147540 (Новые транспортные двигатели), страница 6

Топливный бак, размещаемый в багажнике, представляет собой пакет нержавеющих трубок, заполненных железо – титановым порошком и заключённых в общую оболочку. При зарядке водородом бак охлаждается водопроводной водой, подаваемой в пространство между трубками, которое также используется для пропускания ОГ при подогреве в процессе работы. Основные мероприятия по модификации двигателя включают повышение степени сжатия с 8 до 10, замену топливоподающей системы и установку угла опережения зажигания в 10є до ВМТ. Водород подаётся через редуктор низкого давления в смеситель, откуда совместно с воздухом поступает в упрощённый карбюратор, используемый для впрыска воды во впускной патрубок. Мощность двигателя регулируется дросселированием потока водородо – воздушной смеси, причём перевод на водород привёл к снижению мощности в рабочем диапазоне оборотов на 25 – 35%. Уменьшение крутящего момента и увеличение массы автомобиля потребовало модификации главной передачи.

Масса заправленного бака…………………………………………333,4 кг

Масса гидрида………………………………………………………197,8 кг

Давление заправки…………………………………………………3,4 МПа

Топливная экономичность………………………………4,032 кг/100 км

Запас хода автомобиля……………………………………………..43,9 км

Максимальная скорость…………………………………………144,8 км/ч

На водородной модификации автомобиля «Шевроле» выпуска 1973 г. (рис.11) использована комбинированная гидридно – криогенная система питания [ ].

Запуск двигателя происходит на жидком водороде с включением водородного аккумулятора после стабилизации теплового режима, причём для подогрева гидрида служит вода из системы охлаждения.

Избыток газовой фазы в баке жидкого водорода используется для подзарядки гидридного аккумулятора, что позволяет полностью ликвидировать утечки низкокипящего компонента. Гидридный аккумулятор представляет собой стальной контейнер, заполненный 400 кг FeTiH₂, обеспечивающего хранение 6,4 кг водорода. Нагрев аккумулятора до 70єС позволяет получить водород под давлением 1 – 2 МПа с расходом около 1,3 кг/ч. Криогенный бак массой 41 кг содержит 3,8 кг водорода.

Основные элементы гидридно – криогенной системы питания размещены в багажнике автомобиля.

Перспективным направлением является сочетание аккумуляторов с различными гидридными компонентами, например, на основе железотитанового сплава и сплавов магния. Низкотемпературный компонент обеспечивает запуск двигателя, а высокотемпературный, характеризующийся более высоким содержанием водорода, - его основную работу. Согласно расчётам, при такой комбинации двух аккумуляторов общей массой 200 кг и суммарной ёмкостью 50 – 75 л пробег автомобиля при одной заправке составит около 400 км.

Рис.10. Гидридная система питания водородом автомобиля «Понтиак Гранд Вилл»:

1-гидридный аккумулятор; 2-подача и слив воды; 3-глушитель; 4-регулировачные клапаны; 5-система контроля и управления; 6-регулятор; 7-двигатель.

Рис.11. Гидридо – криогенная система питания водородом автомобиля «Шевроле Монте Карло»:

1-каталитический дожигатель; 2-ресивер; 3-электроклапан; 4-криогенный бак с жидким водородом; 5-заправочный трубопровод; 6-гидридный аккумулятор;7-регулятор.

Cписок использованной литературы.

1. «Автомобильный транспорт», №1, 2003;

2. «Химия и жизнь», №4, 2003;

3. Зрелов В.Н., Срегин В.П. Жидкие ракетные топлива. М., «Химия», 1975, 320 с.

4. Свойства жидкого и твёрдого водорода. М., Изд. стандартов, 1969. 136 с. Авт.: Есельсон Б.Н., Благой Ю.П., Григорьев В.Н., Маншемей В.Г., Михайленко С.А.

5. Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве. М., «Наука», 1974. 368 с.

6. Артюхов И.М., Шорин С. Н. Газоснабжение. М., изд. Минкомхоз РСФСР, 1956. 326 с.

