Дизельный двигатель на водороде – Водород поможет дизелю? — журнал «АБС-авто»

Водород поможет дизелю? — журнал «АБС-авто»

Как и все в этом мире, судьба дизеля оказалась переменчивой. Еще недавно он был в авангарде борьбы за экологию. Новейшие системы снижения токсичности отработавших газов, уникальные сажевые фильтры, прецизионная топливная аппаратура, программное обеспечение для оптимального управления впрыском – все это вселяло надежду, что конструкторы на верном «зеленом» пути.

Но после скандала с Volkswagen в 2015 году репутация дизеля оказалась подмоченной. И тут на арену экологического цирка вышел электромобиль. Именно его стали возводить на пьедестал, ехидно посматривая в сторону присмиревшего дизеля. Некоторые автопроизводители стали грозить отказом от ДВС в ближайшие десятилетия, а многие компании уже сегодня вкладывают солидные деньги в развитие электропривода. Так что, дизельгейт навсегда?

Но публикации в зарубежной прессе утверждают, что еще не все потеряно. И будущее сверхнизких выбросов может быть… дизельным. Так считает Эван Джонсон, технический директор компании HyTech Power (США). По его мнению, дизель просто нуждается в помощи альтернативного топлива – водорода. Ввод этого газа в воздушно-топливную смесь может существенно уменьшить расход топлива и снизить эмиссию отработавших газов.

Есть и конкретные цифры. HyTech Power обещает сокращение потребления топлива на 20–30%, снижение содержания твердых частиц в выхлопе на 85%, а оксидов азота – от 50 до 90%. Если Джонсон окажется прав, водородная инъекция может спасти дизель от забвения.

Пора ли дизелю на пенсию?

HyTech Power именует свою технологию ICA (Internal Combustion Assistance) – «внутренняя помощь сгоранию». Это практическая реализация известной идеи добавления чистого водорода и кислорода к дизельному топливу непосредственно перед его воспламенением – тем самым можно улучшить характеристики двигателя. Еще десять лет назад это было лишь заманчивой теорией, но времена изменились, и теория воплотилась в жизнь.

Работа ICA начинается с получения водорода методом электролиза. Тут все как обычно: на катализатор в резервуаре с водой подается ток, атомы водорода и кислорода отделяются друг от друга, и водород направляется к специальному впускному отверстию двигателя. Далее он вводится в воздушно-топливную смесь непосредственно перед сгоранием. Водород горит в 10 раз быстрее дизельного топлива, поэтому он быстро и во всем объеме камеры воспламеняет всю смесь. В итоге сгорание проходит гораздо эффективнее, а вредных выбросов образуется меньше.

Однако эта технология таила немало подводных камней. Повышение эффективности использования топлива было незначительным, и прежде всего потому, что система потреб­ляла слишком много энергии из бортовой сети для электролиза. В лаборатории этот процесс увеличил экономию топлива всего на 5%. На дороге показатели немного улучшались, но сильно зависели от состояния двигателя, качества топлива и нагрузки. Итог был не­утешительным: выгода не оправдывала затрат.

Блок ICA от HyTech Power с датчиками, интерфейсом и трубками подачи водорода, установленный на дизеле

Сегодня компания HyTech Power заявила, что решила эти проблемы, создав небольшой электролизер, который оказался в 3–4 раза эффективнее предыдущих. А новое программное обеспечение «научилось» оптимизировать время впрыска водорода. Специалисты HyTech обеспечили синхронизацию собственных алгоритмов с сигналами датчиков коленчатого и распределительного валов, и теперь программа в реальном времени определяет, когда и сколько впрыснуть водорода в каждый цилиндр.

Важно, что система ICA с программным обеспечением как дополнительное оборудование может быть адаптирована к любому двигателю. Tech Power утверждает, что при цене ICA 10 тыс. долл. большинство коммерческих грузовиков смогут «отбить» эти деньги через девять месяцев за счет экономии топлива и снижения затрат на техническое обслуживание. А для стационарных дизель-генераторов время окупаемости будет еще меньше.

Мэтью Борст, занимающий ответственный пост в Обществе автомобильных инженеров (SAE), заявил, что разработки HyTech могут возродить интерес к дизелю.

«Главное здесь – алгоритмы управления процессом, – уточнил г-н Борст. – Контроль процесса электролиза и управление впрыском водорода полностью отвечают современным требованиям к грузовым перевозкам по сокращению вредных выбросов. Потенциал новой системы представляется мне весьма перспективным».

Резервуар HyTech Power для электролиза с запатентованным катализатором (находится внутри резервуара)

Система ICA совместима и со старыми дизелями. Этой весной проводились дорожные испытания дизельных грузовых автомобилей в Сиэтле. Грузовики, принадлежащие FedEx, продемонстрировали 20–30%-ю экономию топлива с одновременным сокращением эксплуатационных расходов на фильтрацию твердых частиц.

А вот и независимая оценка. Лаборатория швейцарской экспертной компании SGS подтвердила, что ICA повысила топливную экономичность грузовых автомобилей FedEx на 27,4%. В настоящее время проводятся пробные испытания ICA с участием компании Caterpillar.

HyTech пока неохотно обсуждает долгосрочные перспективы своего детища. Дело в том, что ICA – лишь первая из водородных систем, находящихся в разработке. В частности, планируется создание подобного устройства для автомобилей с бензиновым двигателем, но подробности держатся в секрете.

Однако система ICA уже продается, и возникает вопрос: а как она будет делить рынок с электроприводом, в частности, с разработками той же Tesla?

