ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ МІКРОДОМІШОК ВОДНЮ ДЛЯ ПОЛІПШЕННЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГУНА

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.070
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Випуск Том 22, № 2, 2019 (Червень)
Сторінки 70–75

 

Автори

А. М. Авраменко, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: an0100@ukr.net, ORCID: 0000-0003-1993-6311

А. М. Лєвтєров, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: dppp@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-5308-1375

В. М. Бганцев, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0003-0661-1040

Н. Ю. Гладкова, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0002-8043-4890

В. М. Кірєєва, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID: 0000-0002-7532-1760

 

Анотація

Проблема погіршення екологічної ситуації у мегаполісах, в тому числі й через токсичність відпрацьованих газів транспортних двигунів, потребує комплексного вирішення. Особливістю процесів сумішоутворення та згоряння в дизельних двигунах є наявність локальних зон, багатих паливом або повітрям. Це призводить до неповного згоряння дизельного палива та сприяє формуванню токсичних та канцерогенно-мутагенних сполук. Викиди дизельних двигунів містять тверді частинки, які завдяки розвиненій поверхні є носіями канцерогенно-мутагенних сполук. Дуже важливим чинником, що впливає на повноту згоряння палива в циліндрі двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), є інтенсивний теплообмін між стінками камери згоряння та робочим тілом. Внаслідок цього виникає відносно холодний пристінний прошарок газу. В цьому прошарку залишаються незгорілі вуглеводні CnHm та формуються тверді частинки. Додавання мікродомішок водню до свіжого заряду дозволяє значно зменшити товщину “холодного” прошарку за рахунок інтенсифікації процесу згоряння у циліндрі ДВЗ та пристінних ділянках. Генерування на борту автомобіля та використання водню як мікродомішки до штатного палива двигуна обґрунтовується таким. Підвищується активація процесів згоряння у циліндрі двигуна та, відповідно, збільшується повнота згоряння палива, що сприяє зниженню рівня масових викидів твердих частинок та незгорілих вуглеводнів з відпрацьованими газами ДВЗ. Крім того, такий підхід дозволяє знизити рівень навантаження на штатні системи нейтралізації відпрацьованих газів ДВЗ сучасних транспортних засобів, підвищити надійність їхньої роботи та збільшити ресурс. Розроблено конструкцію бортового малогабаритного електролізера та алгоритм його керування. Проведено комплексні моторні дослідження впливу мікродомішок водню до дизпалива на ефективні показники дизеля 1Ч 8,5/11 та токсичність його відпрацьованих газів. За даними результатів експериментальних досліджень встановлено, що під час додавання мікродомішок водню, за рахунок підвищення реакційної здатності та повноти згоряння палива забезпечується зменшення рівня викидів оксиду вуглецю на 5–6% й на 20% димності відпрацьованих газів за практично повної відсутності незгорілих вуглеводнів. Використання запропонованої конструкції та алгоритму роботи бортового електролізера дозволить суттєво знизити рівень токсичності відпрацьованих газів транспортних ДВЗ за мінімальних енерговитрат на функціонування системи.

 

Ключові слова: бортовий електролізер, водень, мікродомішка, дизельний двигун, екологічні показники.

 

Література

  1. Подгорный А. Н. Водород – топливо будущего. Киев: Наук. думка, 1978. 133 с.
  2. Подгорный А. Н., Варшавский И. Л., Приймак А.И. Водород и энергетика. Киев: Наук. думка, 1984. 144 с.
  3. Solovey V., Zipunnikov M., Shevchenko A., Vorobjova I., Kotenko A. Energy Effective Membrane-less Technology for High Pressure Hydrogen Electro-chemical Generation.French-Ukrainian J. Chemistry. 2018. Vol. 6. No. 1.  P. 151–156.  https://doi.org/10.17721/fujcV6I1P151-156
  4. Solovey V., Nguyen Tien Khiem, Zipunnikov M., Shevchenko A. Improvement of the Membrane – less Electrolysis Technology for Hydrogen and Oxygen Generation. French-Ukrainian J. Chemistry. 2018. Vol. 6. No. 2. P. 73–79. https://doi.org/10.17721/fujcV6I2P73-79
  5. URL: https://www.ronnmotorgroup.com/
  6. URL: https://www.vox.com/energy-and-environment/2018/2/16/16926950/hydrogen-fuel-technology-economy-hytech-storage
  7. Фомин В. М., Платунов А. С. Водород как химический реагент для совершенствования показателей работы автомобильного двигателя с НВБ. Транспорт на альтернативном топливе. № 4(22). С. 30–39.
  8. Певнев Н. Г., Понамарчук В. В. Анализ свойств водорода с целью возможности его применения в качестве добавки к основному топливу. Прогрессивные технологии в транспортных системах: тр. конф. С. 304–309.
  9. Перетрухин С. Ф., Бризицкий О. Ф., Кириллов В. А., Кузин Н. А., Козлов С. И. Бортовой генератор синтез-газа для ДВС с искровым зажиганием. Транспорт на альтернативном топливе. 2010. № 5(17). С. 68–74.
  10. Мацкерле Ю., Иванова В. Б., Бенедиктова А. Р. Современный экономичный автомобиль. М.: Машиностроение, 1987. 320 с.
  11. Смоленская Н. М., Смоленский В. В., Шайкин А. П. Влияние добавки водорода на процесс горения в бензиновых двигателях с искровым зажиганием. Прогресс транспортных средств и систем: тр. конф. С. 247–248.
  12. Gilchrist S., Rand T. Hydrogen fuel injection to improve engine efficiency the practical beginning of the hydrogen economy. Canada: Canadian Hydrogen Energy Company, 15 p. URL: http://nha.confex.com/nha/2007/recordingredirect.cgi/id/196 (Дата обращения: 30.05.2019)
  13. Водород, как присадка к стандартному топливу ДВС. Просто добавь воды. Автомобильное и газовое оборудование: официальный сайт. URL: http://carscomfort.ru/dvs/vodorod-v-dvs.html (Дата обращения: 30.05.2019)
  14. Кудряш А. П., Мараховский В. П., Кайдалов А. А. Теоретические и экспериментальные исследования сгорания водорода в дизеле. Вопр. атом. техники и технологии. Сер. ядер. техника и технологии. Вып.2. С. 48–50.
  15. Мараховский В.П., Кайдалов A. А. Водородный дизель. Автомоб. пром-сть. № 2. С. 17–19.

 

Надійшла до редакції 12 березня 2019 р.

Прийнята до друку