Walaupun dibangunkan secara berterusan sejak abad lalu untuk menjadi unit kuasa yang sangat cekap bahan api, enjin diesel kini berada di bawah ancaman seperti tidak pernah sebelum ini. Jadi 'apakah masa depan enjin diesel?' adalah tema soalan yang diajukan kepada Dr. Staffan Lundgren, Penasihat Teknologi Kanan untuk Powertrain di Kumpulan Volvo.
Mengapakah diesel kekal sebagai sumber kuasa yang popular?
Pembakaran resapan – di mana pembakaran tertumpu di sekitar pencucuhan dan oksigen disebarkan di sekitar kawasan pembakaran – adalah sangat cekap. Ia mempunyai kehilangan tenaga yang minimum pada dinding enjin melalui sinaran atau perolakan - jauh lebih rendah daripada enjin petrol. Enjin diesel asas sangat kuat dan boleh menahan tekanan yang sangat tinggi.
Sejauh manakah ia cekap?
Terdapat peningkatan besar – melonjak daripada kecekapan sekitar 35% pada tahun 1980-an kepada kecekapan 50% hari ini. Ini bermakna separuh daripada bahan api kini sedang dimasukkan ke dalam kerja mekanikal yang berguna. Untuk rujukan – enjin petrol adalah sekitar 35% cekap. Keuntungan ini diperoleh daripada sistem suntikan bahan api rel biasa tekanan tinggi, pengecasan turbo dan pengenalan kuasa pengkomputeran untuk mengawal dengan tepat pembakaran dan sistem pengurusan selepas rawatan.
Adakah permintaan No.1 pelanggan meningkatkan kecekapan bahan api?
Ya, kecekapan bahan api yang baik adalah elemen yang paling penting, tetapi pelanggan juga memerlukan prestasi enjin yang baik dan ketahanan. Kemudian adalah terpaksa
tahan lama dan memenuhi keperluan pelepasan – dan ini kadangkala bersaing antara satu sama lain.
Adakah enjin juga menjadi lebih berkuasa?
Terdapat aliran menaik - pelanggan memindahkan beban yang lebih besar dan itu memerlukan kuasa yang lebih besar. Keluaran terbesar Kumpulan Volvo kini ialah 1,000 hp. Tetapi berbanding dengan kereta penumpang, semua aplikasi tugas berat masih (agak) kurang kuasa.
Enjin diesel didakwa tidak mesra alam. Bolehkah ia membersihkan perbuatannya?
Membuat enjin diesel sangat bersih adalah mungkin dan itu adalah sesuatu yang industri tugas berat telah mencapai kemajuan yang lebih besar daripada sektor tugas ringan. Sebahagian daripada sebabnya ialah kecekapan yang dituntut oleh pelanggan dalam sektor tugas berat adalah lebih tinggi.
Betapa sukarnya untuk meningkatkan kecekapan dan pada masa yang sama mengurangkan pelepasan?
Menjadi satu cabaran untuk memperhalusi proses termodinamik untuk mengimbangi beban penambahan sistem selepas rawatan SCR. Tetapi kini kami kembali ke landasan untuk meningkatkan kecekapan langkah demi langkah.
Sejauh manakah anda boleh pergi – sifar pelepasan?
Ia bergantung kepada apa yang anda maksudkan dengan pelepasan. Jika anda menggerakkan enjin dengan bahan api yang tidak mempunyai karbon dan menggabungkannya dengan proses pembakaran yang cekap yang tidak menghasilkan jelaga, maka pelepasan sifar adalah mungkin. Kami telah berusaha menggunakan metana dan DME (dimetil eter) sebagai alternatif bersih kepada diesel. Ini bukan idea baru, pada tahun 1900 enjin diesel berjaya dijalankan pada minyak kacang tanah. Masalahnya bukan dengan teknologi membuat bahan api bersih berfungsi, tetapi ketersediaannya. Tetapi jika isu bekalan bahan api boleh diperbaharui dapat diselesaikan, maka adalah mungkin untuk enjin diesel beroperasi 100% tanpa CO2.
Bukankah bahan api bersih juga mempunyai cabaran alam sekitar mereka sendiri?