Уже знакомый нам технический директор HyTech Power Эван Джонсон говорит, что электрическая платформа пока не имеет инфраструктуры для длительных непрерывных перевозок. И Мэтью Борст из Общества автомобильных инженеров SAE с ним соглашается.

Но вот что любопытно. Оба специалиста сходятся во мнении, что сегодня нельзя отдать предпочтение конкретной технологии – будь то электропривод, дизель или силовая установка с другими источниками энергии.

Но система ICA от HyTech и другие исследования в области дизельного топлива могут стать мостиком к эффективным двигателям будущего. И чем шире будет у человечества выбор, тем лучше.

По материалам зарубежной печати

abs-magazine.ru

Двигатель внутреннего сгорания на водороде: устройство и принцип работы

Как известно, поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недостатков. Прежде всего, глобальной проблемой является токсичный выхлоп бензиновых и дизельных ДВС, а также постоянная потребность в нефтяном топливе. Не сильно меняется ситуация и после перевода автомобиля на газ, так как установка ГБО также не решает всех задач.

С учетом данных особенностей постоянно ведутся разработки альтернативных вариантов. Сегодня реальным конкурентом ДВС является электродвигатель. При этом относительно небольшой запас хода, высокая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, а также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таких машин закономерно тормозит их популяризацию.

По этой причине автопроизводители постоянно работают над тем, чтобы получить «безвредный» для окружающей среды и относительно дешевый в производстве силовой агрегат, который при этом не будет нуждаться в дорогом топливе.

Среди подобных двигателей следует отдельно выделить водородный ДВС, который вполне может заменить существующий на сегодня дизельный или бензиновый мотор, причем в обозримой перспективе. Давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель, какую конструкцию имеет подобный мотор и в чем заключаются его особенности.

Читайте в этой статье

История создания водородного двигателя

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

Работа двигателя на водороде: особенности водородного ДВС

Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания на водороде по своей конструкции не сильно отличается от обычного ДВС. Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и сложный кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно поступательного движения в полезную работу.

Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ или солярка, а смесь воздуха и водорода. Также нужно учитывать и то, что способ подачи водородного топлива, смесеобразование и воспламенение также несколько другой по сравнению с аналогичными процессами в традиционных аналогах.

Прежде всего, горение водорода по сравнению с нефтяным топливом отличается тем, что водород сгорает намного быстрее. В обычном двигателе смесь бензина или солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень почти поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), затем топливо какое-то время горит и уже после этого газы давят на поршень.

На водороде реакция протекает быстрее, что позволяет сдвинуть наполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка). Также после того, как протекает реакция, результатом становится обычная вода вместо токсичных выхлопных газов. Как видно, на первый взгляд стандартный двигатель относительно легко подстроить под водородное топливо путем доработок впуска, выпуска и системы питания, однако это не так.

Первая проблема заключается в том, как получать необходимый водород. Как известно, водород находится в составе воды и является распространенным элементом, однако в чистом виде практически не встречается. По этой причине для максимальной автономности на транспортное средство нужно отдельно ставить водородные установки, чтобы «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться необходимым топливом.

Идея кажется привлекательной. Более того, можно даже обойтись без наружного воздуха на впуске и создать закрытую топливную систему. Другими словами, после каждого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар. Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, то есть снова образуется вода, из которой можно повторно получить водород.

Однако чтобы этого добиться, на автомобиле должна стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтобы затем получить нужную реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка получается сложной и дорогой, а создать такую закрытую систему довольно сложно.

Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания независимо от типа топлива все равно нуждается в системе смазки, чтобы защитить нагруженные узлы и трущиеся пары. Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При этом масло частично попадает в камеру сгорания и затем в выхлоп. Это значит, что полностью изолировать топливную систему на водороде (не использовать наружный воздух) практически нереализуемая задача.

По этой причине современные водородные двигатели внутреннего сгорания больше напоминают газовые двигатели, то есть агрегаты на газе пропане. Чтобы использовать водород вместо пропана, достаточно изменить настройки такого ДВС. Правда, КПД на водороде несколько снижается. Однако и водорода нужно меньше, чтобы получить необходимую отдачу от мотора. При этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.

Что касается попытки подать водород в обычный бензиновый или дизельный двигатель, автоматически возникают риски и сложности. Прежде всего, высокие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.

Также даже небольшая утечка водорода может стать причиной того, что топливо попадет на разогретый выпускной коллектор, после чего может произойти взрыв или пожар. Чтобы этого не случилось, для работы на водороде чаще задействуют  роторные двигатели. Такой тип ДВС больше подходит для этой задачи, так как их конструкция предполагает увеличенное расстояние между впускным и выпускным коллектором.

Так или иначе, даже с учетом всех сложностей, ряд проблем удается обойти не только на роторных, но даже и на поршневых моторах, что позволяет водороду считаться достаточно перспективной альтернативой бензину, газу или солярке. Например, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный двигатель на 12 цилиндров. Агрегат успешно работает на таком горючем и способен разогнать автомобиль до скорости около 140 км/час.

Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды  на машине не имеется. Вместо этого стоит особый бак, который просто заправлен водородом. Запас хода  на полном баке водорода составляет около 300  км. После того, как водород закончится, двигатель в автоматическом режиме начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.

Водородный двигатель: дальнейшие перспективы

Сегодня над созданием экологичных двигателей трудятся многие компании. Некоторые идут по пути создания двигателей-гибридов, другие делают ставку на электромобили и т.д. Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в ближайшее время составить конкуренцию ДВС на бензине, газе или дизтопливе.

Водородные двигатели показали себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. Например, японская модель Honda Clarity. Единственное, остался такой недостаток, как способы  и возможности заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не особенно развита, причем в мировом масштабе.

