Катализатор горения топлива для двигателей внутреннего сгорания на основе водородного электролизера
Модифицирование двигателя внутреннего сгорания путем установки катализатора горения топлива. Улучшение эксплуатационных характеристик путем сокращения расхода топлива за счет обеднения смеси. Рассмотрение способов работы двигателя внутреннего сгорания.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2019 |
| Размер файла | 646,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Дальневосточный федеральный университет
КАТАЛИЗАТОР ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ОСНОВЕ ВОДОРОДНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
Чеботарь А.А.
На сегодняшний день основной силовой агрегат автомобиля это двигатель внутреннего сгорания, который всё чаще и чаще подвергается различным модификациям, так как современные экологические стандарты, нормы топлива и условия езды диктуют свои условия.
Практически все автоконцерны решают три главных вопроса. Как максимально дешево продлить ресурс ДВС, как сделать автомобиль максимально экологичным, и как сделать автомобиль максимально экономичным. Решения находятся, но на сегодняшний день они достаточно сложны и не все идеи человек сможет принять по экономическим или моральным соображениям.
Решением проблемы является модифицирование двигателя внутреннего сгорания путём установки катализатора горения топлива. Он представляет собой электролизер для выделения гремучего газа, который поступает в цилиндры через впускной коллектор, обеспечивая этим максимально эффективное горение основного топлива (бензин, дизельное топливо, метан, бутан).
Рассмотрим патент РФ 2044151 [1]. Целью данного изобретения является устранение проблем, которые были описаны выше. Предлагаемый способ получения кислородоводородной газовой смеси в электролизере заключается в том, что в электролит помещают группу из нескольких электродов (вертикально расположенных) и обеспечивают их изолирование друг от друга посредством дистанционных герметичных рамок с образованием электролизных ячеек; к крайним электродам в группе прикладывают разность потенциалов от выпрямительного блока питания., рис. 1.
Рис. 1 Электролизер 1- Электролит, 2- Электролизная ячейка, 3- Электрод, 4- Прокладка, 5- Напорная ёмкость 6- Патрубок подпитки воды, 7- Гидрозатвор, 8- Газовый канал, 9- Патрубок потребителя, 10,11- Циркуляционные отверстия, 12,13- Основные электроды, 14- Источник тока
В качестве электролита применяют водный раствор NaOH с концентрацией в пределах 17,5-25,5% расстояние между соседними электродами задают в интервале 3-5 мм, а разность потенциалов между электродами обеспечивают 1,85-2,15 В с поддержанием плотности тока на электродах не превышающей 0,03 А/см2. В результате падение напряжения в электролизной ячейке, в среднем составляющее 2 В (способ получения кислородно-водородной газовой смеси и устройство для его осуществления, патент № 2044151 2 В), и плотность тока позволили добиться оптимального режима в процессе протекания электролиза раствора.
При эксплуатации устройства на автомобиле "Нива" получена экономия топлива на 12-14% при пользовании сжиженным газом и порядка 10% при езде на бензине. Предложенное устройство более компактно, имеет меньший вес и стоимость по сравнению с известными устройствами. Опытный образец прошел испытания на автомобиле "Нива". Габариты этого образца 100х200х200 мм, причем общая сила тока в электролизере 20 А; напряжение бортовой сети равно 12-14 В.
Рассмотрим ещё один патент RU 2123121 [2] Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик путем сокращения расхода топлива за счет обеднения смеси, рис. 2.
двигатель катализатор горение топливо
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2 «Способ работы двигателя внутреннего сгорания»
Электролизер 1, подсоединенный к электрической сети транспортного средства, трубопроводы водорода 2 и кислорода 3, канал подвода водорода 4, клапан 5, размещенный в стенке воздушного трубопровода 6, и выпускной трубопровод 7.
Трубопровод 2 сообщает водородную камеру электролизера 1 с каналом 4. Трубопровод 3 сообщает кислородную камеру электролизера с выпускным трубопроводом 7. Клапан 5 сообщает впускной трубопровод 6 с атмосферой.
Он достигается тем, что в способе работы двигателя внутреннего сгорания, включающем подачу в камеру сгорания топливо-воздушной смеси, ее сжатие, подвод водорода в зону электродов свечи зажигания импульсом, согласованным по времени с искровым разрядом, и воспламенение, подвод водорода в зону электродов свечи зажигания осуществляют при нагрузке двигателя, не превышающей 2/3 максимальной нагрузки, отношение массы подводимого водорода к массе топлива возрастает с уменьшением нагрузки, причем указанное соотношение не превышает величины 0,001 на режиме 2/3 максимальной нагрузки и величины 0,015 на холостом ходу.
Также стоит рассмотреть возможность впрыска гремучего газа в топливную рампу ДВС вместо бензина. Таким образом, мы полностью сменим вид топлива на более чистый и экологичный. Вместо выхлопных газов, содержащих CO2, выделяемые при сгорании бензина будет выделяться обыкновенная вода. Двигатель не будет подвергаться налету сажи, ресурс автомобильного масла будет значительно большим. И самое главное расчётная мощность должна быть в три раза больше, так как у водорода удельная теплота сгорания в три раза выше, чем у бензина.
Единственная проблема реализации этой схемы состоит в том, что водород крайне неустойчив к детонации, а также очень текуч. Но на сегодняшний день эту проблему можно решить путём снижения степени сжатия топливно-воздушной смеси, смещения угла опережения зажигания на самое позднее значение, а также путём установки современных фитингов и соединений.
