行业专家探讨丙烷在内燃机中的未来

上个月，发动机技术论坛在其网络研讨会“丙烷的未来发展”中探讨了丙烷作为内燃机替代燃料的可行性。

发动机技术论坛在活动结束后发布的新闻稿中表示：“丙烷作为一种燃料具有诸多优势，包括辛烷值高、加注范围广、供应充足（超过3500家分销商）。与汽油或柴油相比，丙烷的排放量通常更低，而且可以通过使用类似于汽油的三元催化器来经济有效地控制这些排放。”

治疗后差异

丙烷教育与研究委员会 (PERC) 产品开发和发电总监 Gavin Hale 在网络研讨会上谈到了柴油和丙烷后处理系统之间的差异，他表示，对于发动机制造商和汽车 OEM 而言，丙烷最大的机遇在于简化尾气后处理。

“他们可以使用现有的燃料来减少排放，并保留卡车的大部分设计内容，”他说，“这很关键，因为许多其他替代能源意味着原始设备制造商需要进行大规模的改造。”

在介绍当前柴油发动机后处理技术时，黑尔引用了加州空气资源委员会 (CARB) 2020 年 6 月发布的一份报告中提到的博世公司用于低氮氧化物 (NOx) 重型柴油发动机的 SCR 系统。他指出，该后处理系统的组成部分包括初级和次级柴油氧化催化剂 (DOC)、选择性催化还原 (SCR)、氨逃逸催化剂 (ASC)、燃料燃烧器、NOx 传感器和柴油颗粒过滤器 (DPF)。

“实际上，你的发动机后处理系统比你的发动机复杂得多，”他说。“它成为了决定性因素。”

相比之下，黑尔表示，丙烷动力内燃机的后处理要简单得多。

“目前使用丙烷只需要一个三元催化转化器，类似于你现在汽车上用的那种。但到了2027年，可能只需要两个催化转化器了。”

他还补充说，第三阶段温室气体排放限制可能需要稍作修改。

“这仍然是关键所在，可能会在尾气后处理中加入选择性催化还原（SCR）技术，”黑尔说。“但这取决于我们能够在缸内部署哪些技术来最大限度地提高发动机效率，而不是仅仅依赖后处理来捕获所有杂质。”

直接注射的检验

发动机技术论坛执行董事艾伦·谢弗表示，创新也是使丙烷成为公路和非公路应用领域替代燃料的关键。其中一项创新就是丙烷直接喷射（DI）技术。他在新闻稿中指出，DI技术“有望彻底改变丙烷技术的应用范围”。

制造、工程和测试公司Katech Engineering与燃油系统专家Stanadyne合作，探索丙烷直喷技术在内燃机中的应用。他们在网络研讨会上介绍了他们的研究成果。

Katech公司的首席工程师埃里克·苏茨表示，出于多种原因，探索丙烷直接喷射技术是值得的。他指出，就汽油发动机而言，直接喷射技术在轻型汽车市场占据了很大份额，根据美国能源部2月24日发布的一份报告，2023款车型中有73%采用了这项技术。

“它已被广泛接受，并具有其天然的优势、效率和更佳的排放，这就是为什么目前使用它的原始设备制造商 (OEM) 的比例不断上升的原因，”苏茨说，并补充说，当丙烷的辛烷值高 (105) 且排放量低时，“将这两种技术结合起来是一个显而易见的领域”。

然而，仍有一些障碍需要克服。苏茨表示，其中之一是气阻，因为丙烷会根据温度和压力的不同而以气态或液态存在。如果丙烷在输送到加油泵的途中被加热到一定程度，而压力却没有相应升高，它就会汽化，从而导致气阻现象。

此外，苏茨表示，丙烷直接喷射技术的研究并不深入。“虽然零星有一些文章提到过，但从可行性角度来看，没有人真正研究过如何解决这个问题。”

DI 测试

苏茨表示，凯特克公司首先开展了非点火测试，旨在对市场上现有的汽油直喷（GDI）组件（例如喷油器和油泵）进行基准测试，以确定这些组件在使用丙烷时存在哪些缺陷。随后进行了点火测试，旨在对汽油和丙烷的性能进行基准测试，并将结果提交给斯坦纳迪公司，以便该公司确定使用丙烷所需的具体特性。…