Также не особенно большим является и сам выбор водородных  легковых авто. Кроме Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, а также BMW Hydrogen 7. Фактически это автомобили-гибриды, которые работают на жидком водороде и бензине. Еще можно добавить в список Mercedes GLC F-Cell. Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и позволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Автомобиль работает только на водороде, одного бака хватает на 600 км. Водородные двигатели еще встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на специальную версию внедорожника Hyundai Tucson.

Как видно, с двигателем на водороде активно экспериментируют многие производители, однако такое решение все равно имеет много недостатков. При этом некоторые минусы сильно мешают массовой популяризации.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципах работы, а также преимуществах и недостатках моторов данного типа.

Прежде всего, это безопасность и сложность транспортировки такого топлива. Важно понимать, что водород  весьма горюч и взрывоопасен даже при относительно невысоких температурах. По этой причине его сложно хранить и перевозить. Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для  авто с данным типом двигателя. Как результат, на практике водородных заправок очень мало.

К этому также можно добавить определенную сложность и высокие расходы на ремонт и обслуживание водородного агрегата, а также необходимость в подготовке и обучении большого количества высококвалифицированного персонала. Если же говорить о самом авто на водороде и его эксплуатационных характеристиках, наличие водородной установки делает машину более тяжелой, закономерно ухудшается управляемость.

Подведем итоги

Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.

Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недостатков и сложностей, машина с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникать проблемы с заправкой топливом по причине недостаточного количества заправочных станций. Не стоит забывать и о том, что также не просто найти специалистов, которые способны качественно и профессионально обслужить водородную силовую установку. При этом обслуживание будет достаточно затратным.

Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.

Читайте также

krutimotor.ru

принцип работы машин на водородном топливе, плюсы и минусы

Водородный двигатель в последние годы всё чаще рассматривается многими производителями транспортных средств в качестве достойной альтернативы традиционным ДВС, работа которых обеспечивается «чёрным золотом». Перспектива использовать такой двигатель в будущих десятилетиях была оценена ещё во времена блокады Ленинграда, когда Борис Шелищ сумел разработать, а также внедрить метод перевода бензиновых двигателей на использование водородного топлива. Однако до настоящего времени предпочтение отдавалось исключительно конкурирующим технологиям, к числу которых можно отнести электромобиль и гибридный автомобиль.

Принцип работы

Устройство водородных двигателей не отличается особой сложностью. Главным отличием является способ подачи и воспламенения смесей при полном сохранении основного принципа преобразования. При этом на фоне традиционного бензина и дизеля, водородное топливо обеспечивает мгновенную скорость реакции даже в условиях незначительного уровня давления внутри топливной системы. Для образования смеси участие воздуха не является необходимым, а остающийся в камере сгорания пар, после прохождения сквозь радиатор и конденсации, снова становится Н₂О.

Безусловно, топливный элемент в данном варианте предполагает использование специального электролизера, обеспечивающего выделение достаточного количества водорода для участия в возобновлённом гидролизе с кислородом. Основная проблема состоит в том, что в современных реалиях данный вариант практически невыполним. Современные технологии не гарантируют стабильность функционирования и беспроблемный запуск мотора при отсутствии атмосферного воздуха.

Особенности гибридных конструкций

Характеристики, которыми обладает водородное топливо, активно использовались многими конструкторами с целью создания уникального гидродвигателя внутреннего сгорания. Например, разработанный В.С. Кащеевым метод – это принципиально иная установка, имеющая не только традиционный подающий воздух впускной клапан и выпускное устройство отвода выхлопных газов, но и отдельный клапанный механизм подачи водорода, а также свечу зажигания в головке блоков цилиндров.

Несмотря на некоторые принципиальные отличия, механизм работы остаётся неизменным, поэтому любые гибридные силовые агрегаты принято считать переходной стадией от применения дизеля и бензина к использованию водородного топлива. Благодаря высоким показателям КПД, лёгкое химическое вещество вводится в состав топливно-воздушных смесей, что значительно повышает степень сжатия, а также снижает токсичность выхлопов. Кроме этого, взаимодействие кислорода с водородом сопровождается выделением достаточного количества энергии, которая нужна автомобильным электродвигателям.

Водородные топливные элементы

Водородный топливный элемент, с конструктивной точки зрения, является своеобразной аккумуляторной «батарейкой» с высокими показателями коэффициента полезного действия (порядка 50%). Внутри корпуса протекают физико-химических процессы с участием специальной мембраны, отвечающей за проведение протонов. Посредством такого мембранного элемента происходит деление корпуса на пару частей – резервуар с анодом и камеру с катодом.

Камера с анодом заполняется водородом, а в катодную часть поступает атмосферный кислород. В качестве покрытия электродов используются дорогостоящие редкоземельные металлы, включая платину. Особенности поверхности обеспечивают взаимодействие с водородными молекулами, в результате чего происходит потеря электронов. Одномоментно с этим процессом выполняется прохождение протонов сквозь мембрану к катоду. Благодаря такому воздействию катализатора протоны соединяются с поступившими извне электронами.

Результат произошедшей реакции – образование воды и поступление электронов из анодной камеры в электрическую цепь, подключённую к силовому агрегату. Таким образом, двигатель приводится в движение водородным топливным элементом и может проработать порядка 200-250 км. Тормозит применение такой технологии и серийный выпуск автомобилей с водородными двигателями необходимость использовать в конструкции элементов платину, палладий и другие дорогостоящие металлы.

