yè)目前對(duì)電動(dòng)車(chē)歡呼一片,是否內(nèi)燃叉車(chē)真就走到了窮途末路嗎?不對(duì),它們未來(lái)10年的地位仍舊無(wú)法撼動(dòng)。

  許多朋友認(rèn)為未來(lái)純電動(dòng)車(chē)必然成為汽車(chē)行業(yè)的最佳終結(jié)者??赡壳暗钠?chē)集團(tuán)巨頭們還沒(méi)有一個(gè)放棄了對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)發(fā)與改進(jìn),不論是戴姆勒、BMW、PSA,還是FCA、豐田、本田、日產(chǎn)、GM等都在不遺余力的繼續(xù)著給汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)帶來(lái)更多的可能性與希望。

  傳統(tǒng)內(nèi)燃車(chē)在節(jié)能方面到底還有多大的空間?能耗的進(jìn)一步降低要依靠哪些領(lǐng)域的優(yōu)化?深度思考之下,中國(guó)叉車(chē)還將有哪些可行的發(fā)展路徑?

  從整車(chē)能量流的來(lái)看,目前傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油產(chǎn)生的能量最終傳遞到PTO油泵與車(chē)輪實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的能量?jī)H占15%,由此來(lái)看,內(nèi)燃車(chē)節(jié)能的空間是非常大的。綜合了國(guó)內(nèi)外??s志的結(jié)論:目前傳統(tǒng)燃油車(chē)的節(jié)能潛力還有40%以上。

  通過(guò)在諸多技術(shù)層面的持續(xù)發(fā)力,當(dāng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入到熱效率50%甚至以上的年代時(shí),相比純電動(dòng)車(chē)終結(jié)一切的論點(diǎn)可能就需要推敲推敲正確與否了(雖然內(nèi)燃叉車(chē)普遍43%左右的熱效率相比純電動(dòng)車(chē)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)輒85%以上深受非對(duì)稱因素的打擊,但作為發(fā)電用的煤燃燒效率就不高(傳統(tǒng)電廠燃煤發(fā)電的能源利用率在30%多,高效超臨界機(jī)組的能源利用率是40%-44%),燃?xì)廨啓C(jī)的效率,然后電能轉(zhuǎn)化率,然后輸電損耗,最終估計(jì)只有25%吧)。再考慮到電動(dòng)車(chē)自身的效率,疊加后的熱效率與內(nèi)燃車(chē)相比顯然不占優(yōu)勢(shì)。因此,說(shuō)到底熱效率對(duì)于內(nèi)燃車(chē)來(lái)說(shuō)就是它的一切。熱效率提升的同時(shí)不僅燃料消耗率明顯降低,同時(shí)排放也將更低,排放是關(guān)鍵。

  在北美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求已經(jīng)升級(jí)到了Tier4標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)比國(guó)內(nèi)的高得多。所以,在這些地區(qū),一些技術(shù)和科研機(jī)構(gòu)不斷的朝向提升燃油效率而努力,來(lái)改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱工作效能。

  作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè),都在不斷尋求提高生產(chǎn)率,提高可靠性和降低運(yùn)營(yíng)成本的技術(shù)和方法,同時(shí)還能滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)。

  目前,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率大約是40%到45%,美國(guó)能源署(DOE)設(shè)定了55%的目標(biāo),到2020年年末,這一目標(biāo)將有可能實(shí)現(xiàn),新技術(shù)不僅提高了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,而且還能夠商業(yè)化。有以下五點(diǎn)技術(shù),有可能在未來(lái)會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和經(jīng)濟(jì)性。

  一、發(fā)動(dòng)機(jī)小型化

  小型化指降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排量,但是輸出功率不變。排量降低的目標(biāo)是超過(guò)10%,換算成提高燃油效率提高1%至4%,小型化發(fā)動(dòng)機(jī)更適合應(yīng)用于較小的非公路設(shè)備上,在某些設(shè)備中,降速控制也是一種可能,以實(shí)現(xiàn)效率的提高。例如,只要把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降200轉(zhuǎn),就可能帶來(lái)1%至3%的燃料經(jīng)濟(jì)性的改善。