Такая схема была реализована ещё во времена блокады Ленинграда.
Водород внедрили в двигатель автомобиля ГАЗ-ААА, её предложил Борис Шелищ. Двигатели показывали только положительные результаты. Их устанавливали в помещениях, где они работали в штатном режиме без риска отравиться выхлопными газами.
Проблема альтернативной энергетики на сегодняшний день очень актуальна. Использование такой схемы, позволяет перейти на абсолютно чистый вид топлива. Тем самым снизив степень загрязнения двигателем внутреннего сгорания окружающей среды до минимума, а также, за счёт экономии топлива возродить эпоху объёмистых двигателей V8 и окончательно отказаться от автомобилей с гибридными моторами.
Список использованных источников
1. Авторское свидетельство РФ 2044151. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/.
2. Авторское свидетельство РФ 2123121. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.
реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012Характеристика дизельного топлива двигателей внутреннего сгорания. Расчет стехиометрического количества воздуха на 1 кг топлива, объемных долей продуктов сгорания и параметров газообмена. Построение индикаторной диаграммы, политропы сжатия и расширения.
курсовая работа [281,7 K], добавлен 15.04.2011Общие сведения об устройстве двигателя внутреннего сгорания, понятие обратных термодинамических циклов. Рабочие процессы в поршневых и комбинированных двигателях. Параметры, характеризующие поршневые и дизельные двигатели. Состав и расчет горения топлива.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 22.12.2010Описание двигателя внутреннего сгорания как устройства, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу. Сфера использования этого изобретения, история разработки и усовершенствования, его преимущества и недостатки.
презентация [220,9 K], добавлен 12.10.2011Рассмотрение термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объёме и давлении. Тепловой расчет двигателя Д-240. Вычисление процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Эффективные показатели работы ДВС.
курсовая работа [161,6 K], добавлен 24.05.2012Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – устройство, преобразующее тепловую энергию, получаемую при сгорании топлива в цилиндрах, в механическую работу. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
реферат [13,2 K], добавлен 06.01.2005История развития турбокомпрессоров и постройка образцов двигателей внутреннего сгорания. Использование турбонаддува у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Основная задача промежуточного охладителя. Система зажигания и электронного впрыска топлива.
контрольная работа [241,3 K], добавлен 15.02.2012Расчет основных параметров двигателя ЗИЛ-130. Детали, механизмы, модели основных систем двигателя. Количество воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива. Расчет параметров процесса впуска, процесса сгорания. Внутренняя энергия продуктов сгорания.
контрольная работа [163,7 K], добавлен 10.03.2013Расчет тепловой работы методической толкательной печи для нагрева заготовок. Составление теплового баланса работы печи. Определение выхода продуктов сгорания, температур горения топлива, массы заготовки, балансового теплосодержания продуктов сгорания.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 21.11.2012Общая характеристика судового дизельного двигателя внутреннего сгорания. Выбор главных двигателей и их основных параметров в зависимости от типа и водоизмещения судна. Алгоритм теплового и динамического расчета ДВС. Расчет прочности деталей двигателя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.06.2014Повышение удельных параметров двигателя внутреннего сгорания (ДВС) за счет увеличения массы топливного заряда. Турбокомпрессоры в качестве агрегатов наддува ДВС. Центробежный компрессор как основной элемент агрегата, его термодинамический расчет.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.02.2011Общее местоположение описываемого предприятия, его организационная структура. Поршень двигателя внутреннего сгорания: конструкция, материалы и принцип работы. Описание конструкции и служебное назначение детали. Выбор режущего и мерительного инструментов.
отчет по практике [3,3 M], добавлен 14.05.2012Выбор топлива и основных показателей работы для двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет проектируемого двигателя для режима максимальной мощности и по его результатам построение индикаторной диаграммы и внешней скоростной характеристики.
контрольная работа [187,4 K], добавлен 12.01.2012Проектирование кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания, определение линейных размеров звеньев. Синтез оптимальных чисел зубьев и кинематический анализ. Исследование качественных характеристик внешнего эвольвентного зацепления.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 23.09.2010Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания и действующих в нем усилий. Его устройство и схема равнодействующих моментов. Расчет сил инерции. Диаграмма износа шатунной шейки коленчатого вала. Способы уравновешивания его значений.
контрольная работа [108,6 K], добавлен 24.12.2013Выполнение теплового расчёта двигателя внутреннего сгорания и определение его индикаторных, эффективных, термических, механических показателей, а также геометрических размеров цилиндра. Построение индикаторной диаграммы на основе полученных данных.
курсовая работа [886,3 K], добавлен 10.07.2011Кинематический анализ двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Построение планов скоростей и ускорений. Определение внешних сил, действующих на звенья механизма. Синтез планетарной передачи. Расчет маховика, делительных диаметров зубчатых колес.
контрольная работа [630,9 K], добавлен 14.03.2015Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания: динамический анализ сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм, параметры процессов, расход топлива; проект гидрозапорной системы двигателя; выбор геометрических и экономических показателей.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.10.2011Определение параметров рабочего цикла дизеля. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Построение регуляторной характеристики автотракторного двигателя внутреннего сгорания. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма, параметров маховика.
курсовая работа [309,2 K], добавлен 29.11.2015Изучение особенностей процесса наполнения, сжатия, сгорания и расширения, которые непосредственно влияют на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Анализ индикаторных и эффективных показателей. Построение индикаторных диаграмм рабочего процесса.
курсовая работа [177,2 K], добавлен 30.10.2013