Преимущества и недостатки

С практической точки зрения все плюсы и минусы водородных силовых агрегатов в условиях современного автомобилестроения очевидны и обусловлены их техническими характеристиками. К неоспоримым преимуществам относятся следующие факторы:

• абсолютно бесшумная работа;
• высокие показатели экологической чистоты;
• очень достойный коэффициент полезного действия;
• меньшее количество токсичных выбросов в атмосферу;
• гарантированно высокая мощность и производительность;
• конструктивная простота и отсутствие ненадёжных систем топливной подачи.

Среди значимых недостатков можно выделить сложность и дороговизну получения топлива в промышленных объёмах, отсутствие регламента хранения и транспортирования. Вес машины естественным образом заметно увеличится, что обусловлено необходимостью установки на транспортное средство тяжёлых токовых преобразователей и мощных аккумуляторных батарей.

Специалисты отмечают также высокую опасность использования водорода, связанную с риском появления взрыво- и пожароопасной ситуации при взаимодействии с разогретым выпускным коллектором и моторными маслами. Сегодня цена одного килограмма водорода составляет порядка 8-9 американских долларов, поэтому при расходе 1,2-1,3 кг на 100 км, средняя стоимость такой поездки вполне сопоставима с эксплуатацией традиционного бензинового автомобиля.

Модели с водородным двигателем

Работы по разработке и производству реально функционирующего прототипа инновационного автомобиля обходятся примерно в миллион долларов. Самые крупные автомобильные концерны располагают такими суммами, но крайне редко считают вложение средств в подобные проекты высокодоходным мероприятием.

Honda FCX Clarity

Модель имеет силовую установку в виде водородных топливных элементов. Лизинговые продажи стартовали в Америке 11 лет назад, а для заправки топливом разрабатывалась очень компактная по размерам энергетическая станция (Home Energy Station). Подсистема разгона и торможения в этом автомобиле оснащена эксклюзивным ионистором в виде супер-конденсатора без наличия традиционных «обкладок». Запас хода на одном заряде составляет 700 км. Розничная цена модели – почти 63 тысячи американских долларов.

Hyundai Tucson/ix35 FCEV

Внедорожник класса «К1» был запущен в серийное производство шесть лет назад. Модель, занявшая лидирующие позиции в области использования водородного топлива, отличается компактными размерами. Автомобиль оснащён силовой установкой, представленной двумя газовыми баллонами, которые заполняются сжатым водородом под давлением 700 атм. В динамике эта машина очень хороша, но оптимальный вариант – городской цикл езды.

Hyundai Nexo

Южнокорейская модель второго поколения водородных кроссоверов отличается не только новой платформой, но также лёгким кузовом, аккумуляторной батареей в багажнике и улучшенным строением топливных элементов. Объём трёх одинаковых по размерам баков составляет 52,2 л водорода. Модель была протестирована за Полярным кругом, где довольно легко подтвердила свою работоспособность в суровых климатических условиях.

Toyota Mirai FCV

Японский водородный экомобиль – это новая эра автомобилестроения. Для четырёхдверного седана характерно наличие заметно улучшенной силовой установки, модернизированных и усовершенствованных агрегатов. В модели Тойота Мирай установлены высокоэффективные водородные топливные элементы FC stack и синхронный электрический двигатель переменного тока. Запас хода на одном заряде двух заправочных баллонов составляет 650 км.

Перспективы водородных ДВС

На данный момент к категории водородных моторов относятся как силовые агрегаты, которые функционируют на водороде, так и двигатели, использующие в работе водородные топливные ячейки. По мнению специалистов, водородные двигатели сегодня следует рассматривать, как единственно приемлемую с экологической точки зрения энергию.

Перед учёными в настоящее время стоит задача разработки наиболее приемлемой инфраструктуры, а также определения высокоэффективного способа добычи нестандартного вида топлива. Немаловажное значение придаётся подготовке документации, регламентирующей вопросы транспортирования, хранения и эксплуатации водорода.

voditelauto.ru

Дизель + водород – новые перспективы для транспорта

Дизель + водород – новые перспективы для транспорта

Проект HyDIME по совершенствованию технологии дополнительного использования водорода в дизельных двигателях успешно стартовал в Великобритании. Общий бюджет разработки составляет более $550 тыс. и он рассчитан на получение позитивного результата в течении 12 месяцев. Первые двигатели с водородом, непосредственно впрыскиваемым в систему подачи топлива, будут реализованы на морских паромах. Новая уникальная технология повысит эффективность двигателей, позволит сэкономить топливо и уменьшит вредные выбросы в атмосферу.

Паромы и автомобили

Сразу же уточним, что уникальность новой разработки относится именно к переоборудованию функционирующих морских паромов. Дополнительная водородная топливная система будет физически интегрирована в уже существующие на борту паромов системы для повышения общей эффективности этих транспортных средств. Название проекта так и звучит: HyDIME – Hydrogen Diesel Injection in a Marine Environment (водородный дизельный впрыск в морской среде).

Паром, курсирующий на Оркнейские острова

Отметим, что и в автомобильном секторе проводятся испытание смеси водорода и дизельного топлива. Дополнительный впрыск водорода в воздушно-топливную смесь дизельного двигателя может сократить расход топлива на 20-30%, уменьшить содержание твердых частиц на 85% и сократить оксиды азота на 50-90%. В настоящее время такие системы тестируется, например, на дизельных грузовиках Federal Express в Сиэтле.

Проект HyDIME реализуется консорциумом из коммерческих, общественных и научно-инженерных организаций и ориентирован на оптимизацию работы морских паромов, связывающих северное побережье Шотландии с Оркнейскими островами. Лондонский институт HSSMI проведет масштабный анализ и технико-экономическое оценивание новой «водородной технологии» с целью ее распространения и на другие регионы Великобритании.