  增加缸壓是另一個(gè)可行的做法,但這要求燃料的壓縮比將同步提高,且缸體缸蓋的強(qiáng)度也將增大。目前,技術(shù)研究方向已經(jīng)超向新材料的方向而努力,石墨鑄鐵是一種較新的材料,可以提供較強(qiáng)的受壓能力,和較輕的重量。

  第三個(gè)研究方向是缸內(nèi)的燃料噴射和空氣混合。燃料壓力不斷增加,改善燃料輸送和燃燒,這會(huì)帶來(lái)更高的性能和減少排放。

  二、余熱回收

  廢熱轉(zhuǎn)換和余熱回收是另外的一個(gè)研究方向。大約50%的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量是廢熱,而這其中又有一半的熱能被浪費(fèi)(即總能量的25%)。從這個(gè)角度來(lái)看,余熱回收可利用的空間極大,目前該技術(shù)被大量應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組的冷熱電聯(lián)供項(xiàng)目上。

  目前能量回收有兩個(gè)主要的方法:直接和間接。直接法通過(guò)使用熱電發(fā)電機(jī)(TEG)把廢熱轉(zhuǎn)換為電能。TEG的工作原理是:暴露于高溫中的不同金屬之間產(chǎn)生電壓,這類似于一個(gè)熱電偶會(huì)產(chǎn)生電能。最終,TEG所產(chǎn)生的電力可以作用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸,從而彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)械傳動(dòng)消耗的動(dòng)力,如還有多余的電力可以儲(chǔ)存起來(lái)用于他處。

  間接方法中最常見(jiàn)的是蘭金循環(huán),原理是使用廢熱來(lái)產(chǎn)生蒸汽,再利用蒸汽帶來(lái)的動(dòng)能發(fā)電,預(yù)計(jì)到2020年,這種裝置將提高燃油效率超過(guò)7.5%。

  三、可變氣門(mén)技術(shù)

  可變氣門(mén)驅(qū)動(dòng)(VVA)是一個(gè)類似于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的技術(shù),更多的應(yīng)用于大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上。與其他技術(shù)如斷缸,可變氣門(mén)技術(shù)可以更輕易的實(shí)現(xiàn)增大燃油效率,提高低轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出。目前,這一技術(shù)正在被重點(diǎn)研究。

  四、閉環(huán)燃燒控制

  閉環(huán)燃燒控制的概念是實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)燃燒的過(guò)程。這要求從燃料注入就開(kāi)始控制,包括燃料注入的策略,缸內(nèi)壓力的調(diào)整等。有數(shù)據(jù)表明:閉環(huán)控制可以比傳統(tǒng)意義上的開(kāi)環(huán)控制提高2%-4%的燃燒效率。然而,閉環(huán)控制帶來(lái)的是系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,這會(huì)帶來(lái)穩(wěn)定性的隱患,還意味著成本的增加。不過(guò),閉環(huán)控制技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上很好的證明其效果,因此,未來(lái),重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方向上,這勢(shì)必也是一個(gè)無(wú)法繞過(guò)的方向。

  五、替代能源技術(shù)

  以汽車(chē)排放潔凈化、燃料消耗節(jié)約化、能源品種多元化為特征的各種汽車(chē)技術(shù)的出現(xiàn),正在深刻影響行業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前可以影響叉車(chē)行業(yè)的替代能源主要有液化氣、天然氣、甲醇等清潔能源產(chǎn)品,這些替代能源叉車(chē)將從尾氣排放上終結(jié)內(nèi)燃柴油車(chē)黑煙滾滾的印象。一般的認(rèn)知是汽油叉車(chē)的尾氣PM2.5數(shù)值(也就是黑煙、煙度值、不透光系數(shù)等多種稱謂)只有柴油叉車(chē)的2.5%,液化氣叉車(chē)只有柴油叉車(chē)的1%,甲醇及天然氣叉車(chē)只有柴油叉車(chē)的5‰,尾氣排放即便不做處理,在煙度值上面是相當(dāng)?shù)母蓛?,相?dāng)于現(xiàn)有國(guó)三叉車(chē)在尾氣排放上面加上了一個(gè)主動(dòng)再生DPF的煙度凈化器產(chǎn)品結(jié)果。此類替代能源叉車(chē)在尾氣排放要求嚴(yán)格的城市,如北上廣深等地有著極為實(shí)用的推廣意義。