Pengeluaran bio-bahan api tidak sepatutnya bersaing dengan pengeluaran makanan – tetapi terdapat bahan api lain yang tidak menjadi masalah. Bahan api elektrik (E-fuels) menggunakan tenaga solar atau angin untuk 'memecahkan' air dan menggabungkannya dengan CO2 daripada metana – dan bahan api ini mempunyai kecekapan yang agak tinggi – sehingga 80% didakwa. Ini boleh menjadi pelengkap yang menarik kepada elektrifikasi.
Bagaimanakah bahan api yang berbeza mempengaruhi pembakaran?
Dari sudut kecekapan enjin tidak peduli jika molekul bahan api berasal dari fosil atau sumber yang boleh diperbaharui. Jadi dengan pelaburan dalam jenis bahan api boleh diperbaharui yang betul, peralihan kepada bahan api boleh diperbaharui haruslah mudah.
Jadi bagaimana kita boleh mengurangkan lagi penggunaan bahan api?
Langkah besar seterusnya dalam meningkatkan kecekapan enjin/menurunkan penggunaan bahan api ialah gabungannya dengan mobiliti elektro. Permintaan terhadap enjin pada masa hadapan tidak akan begitu berbeza seperti hari ini. Terdapat perbezaan antara kecekapan enjin berada di 'sweet spot' dan kecekapan merentas keseluruhan julat operasi dunia sebenar. Perkongsian enjin dengan motor elektrik, seperti dalam hibrid selari, membolehkan enjin berjalan pada tahap paling cekapnya. Tidak syak lagi, elektrifikasi akan menjadi sebahagian daripada penyelesaian garis pemacu pembakaran masa hadapan.
Bolehkah teknologi lain membantu mengurangkan bil bahan api?
Contohnya ialah teknologi henti/mulakan dan sistem elektrik 48V yang menjana kuasa sampingan secara elektrik, bukannya mekanikal. Ini semua mungkin mempunyai kegunaan masa depan dalam aplikasi tugas berat, setelah kekukuhannya terbukti. Tetapi satu lagi sumber penting kecekapan yang lebih besar ialah pemulihan haba. Ini bukan tugas yang mudah pada enjin tugas berat, kerana ia menggunakan ekzos yang agak sejuk, tetapi masih ada harapan untuk menangkapnya dan menjadikannya berdaya maju secara komersial.
Apakah kecekapan maksimum yang boleh dicapai oleh enjin?
Enjin diesel mempunyai kecekapan sistem teori antara 55-60%. Sebagai rujukan, stesen janakuasa terbaik beroperasi pada kecekapan 50-55%, dan sel bahan api juga adalah sekitar 50%+ cekap – jadi enjin diesel boleh menjadi sangat cekap. Ini, ditambah dengan fakta bahawa enjin yang berfungsi dengan elektrifikasi selalunya akan mempunyai permintaan kuasa yang lebih rendah, bermakna penggunaan bahan api akan menurun pada masa hadapan.
Berapa lama enjin diesel boleh bertahan?
Enjin pembakaran diesel kekal sebagai penyelesaian yang sangat menjimatkan kos untuk mencipta tenaga mekanikal. Walau bagaimanapun, perundangan, terutamanya di Eropah, sedang mendorong ke arah elektrifikasi dengan agak kuat, dan itu boleh memberi kesan secara langsung kepada jangka hayat enjin pembakaran. Perasaan kami ialah penggunaannya akan berasaskan aplikasi, dan ia akan berterusan untuk masa yang agak lama dalam penggunaan jarak jauh, seperti kapal laut dan trak jarak jauh. Tetapi di sini mungkin terdapat gabungan teknologi yang digunakan.
Adakah diesel sebahagian daripada masa depan?
Enjin diesel - dalam bentuk yang diubah suai - boleh menjadi sangat bersih dan cekap. Ia juga berfungsi dengan baik dengan elektrifikasi. Sebagai pengilang kita perlu mencari penyelesaian terbaik, berdasarkan keputusan yang dibuat oleh masyarakat. Apa pun mereka, kita perlu bersedia.