Альтернативная энергетика Оркнейских островов и водород

Повседневная жизнь на Оркнейских островах почти полностью зависит от регулярной работы морских паромов. 20 островов из 70 являются обитаемыми и жители ежедневно используют паромы как привычное транспортное средство для решения задач во всех сферах деятельности. Очевидно, что любые улучшения транспортной системы очень важны для островитян и Совет Оркнейских островов и вошел в консорциум для реализации проекта HyDIME.

Приливная электростанция на Оркнейских островах

На Оркнейских островах успешно работает множество электростанций, черпающих энергию из возобновляемых источников – ветра, волн и приливов. Более того, на островах постоянно образуется избыток энергии – именно этот фактор и позволяет организовать производство водорода непосредственно на месте его потребления. Эффективный впрыск водорода в топливную систему дизельных двигателей паромов будет производится из «местного сырья», причем дополнительно это позволит еще и решить проблему хранения излишков выработанной энергии.

Европейский морской энергетический центр (EMEC), основанный еще в 2003 году на Оркнейских островах, также вошел в консорциум и полностью поддержал идею новых «водородно-дизельных двигателей». Именно EMEC будет развивать и поддерживать «водородную промышленность» в этом регионе.

На Оркнейских островах образуется избыток выработанной электроэнергии

Новый инженерный проект HyDIME не является крупным инновационным прорывом в технологиях двигателей, но он показывает пример эффективного использования имеющихся ресурсов на островах и ведет к уменьшению вредных выбросов в атмосферу. Конечно, полностью электрические паромы – это, наверное, будущее транспортной системы, но и переход на водородную смесь в качестве топлива также является важным шагом в борьбе за чистую атмосферу планеты.

Напомним, что в Норвегии уже успешно завершились тестовые испытания полностью электрического парома, а производители получили заказы на десятки новых паромов такого типа.

Норвежский электрический паром «Ampere»

По материалам TheEngineer

taratutenko.ru

Водородный двигатель: типы,устройство,принцип работы,фото,видео. | НЕМЕЦКИЕ АВТОМАШИНЫ

 

Первым разработчиком, представившим водородный двигатель для автомобиля широкой публике, был концерн «Тойота». Ещё в 1997 году ими был презентован внедорожник FCHV, который тогда так и не запустили в серийное производство

Сегодня ведут исследования и другие компании, среди них:

• Honda Motor,
• Volkswagen,
• General Motors,
• Daimler AG,
• Ford Motor,
• BMW и так далее.

История создания водородного двигателя

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

ТИПЫ ВОДОРОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Главное отличие двигателей на водороде от привычных нам сейчас бензиновых либо дизельных аналогов заключается в способе подачи и воспламенении рабочей смеси. Принцип преобразования возвратно-поступательных движений КШМ в полезную работу остается неизменным. Ввиду того что горение топлива на основе нефтепродуктов происходит медленно, камера сгорания наполняется топливно-воздушной смесью немного раньше момента поднятия поршня в свое крайнее верхнее положение (ВМТ). Молниеносная скорость реакции водорода позволяет сдвинуть время впрыска к моменту, когда поршень начинает свое возвратное движение к НМТ. При этом давление в топливной системе не обязано быть высоким (4 атм. достаточно).

В идеальных условиях водородный двигатель может иметь систему питания закрытого типа. Процесс смесеобразования происходит без участия атмосферного воздуха. После такта сжатия в камере сгорания остается вода в виде пара, который проходя через радиатор, конденсируется и превращается обратно в Н2О. Такой тип аппаратуры возможен в том случаи, если на автомобиле установлен электролизер, который отделит с полученной воды водород для повторной реакции с кислородом.

 

На практике такой тип системы осуществить пока что сложно. Для исправной работы и уменьшения силы трения в моторах используется масло, испарения которого являются частью отработанных газов. На современном этапе развития технологий устойчивая работа и беспроблемный запуск двигателя, работающего на гремучем газе, без использования атмосферного воздуха неосуществимы.

Минусы водородного мотора

Водородные двигатели для автомобилей при всех плюсах не лишены недостатков:

1. Высокая стоимость, на которую влияют, во-первых, электрический генератор, во-вторых, необходимые для эксплуатации авто баки из углепластика.
2. Низкая энергетическая эффективность. У электромобиля КПД равняется 70%, у водородного топлива – 30%, если же водород получать из нефти, этот показатель увеличится примерно в 2 раза, но тогда появится углекислый газ.
3. Малое количество заправок. Если в Европе они хотя бы есть, то в России такие заправочные станции в принципе отсутствуют.
4. Необходимость периодической проверки баллонов, заправленных водородом, в целях безопасности.
5. Увеличение веса машины и, как следствие, ухудшение маневренности.

Безусловно, защита окружающей среды имеет огромное значение, но пока что автолюбители не готовы жертвовать собственным комфортом и деньгами ради экологии.

Рекомендации по созданию водородного двигателя своими руками

В обычных условиях выделить гидроген из воды практически невозможно. Для успешного протекания процесса необходимо использование специальных катализаторов. На сегодняшний день применяются такие их разновидности:

1. достаточно простая конструкция, управляемая весьма примитивным механизмом, выполняется в виде цилиндрических банок. К сожалению, элементарное устройство данного катализатора негативно отразилось на производительности водородного двигателя. Её максимальная величина характеризуется показателем 0,7 л газа, выделяемого за одну минуту. Такой вид катализатора подходит для ДВС на водороде с небольшой ёмкостью, а именно до 1,5 литров. Увеличение количества банок способствует возможности эксплуатации силового агрегата большего объёма;
2. наилучшей эффективностью обладает катализатор, представленный обособленными ячейками. Такая система характеризуется максимальным коэффициентом полезного действия;
3. на долгосрочную эксплуатацию рассчитаны открытые пластины или сухой катализатор. Благодаря свободному доступу воздуха из окружающей среды создаётся возможность наиболее эффективного охлаждения. Из перечисленных разновидностей система имеет средний показатель производительности, выражающийся величиной, колеблющейся в пределах 1-2 л газа, выделяемого из воды на протяжении одной минуты.

