23Сен

Водородный двигатель внутреннего сгорания: Водородный двигатель внутреннего сгорания?! // Engineering Explained

23 Сен 2023 alexxlab Комментировать

Водородный двигатель внутреннего сгорания
Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
16880 2

Рис. 1 Подача водорода в двигатель через седло впускного клапана.

Водород имеет наименьшую из известных газов плотность, поэтому он легко проникает даже в очень малые зазоры. В двигателе внутреннего сгорания водород через клапаны поступает во впускной и выпускной трубопроводы и является причиной возникновения в них взрывов. Чтобы избежать этого, необходимо уделить должное внимание подаче водорода и смешению его с воздухом. Некоторые системы питания предполагают подачу водорода во всасываемый воздух только при открывании впускного клапана. Один из таких способов изображен на рис. 1, где фаска впускного клапана при его посадке на седло прекращает и подачу водорода.

Недостатком газообразного водорода является то, что, занимая большой объем, он уменьшает общее количество горючей смеси в конце такта впуска в сравнении с использованием жидкого топлива (бензина) в каплеобразном состоянии. Поскольку мощность двигателя зависит от количества поступившей в цилиндры рабочей смеси, удельная мощность, снимаемая с единицы рабочего объема у двигателя, работающего на водороде, на 25 % меньше, чем при работе на бензине.

Рис. 2 Форсунка для подачи газообразного водорода в цилиндр с гидравлическим управлением клапана.

Этот недостаток можно устранить подачей водорода в цилиндр после закрытия впускного клапана и заполнения цилиндра свежим воздухом. В этом случае водород впрыскивают (точнее, вдувают) аналогично впрыску топлива в дизеле. Этот способ находится в стадии разработки; экспериментальная форсунка, у которой клапан подачи газообразного водорода в цилиндр управляется гидравлически (рис.

 2). При таком способе питания достигается такая же литровая мощность, как и у бензинового двигателя. При этом давление впрыска газообразного водорода, естественно, должно быть больше, чем давление воздуха в цилиндре в момент подачи топлива.

Применение водорода позволяет достичь хорошего индикаторного КПД. На рис. 3 показаны полученные значения индикаторного КПД при работе двигателя на водороде и бензине при различных составах смеси (цифры на кривых). Наилучшие результаты были получены при работе на водороде в условиях малых нагрузок, т. е. при низких значениях среднего эффективного давления. Таким образом, при работе на водороде топливо расходуется наиболее экономно при движении по городу, что весьма желательно.

Рис. 3 Зависимость индикаторного КПД η
i двигателя от нагрузки и состава смеси для водорода (H2) и бензина (Б).

Из вредных примесей в отработавших газах присутствуют только окислы азота NOx, однако их содержание может быть снижено рециркуляцией отработавших газов. Следует отметить также простоту подачи воды для этой же цели в водородный двигатель. В бензиновом двигателе подача воды затруднена, так как для этого требуются отдельные бак и система питания водой, что усложняет обслуживание автомобиля и, кроме того, способствует возникновению коррозии двигателя. При работе двигателя на водороде отработавшие газы охлаждаются, так что водяные пары конденсируются, и образующаяся вода может быть подана в двигатель.

Опубликовано 14.06.2012

Наверх

Читайте также

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 299 — 301 (книга есть в библиотеке сайта). –
    Прим. icarbio.ru

Комментарии

Водородный двигатель внутреннего сгорания вместо дизельного? Интересное решение из Мюнхена

Дизельный грузовик, который может быть модернизирован и продолжать использоваться при езде на водородном топливе? Компания Keyou, действующая на рынке в течение нескольких лет, представила это решение на выставке Transport Logistic в Мюнхене. В этом году первые клиенты смогут использовать такие автомобили, адаптированные для региональных перевозок.

Эту статью можно прочитать в 3 минуты

Дизельный грузовик, который может быть модернизирован и продолжать использоваться при езде на водородном топливе? Компания Keyou, действующая на рынке в течение нескольких лет, представила это решение на выставке Transport Logistic в Мюнхене. В этом году первые клиенты смогут использовать такие автомобили, адаптированные для региональных перевозок.

10.05.2023

Поделиться

Keyou – технологическая компания из Мюнхена, которая специализируется на модернизации традиционных двигателей внутреннего сгорания и их адаптации к водородному топливу. В апреле прототип грузовика, оснащенного таким приводом, выехал на дороги. На данный момент это 18-тонная модель, которая сможет преодолевать трассы в пределах от 200 до 300 км. Таким образом, грузовик будет пригоден в основном для перевозчиков, работающих на региональных маршрутах.

«В этом году мы собираемся выпустить первые такие грузовики для клиентов в Германии. К концу следующего года мы намерены модернизировать 24-тонные автомобили, которые будут иметь большую дальность – в пределах 600 км и большую грузоподъемность», – рассказал нам Маркус Шнайдер, главный операционный директор и соучредитель Keyou.

