Водородный двигатель

Cтраница 2

Наиболее эффективным способом подавления эмиссии ок -, дов азота в водородном двигателе, вероятно, является понижение температуры топливовоздушной смеси на впуске, к работе С. Фурухамы [61] было показано, что снижение температуры до - 130 С за счет подачи холодного газообразного водорода не только приводит к снижению примерно на порядок концентрации NO, но и дает около 30 % прираще-ния мощности в результате увеличения массового наполнения двигателя. [16]

На основании этих данных следует, что уровень оксидов азота в водородном двигателе при работе на смесях, близких к стехиометрическому составу, будет довольно высок. [17]

Следует отметить, что нет однозначного определения понятия детонации и способа установления с помощью измерительных приборов детонационного сгорания в водородном двигателе. Между октановым числом бензина и допустимой по детонации степенью сжатия можно установить определенную зависимость, однако для водорода такую зависимость установить трудно. Метановое число не подходит вообще для оценки детонационных свойств водорода, так как в шкале метановых чисел процесс горения водорода принят в качестве нижнего предела детонационной стойкости. Детонационная стойкость для водорода по шкале октановых чисел обычно оценивается цифрой 45 - 70, но можно встретить цифры и значительно выше, например у В. [18]

Применение водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей в первую очередь направлено на достижение минимально возможного уровня токсичности ОГ. В продуктах сгорания водородного двигателя единственным токсичным компонентом могут быть оксиды азота, но в ОГ реального двигателя всегда будут содержаться оксид углерода и углеводороды вследствие частичного сгорания моторного масла, попадающего в камеру сгорания. [19]

Учитывая высокую степень гомогенности водородовоздуш ного заряда, низкую энергию воспламенения и высокую фундаментальную скорость сгорания водорода в воздухе, следует ожидать высокую стабильность рабочего процесса в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха. Оценка неравномерности рабочего процесса четырехтактного водородного двигателя с искровым зажиганием показала, что даже при обеднении водородовоздушной смеси значительно выше предела эффективного обеднения не отмечается заметного увеличения степени неравномерности. [20]

Мнение о том, что причиной воспламенения на впуске может быть горячий электрод свечи зажигания, не имеет достаточных оснований. Исследования, проведенные на водородных двигателях, показали, что применение свечей уменьшенных размеров с повышенным калильным числом позволяет несколько расширить область устойчивой работы двигателя, но полностью обратную вспышку не исключает. Интенсивным охлаждением горячих точек камеры сгорания также не удается полностью подавить воспламенение на впуске. Основной причиной воспламенения водородовоздушной смеси на впуске, вероятно, является контакт свежего заряда с ОГ в момент перекрытия клапанов. [21]

Водородно-воздушные смеси характеризуются высокой скоростью сгорания в двигателе, причем при стехиометрическом соотношении периоды индукции очень малы и сгорание протекает практически при постоянном объеме, что ведет к резкому повышению давления. Скорость нарастания давления в цилиндре водородного двигателя при работе на стехиометричес-ких смесях примерно в 3 раза выше по сравнению с бензиновым аналогом. [22]

В случае внутреннего смесеобразования - подача водорода непосредственно в цилиндр в поздней стадии впуска или на сжатии - обратные вспышки исключаются полностью. Внутреннее смесеобразование также перспективно для повышения удельной мощности водородных двигателей. Однако реализация внутреннего смесеобразования на современных быстроходных автомобильных двигателях сопряжена с рядом трудностей, таких, как подача значительного количества водорода ( до трети рабочего объема цилиндра) за несколько миллисекунд. Остается неясным также вопрос момента подачи водорода, а это в значительной мере определяет рабочее давление водорода в системе питания и конструктивное решение элементов подачи и дозирования водорода. [23]

Значительно более высокая скорость нарастания давления в водородном двигателе по сравнению с бензиновым, для которого она не превышает 1000 МПа с-1, возможна вследствие высокой скорости сгорания водородовоздушной смеси состава, близкого к стехиометрическому, что приближает реальный процесс сгорания в двигателе к процессу подвода тепла при постоянном объеме в теоретическом цикле. Средняя скорость распространения фронта пламени в камере сгорания водородного двигателя вблизи смеси стехиометрического состава может достигать 100 - 120 м с-1. В табл. 4 приведены время периода видимого сгорания т, измеренное по индикаторным диаграммам, и соответствующие ему средние скорости сгорания со для водородовоздушных смесей различного состава. [24]

Наличие каких-либо других токсичных веществ в отработавших газах водородного двигателя практически исключается. Это предполагает возможность создания экологически чистого автомобильного двигателя. [25]

Это в свою очередь предполагает более высокую максимальную температуру цикла водородного двигателя. [26]

По программе НАСА ( США) в 80 - х годах для космических исследований и разработок будет ежегодно расходоваться около 10 тыс. т водорода. По имеющимся уже проектам в середине 80 - х годов должны быть созданы авиационные водородные двигатели и в конце 80 - х годов - экспериментальные самолеты. Локхид ( США) намерена использовать самолеты с водородными двигателями для рейсов США - Европа - Ближний Восток. [27]

Широкие концентрационные пределы и высокая скорость сгорания водорода в воздухе дают возможность организовать качественное регулирование рабочего процесса двигателя, пра этом даже на полной нагрузке коэффициент избытка воздуха ниже единицы использовать нецелесообразно. Сравнивая КПД бензинового двигателя, для которого оптимальный коэффициент избытка воздуха равен 0 85 - 0 9, и водородного двигателя, можно отметить, что теоретически КПД последнего должен быть на 10 - 15 % выше. На частичных нагрузках в двигателе с количественным регулированием значительное влияние на снижение КПД оказывает дросселирование, этого можно избежать в водородном двигателе при качественном регулировании. [28]

Зависимость удельных выбросов NOj от нагрузки. [29]

Это очень важно для автомобильного двигателя, поскольку именно эта область нагрузок является преобладающей при эксплуатации автомобиля в городских условиях. Чистоводородные автомобили имеют более высокий показатель - около 2 г / км [61], Что является следствием узких пределов регулирования водородного двигателя по нагрузке. [30]

Страницы: 1 2 3