Конструкторские бюро и исследовательские институты не прекращают изыскания по разработке водородных двигателей, обладающих приемлемой производительностью при максимальном КПД. Уже сегодня практикуется применение гибридных устройств, в которых успешно сочетаются различные источники питания. Оптимальной считается комбинация водорода с бензином. Также учёные продолжают поиски идеального катализатора, способного обеспечить наибольшую производительность.

Формирование водородного агрегата

Для начала надлежит обеспечить устройство трубопровода с добавочными ёмкостями Датчик уровня жидкости, закреплённый в центре крышки, препятствует ложному срабатыванию во время движения вверх-вниз. Этим прибором управляется система автоматической подпитки.

Датчик давления регулирует подкачку воды, включая т отключая её при показателях соответственно 40 и 45 psi. При достижении нагрузки в 50 psi приводится в действие предохранитель, в конструкции которого предусмотрены две функционально значимые части:

• вентиль аварийного сброса используется в экстремальных ситуациях;
• разрывной диск, принцип работы которого заключается в активации при показателе давления в 60 psi, обеспечивая сохранность системы.

 

Особое внимание следует уделить качественному отводу тепла. Для этой цели подбирается наиболее холодная свеча.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.

ТРУДНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ДВС

Главное препятствие на пути внедрения технологии – это стоимость получения водорода (Н2), а также комплектующих для его хранения и транспортировки. К примеру, для сохранения сжиженного состояния нужно поддерживать стабильную температуру -253º С. Наиболее доступный способ получения Н2 – это электролиз воды. Промышленное снабжение водородом требует больших энергетических затрат. Рентабельным этот процесс сможет сделать ядерная энергетика, которой также пытаются найти рациональную альтернативу. Транспортировка и хранение газа требуют использования дорогостоящих материалов и высококачественных механизмов.К другим недостаткам водородного топлива можно отнести:

• взрывоопасность. В замкнутом пространстве достаточная для реакции концентрация гремучего газа может спровоцировать взрыв. Усугубить ситуацию способна высокая температура воздуха. Из-за высокой степени диффузности водорода существует риск попадания Н2 в выхлопной коллектор, где реакция с горячими выхлопными газами приведет к возгоранию смеси. Роторный двигатель, ввиду особенностей компоновки, является более предпочтительным для водородного автомобиля;
• для хранения водорода требуется емкость большого объема, а также специальные системы, препятствующие улетучиванию Н2 и обеспечивающие защиту от механических деформаций. Если для автобусов, грузовиков либо водного транспорта такая особенность не играет большой роли, то легковые автомобили теряют ценные кубометры багажного отделения;
• в режимах высокотемпературных нагрузок водород способен провоцировать разрушительное воздействие на детали цилиндропоршневой группы и моторное масло. Применение соответствующих сплавов и смазочных материалов ведет к удорожанию производства и эксплуатации двигателей, работающих на водороде.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Автомобилестроение – далеко не единственная область, где могут применяться водородные двигатели. Водный, железнодорожный транспорт, авиация, а также различная вспомогательная спецтехника могут использовать силовые установки подобного типа.

Интерес к внедрению технологии водородных двигателей проявляют как дочерние предприятия, так и крупные автоконцерны (BMW, Volskwagen, Toyota, GM, Daimler AG и прочие). Уже сейчас на дорогах можно встретить не только опытные образцы, но и полноценные представители модельного ряда, приводимые в движение с помощью водорода. BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai и многие другие модели отлично зарекомендовали себя во время дорожных испытаний. К сожалению, высокая стоимость водорода, отсутствие инфраструктуры заправочных станций, а также достаточного количества квалифицированных сотрудников, оборудования для ремонта и обслуживания не позволяют запустить такие автомобили в массовое производство. Оптимизация всего цикла использования гремучего газа являются первоначальной задачей области развития водородной энергетики.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

• Тойота авенсис: описание,комплектация,цены,характеристики,фото,видео.
• Новый Citroen Berlingo Van получил титул Международного фургона года 2019
• Почему некоторые американцы, европейцы и австралийцы любят винтажные советские автомобили?
• Датчик давления в шинах: описание,неисправности,виды,фото
• Как переоформить машину: советы и рекомендации по документам
• BMW Z3 2.8i двигатель производительность расход топлива размеры
• Как разморозить бачок омывателя в автомобиле: описание,фото
• 25 шокирующих улучшений автомобиля
• Мерседес Виано: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
• Как проверить давление масла в двигателе: описание,фото
• БМВ z4 — технические характеристики.
• Какую сигнализацию лучше поставить на автомобиль с автозапуском.
• Опель Зафира: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
• Audi s4 история,технические характеристики,отзывы,комплектация,цены.
• Бмв е39 технические характеристики история модели фото видео.

seite1.ru

Форсаж дизельного двигателя — солярка, водород, кислород, вода дают экономию 54%

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Форсаж дизельного двигателя — солярка, водород, кислород, вода дают экономию 54%

Эксперименты с добавками водорода к топливу различных двигателей транспортных средств и энергетических установок проводятся давно, о чем и сообщений было немало. Смотри, например, статью «Двадцать лет спустя — уже в импортной упаковке» (ИР, 3, 2008). К сожалению, такие работы энтузиастов водородной энергетики дальше отдельных опытных лабораторий не уходят. И вот эпохальное событие! На совещании правительства по инновациям, в марте 2010 года, президент ОАО РЖД (Российские железные дороги) В. Якунин доложил президенту РФ об инновационной технологии добавления водорода в дизельное топливо локомотивов. При этом присутствие, всего 1% водорода в объеме цилиндров экономит 4% топлива или на те же 4% увеличивает мощность двигателя. Инновация получила высокую оценку, Д.А.Медведева и рекомендацию к ее ускоренному и широкому внедрению.