Фот. Бартош Ваврышук

Для транспортной отрасли такое решение может быть интересным – прежде всего в контексте неизбежного сокращения выбросов CO2, которое ожидает транспортные компании. Это может быть альтернативой электромобилям, которые пока стоят дорого. Во-первых, потому что перевозчику не нужно будет покупать новый электромобиль. Keyou меняет в существующих дизельных моделях привод, адаптируя его для сжигания водорода.

Во-вторых, из слов Маркуса Шнайдера следует, что компания намерена предложить свое решение в формуле пакета. Компания не только переоборудует привод на водородный, но и предоставит сервис, техническую поддержку и ряд других услуг – в зависимости от потребностей конкретного клиента. Взамен взимается плата за каждый километр водородного грузовика. Таким образом, вы можете определить такую модель как Truck as a Service -то есть грузовик как услуга.

Фот. Бартош Ваврышук

Что касается ожидаемой стоимости, то она будет зависеть от того, что потребуется конкретному перевозчику. Соучредитель Keyou говорит, что затраты будут аналогичны тем, которые транспортные компании в настоящее время несут для эксплуатации дизельных грузовиков.

Конечно, преимущество этой концепции заключается в том, что для создания привода, который будет экологически нейтральным, можно будет использовать существующие транспортные средства, уже находящиеся в автопарках перевозчиков. Это позволит адаптировать ресурсы к новым требованиям, вытекающим из климатической политики, проводимой Европейским союзом. Кстати, это может оказаться дешевле, чем замена подвижного состава на новый, с электроприводом.

Самые популярные

Теги

#Keyou#transport logistic#Водородный двигатель

Мобильность внутреннего сгорания водорода уже здесь

12 апреля 2023 г.

Изображение: Вестпорт

По мере того, как общая обеспокоенность изменением климата продолжает расти и вступают в силу все более строгие экологические нормы, коммерческие автопарки оценивают готовые к рынку решения, которые помогут им добиться углеродной нейтральности в самых разных транспортных средствах. С этой целью большое внимание уделяется водороду и водородным двигателям внутреннего сгорания (ДВС) — и это понятно.

Водород, самый распространенный элемент на планете и безуглеродное топливо, эффективно производится из воды в процессе электролиза. Его рекламируют как один из самых быстрых путей к сокращению выбросов и за его потенциал сыграть ключевую роль в достижении глобальной декарбонизации всей экономики. Настолько, что в дополнение к частным капиталовложениям в течение последних нескольких лет внедряется все больше и больше законодательных программ, помогающих поддержать усилия по стимулированию использования водорода. В частности, программы, которые помогут облегчить производство, хранение, транспортировку и конечное использование водорода, и, что более важно для коммерческого транспорта, создание сети водородных заправочных станций, которые будут поддерживать широкое использование в секторах, которые будет сложно электрифицировать, Например, дальнемагистральные перевозки.

Изображение: Westport

HPDI h3 компании Westport дает новую жизнь двигателю внутреннего сгорания.

Почему двигатели внутреннего сгорания на водороде?

Существует много общего между двигателем внутреннего сгорания, работающим на дизельном топливе, и водородным двигателем внутреннего сгорания, что делает их удобным переходом как для OEM-производителей, так и для автопарков.

  • Двигатель внутреннего сгорания сжигает водород почти так же, как дизельное топливо
  • Запас хода и время дозаправки сопоставимы
  • ДВС лучше всего работает при постоянно высоких нагрузках как на дизельном топливе, так и на водороде, что делает его идеальным решением для дальнемагистральных перевозок
  • Дизельные и водородные двигатели имеют схожие компоненты, что обеспечивает преимущества масштаба

Вышеизложенное показывает целесообразность перехода на водородный ДВС с эксплуатационной и экономической точек зрения. Другие ключевые мотивы включают в себя то, что для OEM-производителей водородные двигатели обеспечивают простоту адаптации в тяжелых условиях за счет использования существующих архитектур транспортных средств. Для автопарков они представляют собой известную технологию в эксплуатации, поиске и устранении неисправностей, техническом обслуживании, ремонте и вождении, и все они предлагают высокий уровень знакомства. Более того, как для OEM-производителей, так и для автопарков существующая и налаженная цепочка поставок ICE может быть эффективно использована.

Используя существующие технологии и цепочки поставок, индустрия коммерческого транспорта в целом может быть уверена в том, что проверенный временем и надежный двигатель внутреннего сгорания может жить на новом топливе и в новом предназначении.

Большое решение. Небольшой изменение.

H 2 HPDI, или непосредственный впрыск под высоким давлением, представляет собой комплексные OEM-решения «наконечник-бак», которые позволяют тем же двигателям внутреннего сгорания, дизель.

