Введение

Бивалентный двигатель - это двигатель, который может использовать два различных типа топлива. Примерами являются двигатели на нефтяной/СПГ и на нефтяной/СПГ, которые широко доступны на европейском рынке послепродажного обслуживания пассажирских автомобилей.

Алкоголь и нефть

Двигатели, которые могут использовать либо алкоголь (часто производимый в качестве биотоплива), либо стандартный бензин, являются вариантами транспортных средств с гибким топливом. Такие автомобили уже выпускаются и обычно продаются в Соединенных Штатах и других странах.

Сжатый или сжиженный природный газ и нефть

Сжатый природный газ (СПГ) получают путем сжатия метана для хранения его под высоким давлением. Сжиженный природный газ (СПГ) производится и хранится криогенным способом, как жидкий водород. Физические свойства природного газа требуют, чтобы коэффициент сжатия двигателя был выше, чем в обычных двигателях внутреннего сгорания, и более высокое сжатие обеспечивает большую эффективность. Природный газ также имеет более высокий октанный рейтинг, поэтому его можно сжигать при более высокой температуре, уменьшая удар двигателя, и топливо можно производить без сложных процессов очистки. Поскольку при сжигании природного газа образуется мало не сгорающего углерода, двигатель и масло остаются намного чище, чем если бы сжигали только бензин, и таким образом увеличивается срок службы двигателя. На вторичном рынке есть комплекты для преобразования транспортных средств в транспортные средства, работающие на СПГ или СПГ и бензине. В Соединенных Штатах природный газ дешевле бензина, но СНГ при типичных давлениях требует более частых дозаправки, потому что он содержит только четверть энергии на единицу объема бензина, тогда как СПГ содержит только 80%. Хотя природный газ - это ограниченный ресурс, и его запасы могут быть истощены, он уникален среди существующих видов топлива тем, что имеет положительный EROEI (возврат энергии от инвестированной энергии), в то время как нефть и другие виды топлива являются чистыми источниками энергии.

Сжиженный нефтяной газ и нефть

Сжиженный нефтяной газ (СНГ) представляет собой смесь нескольких углеводородов, в основном пропан, бутан и этан. Газ легко смешивается с воздухом, что позволяет более полное сгорание. Топливо стоит дешевле обычного бензина, но СПГ имеет меньшую энергию на единицу объема, поэтому его экономичность и эффективность меньше. Сжиженный газ обеспечивает более длительный срок службы двигателя благодаря его чистым характеристикам горения. Основное отличие этих автомобилей от других заключается в их системах хранения топлива. Сжиженный природный газ является газом при комнатной температуре, но жидкостью при давлении (требуемое давление варьируется в зависимости от состава смеси). Обычно его хранят при температуре около 10 бар. Одним из недостатков является то, что топливные баки сжиженного газа намного тяжелее обычных, поэтому потребуется два резервуара, что увеличит вес транспортного средства. Многие автопроизводители производят автомобили, работающие на сжиженном бензине и бензине. Некоторые говорят, что СПГ является наименее экологичным альтернативным топливом, потому что он получается из ископаемого топлива, поэтому в атмосферу неизбежно выделяются парниковые газы.

Водород и нефть

Двухвалентные двигатели также могут использовать водородное топливо, как это было продемонстрировано BMW Hydrogen 7, использующим двухвалентный двигатель V12 серии H7. Сам двигатель похож на обычный бензиновый двигатель внутреннего сгорания, за исключением системы впрыска топлива. Когда BMW Hydrogen 7 работает в бензиновом режиме, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, но когда автомобиль работает на водороде, топливо впрыскивается в впускной коллектор. BMW утверждает, что Hydrogen 7 является "первым в мире готовым к производству водородным автомобилем", хотя всего было произведено 100 автомобилей, и больше не планируется производить.

Будущее

Сокращение выбросов парниковых газов и сохранение природных ресурсов становятся все более важными для людей во всем мире. Во многих странах действуют правила, регулирующие экономию топлива в новых автомобилях, и многие правительства предлагают налоговые льготы производителям автомобилей, которые используют экологически чистое топливо. Таким образом, производители автомобилей мотивированы на разработку новых технологий двигателей внутреннего сгорания. Двухвалентный двигатель позволяет легче перейти от ископаемого топлива к альтернативным. Технология развивается, и растет спрос на более эффективные и экологически чистые двигатели.

Газообразный водород

Водород используют в качестве топлива для автомобилей, потому что он не производит выбросов углекислого газа. Если водородное топливо станет более популярным, оно может быть дешевле, чем другие виды топлива, если можно будет реализовать низкозатратное производство с помощью электролиза. Водород может использоваться и создаваться в топливных элементах для питания электродвигателей или сжигаться непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. BMW разработала двухзначный двигатель внутреннего сгорания, который может переключаться между нефтяным и жидким водородным топливом. В газообразном виде водород трудно хранить и имеет низкую объемную плотность энергии. Его можно производить разными способами, но многие из них производят углекислый газ. Самый перспективный метод - электролиз. Была проведена проверка безопасности резервуаров водорода в случае аварии, и различные испытания показали, что они не представляют никаких проблем. При использовании в качестве топлива водород обладает широким диапазоном воспламеняемости и низкой энергией зажигания. Эти свойства позволяют сжигать водород с использованием широкого спектра воздушных топливных смесей, но возникают проблемы с преждевременным зажиганием. Вентиляция картерного корпуса очень важна при сжигании водорода из-за низкой энергии зажигания. Для предотвращения возгорания картерного корпуса и образования воды в моторном масле необходима надлежащая вентиляция. Водород и природный газ - очень похожие виды топлива, поэтому различия между компонентами, необходимыми для их сжигания, незначительны, и совместимые системы легко создаются.

Жидкий водород

Объемная плотность энергии может быть увеличена, если водород хранится в виде криогенной жидкости. Жидкий водород обеспечивает почти на треть больше энергии на единицу объема, чем бензин. Жидкое водородное топливо имеет некоторые недостатки. Технология очень новая, а инфраструктура для заправочных станций жидкого водорода в настоящее время очень ограничена. Многие процессы, обычно используемые при создании топлива, выделяют парниковые газы, а полученный водород обычно получают из ограниченных ресурсов. Хранение жидкого водорода - главная проблема. Поскольку температура кипения жидкого водорода очень низкая (252,88 °C), трудно держать топливо достаточно холодно, чтобы сохранить его жидкую форму. Когда нагревается, испаряется. Затем давление в топливном баке возрастает, и часть газа должна выйти. В этих автомобилях установлены выпускные клапаны, чтобы давление в резервуаре не повышалось, но при этом было потеряно небольшое количество топлива.