Итак, применению бинарного топлива с водородом включен зеленый свет на самом высоком государственном уровне. Теперь возникла проблема: как перейти от разрозненных, в разной степени удачных лабораторных решений к реализации в отраслевом (РЖД) и общепромышленном масштабах.

Одна из первых проблем — запас топлива на борту. Возить на тепловозах баллоны со сжатым до 150 — 200 ат водородом опасно, дорого и неудобно. С жидким водородом получается еще опаснее и дороже: требуется сложная криогенная техника и специально обученный персонал. Получается, что на инновационном пути применения водорода в локомотивах РЖД новаторов поджидают все те же грабли, знакомые многим изобретателям в этой области.

Если ставить задачу полного перевода дизеля на водород, то действительно придется искать способ хранения его запасов на борту. Но это еще полбеды: возникает необходимость кардинально переделать сам двигатель. Проблема в том, что водород легко проникает в металлы и сплавы деталей двигателя, вызывая их хрупкость и ускоренный износ (питтинг). Значит, неизбежен переход на композитные детали из керамики, что дорого, сложно и практически нереально для серийных заводов с традиционным литьем заготовок и металлообработкой на станках и линиях с ЧПУ.

Очевидно, сложности применения водорода сегодня понимают и руководство министерств, поэтому осторожно говорят о добавках всего 1%.

Положительный опыт водородных добавок к топливу ДВС, накопленный в разработках изобретателя Николая Леонидовича Егина больше чем за 20 лет, свидетельствует о том, что можно эффективно добавлять до 6% водорода от объема цилиндров без всяких негативных последствий в виде охрупчения и питтинга («Экономим тормозя», ИР, 1, 1987).

Одновременно учеными решена и задача хранения запасов водорода ввиду их полного отсутствия на борту за ненадобностью. Необходимое его количество можно производить в режиме онлайн, то есть ровно столько, сколько необходимо в настоящий момент в данном режиме эксплуатации. И в настоящее время для реализации этой идеи нет лучшего устройства, чем электролизер. Он вне конкуренции по всем показателям: низкая стоимость, безопасность, компактность и легкость, простота технического обслуживания, длительность работы до ремонта или замены, высокая, легко регулируемая производительность.

Эти параметры можно улучшить на порядок, если в качестве электродов применять углеродные пластины с высокоразвитой и активированный поверхностью (УВС). Кроме водорода, являющегося прекрасным топливом, электролизер вырабатывает еще и кислород — мощный окислитель для полного сгорания смеси в цилиндрах.

Таким образом, добавка 6% водорода сберегает 24% топлива. Еще 10% экономии дает кислород за счет лучшего сгорания. Итого получаем 34%. И такие фантастические результаты без особых затрат и усилий можно получить уже сегодня на любом тепловозе РЖД. Важно и то, что бинарное топливо значительно (не меньше 40%) снижает дымность выхлопа, приводя его в соответствие экологическим нормам не ниже «Евро-4». А это уже открывает для наших тепловозов зарубежные рынки.

Бортовой электролизер, конечно, самое важное, но не единственное устройство, предлагаемое Н.Егиным для модернизации наших локомотивов. Компоновочное пространство в кабине машиниста позволяет разместить здесь еще несколько важных узлов, также основательно проверенных на различных типах ДВС.

Это, прежде всего, воздухоочиститель-ионизатор-озонатор («Возрождение эффекта», ИР, 6, 2009). Установленный на воздухопроводе, он не только задерживает электрическим полем разнодисперсную пыль, но и превращает кислород из воздуха и электролизера в озон, еще более активирующий горение смеси в цилиндрах дизеля. Температура горения при этом возрастает, что позволяет для дополнительного наддува добавлять в топливную смесь до 20% эмульгированной воды («Бензин не пиво, можно разбавить», ИР, 5, 2007).

Водотопливные эмульсии (ВТЭ) высокоэффективны не только для бензинов, но и для дизельного топлива. В этом случае лучше использовать эмульгатор мелкодисперстных ВТЭ ультразвукового типа с кавитатором, например ТОРНАДО-1 («Торнадо в нефтяной скважине», ИР, 12, 2009).

Активированное таким образом дизельное топливо стабилизируется по температуре горения, а расширение водяных паров в цилиндрах создает дополнительное давление на поршни и повышает мощность двигателя. Расход солярки еще больше снижается (до 20%), так что суммарная экономия топлива возрастает до 54%.

Все дополнительное оборудование компактно, недорого, свободно размещается рядом с дизелем и совмещается с его штатными системами.