7. Boer P.C., Mcleoan W.J., Homan H.S. Performance and emission of hydrogen fueled internal combustion engines. Intern. J. of Hydrogen Energy, 1976, N 2, pp. 153 – 172.

8. Karim G. A., Klat S. R. The knock and autoignition characteristics of some gaseos fuels and their mixtures. J. Institute of Fuel, 1966, 39, N 302, pp. 109 – 119.

9. Escher William J. D., Ecklund E. E. Recent progress in the hydrogen engine. SAE Prepr., 1976, N 760571, 11 p.

10. Escher William J. D., Survey and assesment of contemporary U. S. hydrogen – fueled ICE projcts., Record 10thIntersoc. Energy Convers. Eng. Conf., Newark, Del., 1975, 5 p.

11. Смаль Ф. В., Арсенов Е.Е. Теоретические цикловые характеристики водородного двигателя. – В сб. «Вопросы атомной науки и техники», серия «Атомно – водородная энергетика», вып. 2(3). М., 1977, изд. ИАЭ АН СССР, с. 191 – 193.

12. Billings R. E., Baker N. Ignition parameter of the hydrogen engine. 9th Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf., San Francisco, Calif., 1974, pp. 487 – 492.

13. Применение водорода в качестве топлива для тепловых двигателей. – В сб. «Вопросы атомной науки и техники», серия «Атомно – водородная энергетика», вып. 2(3). М., 1977, изд. ИАЭ АН СССР, с. 52 – 60. Авт.: Подгорный А.Н., Варшавский И. Л., Мищенко А. И., Талда Г. Б.

14. Патент США, кл. F 02в 21/02, №3799124, оп. 26.03.74.

15. Watson H. C., Milkins E.E. Hydrogen and methane – automotive fuels of the future? SAE – Australasia, 3 – 4, 1975, pp. 17 – 19.

16. Karim G. A., Klat S. R. Hydrogen as a fuel in ICE. Mechanical Engineering, 1976, N 4, pp. 34 – 39.

17. Furuhama S., Kimitaka Y. Combustion characteristics of hydrogen fueled spark ignition engine. Bull. JSAE, N 6, 1974, pp. 1 – 10.

18. Stebar R. F., Parks F. B. Emission control with lear operation using hydrogen – supplemented fuel. SAE Pap., N 740187, 1974, p. 1 – 11.

19. Stewart W. F., Edeskuty F. J. Alternative fuels for transportion: hydrogen for the automobile. Mech. Eng., 1974, N 6, pp. 22 – 28.

20. Finegoed J. G. The UCLA hydrogen car: design, construction fnd performance. SAE Trans. N 730507, 1974, pp. 1626 – 1637.

21. Stewart W. F., Edeskuty F. J., Williamson K. D. Operating experience with a liquid hydrogen fueled vehicle. Advances in Criogenic Engineering, 1975, 20, p. 82 – 89.

22. Furuhama S., Hiruma M., Enomoto G. Development of liquid hydrogen car. 1-st World hydrogen Energy Conf., 1976, 3, pp. 27-58.

23. Смаль Ф. В., Зайцев А. В. Водородные автомобили. - «Автомобильный транспорт», 1977, №8, с. 59 – 61.

24. Development hurdles face hydrogen – powered vehicles. Automotive Engineering, 82, 1974, N 3, p. 17.

25. Ronald L. Hydrogen storage in vehicles an operational comparison of alternative prototypes. SAE Prepr., N 760570, 1976, pp. 1 – 9.

Выводы.

На основании выполненного литературного обзора можно сделать следующие выводы:

• водород является экологически чистым топливом, так как при его сгорании образуется только вода;

• при работе на бедных смесях на водородном топливе можно добиться значительного снижения содержания NO_х.;

• широкие возможности водорода как топлива благодаря его характеристикам сгорания позволяют разработать конструкцию двигателя, на котором можно было бы свести к минимуму эмиссии NO_х.

• так как в основе топливных элементов лежит электрохимический процесс, то КПД топливных элементов на смеси водород – воздух, может быть более 85%.