ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОПРИМЕСЕЙ ВОДОРОДА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.070
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 22, № 2, 2019 (июнь)
Страницы 70–75

 

Авторы

А. Н. Авраменко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: an0100@ukr.net, ORCID: 0000-0003-1993-6311

А. М. Левтеров, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: dppp@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-5308-1375

В. Н. Бганцев, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), ORCID: 0000-0003-0661-1040

Н. Ю. Гладкова, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), ORCID: 0000-0002-8043-4890

В. Н. Киреева, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), ORCID: 0000-0002-7532-1760

 

Аннотация

Проблема ухудшения экологической ситуации в мегаполисах, в том числе и из-за токсичности отработавших газов транспортных двигателей, требует комплексного решения. Особенностью процессов смесеобразования и сгорания в дизельных двигателях является наличие локальных зон, богатых топливом или воздухом. Это приводит к неполному сгоранию дизельного топлива и способствует формированию токсичных и канцерогенно-мутагенных соединений. Отработавшие газы дизельных двигателей содержат твердые частицы, которые благодаря своей развитой поверхности являются носителями канцерогенно-мутагенных соединений. Очень важным фактором, влияющим на полноту сгорания топлива в цилиндре двигателей внутреннего сгорания (ДВС), является интенсивный теплообмен между стенками камеры сгорания и рабочим телом. В результате этого возникает относительно холодный пристеночный слой газа. В этом слое остаются несгоревшие углеводороды CnHm и формируются твердые частицы. Добавление микропримесей водорода к свежему заряду позволяет значительно уменьшить толщину “холодного” слоя за счет интенсификации процесса сгорания в цилиндре ДВС и пристенных участках. Генерирование и использование на борту автомобиля водорода в качестве микропримеси к штатному топливу двигателя обосновано следующим. Во-первых, увеличивается активация процессов сгорания в цилиндре двигателя и, соответственно, полнота сгорания топлива, что способствует снижению уровня массовых выбросов твердых частиц и несгоревших углеводородов с отработавшими газами ДВС. Во-вторых, такой подход позволяет снизить уровень нагрузки на штатные системы нейтрализации отработавших газов двигателей современных транспортных средств, повысить надежность их работы и увеличить ресурс. Разработана конструкция бортового малогабаритного электролизера и алгоритм его управления. Проведены комплексные моторные исследования влияния микропримесей водорода к дизельному топливу на эффективные показатели дизеля 1Ч 8,5/11 и токсичность его отработавших газов. По данным результатов экспериментальных исследований установлено, что при добавлении микропримесей водорода, за счет повышения реакционной способности и полноты сгорания топлива, обеспечивается снижение уровня выбросов оксида углерода на 5–6% и на 20% дымности отработавших газов при практически полном отсутствии несгоревших углеводородов. Использование предлагаемой конструкции и алгоритма работы бортового электролизера позволит существенно снизить уровень токсичности отработавших газов транспортных ДВС при минимальных энергозатратах на функционирование системы.

 

Ключевые слова: бортовой электролизер, водород, микропримеси, дизельный двигатель, экологические показатели.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  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.

 

Поступила в редакцию 12 марта 2019 г.

Принята в печать