Экологические показатели выхлопных газов становятся намного лучше. Так, например, можно использовать композицию: дизельное топливо марки Л-0,2-40 по ГОСТ 305-82 — 79%, вода — 20%, и поверхностно-активное вещество (ПАВ) типа АМДМ — 1%. Водотопливная эмульсия, полученная из этих компонентов, при сгорании в дизеле тепловоза 2ТЭ10М выделяет меньше оксида углерода (СО) на 40% в скоростном режиме и на 20% при нагрузке, а окислов азота (МО„) — на 25% и 18% соответственно. Такие показатели отвечают требованиям стандарта «Евро-5» и сделают наши локомотивы конкурентоспособными с лучшими мировыми моделями. К тому же проведенная модернизация резко снижает нагарообразование в цилиндрах, уменьшает износ деталей, тем самым значительно увеличивая моторесурс двигателя без текущих ТО и капитальных ремонтов.

Модернизации поддаются все марки тепловозов, а дополнительную комплектацию могут наладить не только заводы-изготовители, но и сами эксплуатационщики. Причем на локомотивах-ветеранах со значительным сроком эксплуатации эффект обновления особенно заметен.
Все необходимые устройства (смотри фото) — бортовой электролизер типа БЭЛ-24, воздухоочиститель-ионизатор-озонатор типа ОЗОН-6, водотопливный эмульгатор типа ТОРНАДО-1 — освоены различными предприятиями России и производятся на заказ в соответствии с техническими требованиями потребителя по производительности, мощности, компоновочным размерам и пр.

Важно отметить, что сказанное также актуально и в полной мере применимо к судовым дизелям речного и морского флота, энергетическим контейнерным установкам (когенераторы), дизелям большегрузных автомобилей и т.п.

Только за счет экономии солярки от 34% до 54% модернизация окупается за 2 — 4 месяца эксплуатации.

---

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах

nlegin.ru

Дизельные двигатели стали чище за счет водорода

Возможно для дизелей не все потеряно

Альтернативные силовые агрегаты – это будущее — ближайшее, далекое, но будущее. Однако, удивительный факт состоит в том, что главным конкурентом разнообразным гибридным автомобилям с малым объемом выбросов вредных веществ и электромобилям до недавнего времени являлся именно дизельный мотор. Более того, инженеры-механики не оставляют надежды и попыток воскресить доброе имя дизельного силового агрегата, которые, как считают некоторые специалисты из США, смогут помочь изменить экологию к лучшему, если удастся создать низкоэмиссионный дизель.

 

Всего пять лет назад дизельные двигатели были в центре краткосрочной революции «зеленых технологий». Успех был близок благодаря новому программному обеспечению и материалам, которые смогли бы значительно улучшить показатели топливной эффективности дизельного автомобиля.

 

Смотрите также: Автономный автомобиль: Что это на самом деле означает

 

Увы, после Дизельгейта в 2015 году, дизельные моторы в глазах общественности были дискредитированы и теперь электрические силовые агрегаты представляют собой неоспоримое будущее (по крайней мере на словах автокомпаний). Автопроизводители обещают отказаться от двигателей внутреннего сгорания, а дизельные моторы вообще предпочитают убрать из линейки в ближайшее время. Но так ли все плохо для двигателя, в котором топливо возгорает под давлением?

 

Эван Джонсон так не думает. По его мнению, дизель просто нуждается в помощи другого альтернативного топлива- водорода. Джонсон, технический директор HyTech Power, говорит, что впрыскивание водорода в воздушно-топливную смесь дизельного двигателя может значительно улучшить расход топлива и снизить его выбросы. HyTech обещает от 20 до 30 процентов уменьшения в расходе топлива, на 85 процентов (!) меньше выбросов твердых частиц, и уменьшение в оксида азота от 50 до 90 процентов. Эти цифры просто фантастические и что самое парадоксальное, если технология уменьшения выбросов дизельных двигателей будет реально действенной, такие моторы станут экологичнее электрокаров… для выработки электроэнергии для которых также в основном сжигают ископаемое топливо.

 

Если задуманное удастся, впрыск водорода может спасти дизель от забвения

 

На заграничном сайте popularmechanics.com вкратце описывается технология взаимодействия водорода и тяжелого топлива. В общих словах смысл таков: характеристики сгорания ДТ будут улучшены, если непосредственно перед воспламенением топлива от сжатия, в цилиндры впрыснуть строго дозированную порцию молекул водорода и кислорода.

 

Смотрите также: Что на самом деле означает термин турбо яма?

 

Откуда будут брать эти молекулы? Расщепляя воду путем электролиза (мы знаем, что все эти многочисленные молекулярные «расщепители» на автомобилях не более чем шарлатанство), но раз уважаемое зарубежное издание опубликовало об этом статью, значит в этом случае теория реально действует. Тем более много водорода не нужно, он здесь выступает катализатором, а не топливом.

 

После расщепления, h3 и O разделяются и транспортируются в двигатель, где он впрыскивается в топливовоздушную смесь непосредственно перед сгоранием этой смеси. Водород горит в 10 раз быстрее, чем дизельное топливо, воспламеняя всю смесь быстро и полностью, тем самым генерируя больше энергии при меньшем количестве выбросов.

 

Разработки технологии велись достаточно давно, но раньше успеха в нем достичь не удавалось. До сегодняшнего дня прирост топливной эффективности был незначительным, главным образом из-за электролиза воды, который отнимает огромное количество энергии. Изменения наметились лишь с приходом более прогрессивного программного обеспечения. Теперь компьютер способен лучше просчитать, когда и сколько водорода нужно впрыснуть, что повышает эффективность метода в разы.

 

Система с программным обеспечением может быть адаптирована к любому ДВС в качестве полностью независимого дополнения. Стоит услуга порядка $ 10,000. В Hytech говорят, что большинство коммерческих грузовиков способны вернуть эти деньги через девять месяцев, лишь за счет экономии топлива и снижения затрат на техническое обслуживание.

www.1gai.ru