  以美國(guó)、歐洲、日本巴西為例,這些國(guó)家和地區(qū)都想降低交通能源對(duì)石油的依賴,雖然技術(shù)路線有所不同、具體做法有所差異,但都把“節(jié)能”放在了首要位置。大方向相同,是因?yàn)槎济媾R交通能源的選擇利用與環(huán)境改善的關(guān)系問(wèn)題;側(cè)重點(diǎn)不同,是因?yàn)楦髯缘馁Y源稟賦、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及能源品種的來(lái)源和比例不同。

  應(yīng)該說(shuō),各國(guó)在制定交通能源替代發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)會(huì)更符合自身的資源條件,且和本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)。比如,美國(guó)發(fā)展乙醇結(jié)合了解決本國(guó)農(nóng)產(chǎn)品低價(jià)銷(xiāo)售的問(wèn)題,巴西發(fā)展乙醇是為了解決甘蔗的生產(chǎn)和消納,雖然都在發(fā)展乙醇,但著眼點(diǎn)不同;日本是個(gè)資源匱乏的國(guó)家,因此把提高汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性作為首選,同時(shí)推進(jìn)生物乙醇、生物甲醇的應(yīng)用,促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)的發(fā)展,把重點(diǎn)放在技術(shù)提高上;而歐洲的汽車(chē)市場(chǎng)和燃料市場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定,因此選擇了對(duì)燃料增量需求不高的生物柴油路線。

  煤炭是我國(guó)的主體能源,占我國(guó)能源消費(fèi)總量比重的66%~70%,煤炭的節(jié)能減排就是實(shí)現(xiàn)煤炭的高效和潔凈利用。推進(jìn)我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,就必須走煤炭清潔、高效、綜合利用之路。煤炭和動(dòng)力系統(tǒng)中的內(nèi)燃機(jī)如何實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧?甲醇替代恰恰能很好地解決這個(gè)問(wèn)題,這是我們考慮甲醇替代的基本出發(fā)點(diǎn)。

  生產(chǎn)甲醇的原料來(lái)源非常廣,除了煤和天然氣外,垃圾、高硫煤、煤層氣、焦?fàn)t氣、生物質(zhì)、二氧化碳加氫等都可以生產(chǎn)甲醇,而且技術(shù)較成熟。所以說(shuō)甲醇是清潔能源,而且不僅僅局限于燃燒后的排放清潔。合肥寶發(fā)動(dòng)力著眼于替代能源動(dòng)力產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),也是著眼于未來(lái)排放及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

  以上這些技術(shù),只是在日趨嚴(yán)苛的排放法規(guī)下催生出來(lái)的一系列技術(shù),未來(lái),相信全球排放要求會(huì)越來(lái)越嚴(yán)苛,內(nèi)燃叉車(chē)的燃燒效率和替代能源技術(shù)無(wú)論到何時(shí)都是一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向,所以在不遠(yuǎn)的未來(lái),發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)性定會(huì)越來(lái)越高。

  說(shuō)了這么多內(nèi)燃叉車(chē)未來(lái)的機(jī)會(huì),當(dāng)然也不能否認(rèn)如果改變了以煤等化石能源為主的能源轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)前提下,純電動(dòng)叉車(chē)還是未來(lái)的真命天子這個(gè)事實(shí)。但基于內(nèi)燃車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平的提高,傳統(tǒng)內(nèi)燃叉車(chē)在未來(lái)10到15年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還會(huì)是市場(chǎng)的中流砥柱。

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