Система, работающая на водороде, обеспечивает большую мощность и крутящий момент, чем дизель, при значительном снижении выбросов. H 9 Вестпорта0041 2 Топливная система HPDI имеет следующие преимущества:​

  • До 20 % больше мощности, чем у дизельного двигателя
  • До 18 % больше крутящего момента, чем у дизельного двигателя
  • Почти нулевой уровень выбросов CO 2
  • Сохраняет существующую архитектуру дизельного двигателя
  • Сохраняет существующую инфраструктуру производства двигателей и инвестиции
  • Минимальная стоимость достижения соответствия CO 2

H 2 HPDI — наиболее экономичный способ снижения выбросов CO 2 Выбросы при дальнемагистральных перевозках и других дальнемагистральных перевозках с высокой нагрузкой. Система может использовать существующую производственную инфраструктуру с меньшими капитальными вложениями, что ускоряет выход на рынок. Быстрое масштабирование производства означает, что H

2 HPDI можно быстро развернуть, что дополнительно стимулирует спрос на водород и ускоряет сокращение совокупных выбросов парниковых газов.

Westport Fuel Systems является ведущим поставщиком передовых компонентов и систем подачи топлива для экологически чистых видов топлива с низким содержанием углерода, таких как природный газ, возобновляемый природный газ, пропан и водород, для мировой транспортной отрасли. Чтобы узнать больше о наших технологиях, посетите www.westport.com .

Выводы по долговечности водородных двигателей внутреннего сгорания (Технический отчет)

Выводы по долговечности водородных двигателей внутреннего сгорания (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

  • Полная запись
  • Другое связанное исследование

Технология водородных двигателей внутреннего сгорания (HICE) использует преимущества существующих знаний о двигателях внутреннего сгорания, чтобы предоставить средства для питания пассажирских автомобилей водородом, возможно, в качестве временной меры, пока технология топливных элементов продолжает развиваться. Этот проект стремится предоставить данные для определения надежности этих двигателей. Данные были собраны с двигателя, работающего на динамометрическом стенде в течение 1000 часов непрерывной работы. Данные также были собраны с парка из восьми (8) полноразмерных пикапов с двигателями, работающими на водороде. В этом конкретном приложении данные показывают, что технология HICE обеспечивала надежную работу в течение периода эксплуатации проекта. Анализ компонентов двигателя показал незначительные признаки износа или напряжения, за исключением клапанов и седел головки цилиндров. Анализ материалов показал признаки водородного охрупчивания впускных клапанов.

Авторов:
Борегард, Гаррет
Дата публикации:
Исследовательская организация:
Электрик Транс Инжиниринг Корпорейшн
Организация-спонсор:
USDOE
Идентификатор ОСТИ:
1031548
Номер контракта с Министерством энергетики:  
ФК26-07НТ43027
Тип ресурса:
Технический отчет
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
08 ВОДОРОД; 30 ПРЯМОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ; 33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ДВИГАТЕЛЯ; ГОРЕНИЕ; ДИНАМОМЕТРЫ; ДВИГАТЕЛИ; ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ; ВОДОРОД; ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; НАДЕЖНОСТЬ; КЛАПАНЫ

Форматы цитирования

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго
  • БибТекс
Борегар, Гаррет. Выводы по долговечности водородных двигателей внутреннего сгорания . США: Н. П., 2010. Веб. дои: 10.2172/1031548.

Копировать в буфер обмена

Борегар, Гаррет. Выводы по долговечности водородных двигателей внутреннего сгорания . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1031548

Копировать в буфер обмена

Борегар, Гаррет. 2010. «Выводы о долговечности водородного двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1031548. https://www.osti.gov/servlets/purl/1031548.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1031548,
title = {Выводы о долговечности водородных двигателей внутреннего сгорания},
автор = {Борегар, Гаррет},
abstractNote = {Технология водородных двигателей внутреннего сгорания (HICE) использует преимущества существующих знаний о двигателях внутреннего сгорания, чтобы предоставить средства для питания пассажирских транспортных средств водородом, возможно, в качестве временной меры, пока технология топливных элементов продолжает развиваться. Этот проект стремится предоставить данные для определения надежности этих двигателей. Данные были собраны с двигателя, работающего на динамометрическом стенде в течение 1000 часов непрерывной работы. Данные также были собраны с парка из восьми (8) полноразмерных пикапов с двигателями, работающими на водороде. В этом конкретном приложении данные показывают, что технология HICE обеспечивала надежную работу в течение периода эксплуатации проекта. Анализ компонентов двигателя показал незначительные признаки износа или напряжения, за исключением клапанов и седел головки цилиндров. Анализ материалов показал признаки водородного охрупчивания впускных клапанов.},
дои = {10.2172/1031548},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/1031548}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2010},
месяц = ​​{12}
}

Копировать в буфер обмена

Посмотреть технический отчет (1,07 МБ)

https://doi.