内燃机(IC)的发明对交通运输、效率和美国的一切都是一个福音。但是,随着集成电路技术的老化和环境问题的增加,替代品正在寻找取代它的位置。
汽车制造商和消费者都在思考内燃机汽车和卡车生产的未来,并展望取而代之的是什么当前的设计。回顾我们来这里的原因,也有新的发现粉末金属可以帮助解决效率和环境挑战这些经验是任何OEM工程师都不应该错过的:
内燃机设计的未来
以下这些外部因素将影响工程师在未来十年的内燃机设计:
- CO₂排放限制
- 降低排放的引擎效率
- 柴油vs.传统天然气
- 电动汽车vs. ICE车辆
- 粉末冶金配套走向环保
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1.CO₂排放限制
全球碳项目报道预计2021年全球二氧化碳排放量将增加4.9%,几乎回到2019年的创纪录水平。2019年至2020年,由于新冠肺炎大流行导致旅行几乎停滞,排放量大幅下降(5.4%)。
2021年8月,美国环境保护署(EPA)提出修订温室气体排放2023-2026车型年乘用车和卡车指南。建议的标准包括MY 2023车辆的排放比现行标准提高10%,并在接下来的3年内每年提高5%。目前的标准每年只增加1.5%。
与此同时,美国环保署宣布计划通过更严格的规定减少重型卡车排放的污染物。该机构预计,从2027年起,新规定将适用于重型车辆。
不管环保署的计划是什么政治和环境氛围仍在推动内燃机效率的提高,超过消费者的需求。无论工程师和高管个人是否同意空气中的变化,整个行业都在朝着这个方向稳步前进。
2.如何提高内燃机排放效率?
的能源效率和可再生能源办公室报告称,制造商在30年的时间里减少了99%以上的污染物排放。有创造力的人做到了这一点同时保持或提高燃油经济性。
除了汽油和柴油,制造商们还在研究其他提高燃油经济性的方法:
- 使用生物柴油
- 使用其他可替代或可再生燃料
- 集成电路发动机与混合动力动力系统相结合
3.柴油发动机与传统汽油发动机
当欧洲人从柴油车换成汽油车在美国,二氧化碳排放量也相应增加。令人意想不到的是,如今的一些汽车战略是基于柴油发动机的。
许多大型柴油卡车实际上减少了二氧化碳排放报告显示,比一些更小的汽油动力汽车。不断发展的技术已经产生了柴油动力发动机可以为小型车辆提供燃料并提供:
- 更省油
- 低碳排放率
- 更大的转矩
- 更持久的发动机
一个2021密歇根大学的研究(与通用汽车一起)声称,在消费汽车中,100%可再生柴油可以减少碳排放。参与测试的工程师表示,在他们测试的雪佛兰科鲁兹和GMC塞拉柴油车中,可再生碳氢生物燃料比传统石油燃料减少了80%的碳足迹。
在世界上一些地区(如美国)开始购买电动汽车之际,或许柴油汽车是一个很好的替代品?
4.纯电动汽车与内燃机汽车
你我就知道会这样。虽然汽油发动机电动汽车似乎还没有完全消失,但它们确实面临着来自电动汽车竞争对手的激烈竞争。
即使是宝马,其负责发展的董事会成员称汽车电气化“过度炒作”2019年,正标志着终结的开始。2021年10月,宝马宣布将停止在其一家工厂生产内燃机(在慕尼黑)。宝马的目标是到2030年,其销售的新车中有50%是电动的,
有一件事IC引擎的支持者总是挂在亲电动人群的头上电池。具体地说,它:
- 大小
- 成本
- 长寿
- 充电能力,或缺乏充电能力
然而,预计到22年代中期,电动汽车的价格将与传统汽车持平因为电动汽车电池成本大幅下降。BloombergNEF在2021年预测,到2023年,锂离子电动汽车电池组的成本将降至每千瓦时100美元以下,下降约20%。这些削减的速度肯定比市场预期的要快。
对于电动汽车来说,对续航里程的担忧将不是那么大的问题向前发展。技术在不断发展,越来越多的充电站出现了。“里程焦虑”(消费者担心他们的电池没有地方充电)仍然是原始设备制造商需要解决的一个非常现实的问题。
5.粉末冶金支持环保
先进粉末冶金这与你父亲的粉末冶金学截然不同,它正越来越多地成为发动机部件设计的一个因素。
的“绿色”技术这是粉末冶金与环保汽车的未来携手并进。高密度烧结软磁材料提供了前所未有的性能提升。你可能听过粉末金属的故事,但这些新材料与以前不同标准35材料这是制造商几十年来一直依赖的。
MPIF标准35对于粉末冶金制造商来说是一个很好的基准,但您未来的定子和转子设计可能需要超过“标准”性能水平的材料和工艺。在某些情况下,你甚至可以从程序集中消除一个组件通过粉末金属设计。
今天先进的压实技术在一开始可能会贵一些,但从长远来看,它可以为制造商(和司机)节省很多钱。
许多部件可以过渡到粉末金属。粉末冶金在制造小型零件方面取得了很大的进展电动马达以及其他汽车零部件,原因有很多:
- 减肥
- 提高电动机效率,包括更好的磁性能
- 创建网形部件
- 考虑到先进的材料和工艺
- 更高的强度和硬度
具体地说,软磁复合材料材料正引领着超高效电动机的发展。
粉末冶金不再只是棒材和端盖了!
你的下一个目标是什么?
今天的粉末冶金服务使传统内燃机设计向未来更高效、更环欧宝体育赢家yb48点top保的发动机平稳过渡。PM材料的研究进展(如下所示)和过程(像烧结)使这成为可能。
当然,集成电路引擎还会存在一段时间。粉末冶金也可以促进新的或替代的内燃机设计。
看看如何使用新的粉末冶金材料和工艺来提升您的电机设计和性能,查看我们的资源中心:
相关资源
(编者注:本文最初发布于2019年9月,最近进行了更新。)