1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В качестве примера на рис. 4,19 приведена диаграмма оптимальной добавки (смеси М75), обеспечивающей бездетонационную работу двигателя ЗМЗ-24Д на бензине А-76 взамен АИ-93. Учитывая нелинейный характер полученных функциональных зависимостей, для обеспечения точной дозы добавки наиболее эффективно использование электронных устройств впрыска с микропроцессорным блоком управления и дозирующими электромагнитными клапанами.
В табл. 4.8 приведены результаты сравнительных испытаний двухтопливного автомобиля ЗИЛ-130 на топливную экономичность при использовании в качестве антидетонационных добавок водно-метанольной смеси ВМС-75 и водно-этанольной ВЭС-65. Как видно, двухтопливное питание экономит 8 — 9о/о бензина, при этом обеспечивается бездетонационная работа .двигателя на бензине А-66 взамен А-76. Энергетическую эффективность двухтоплнвного питания иллюстрирует рис, 4,20.
При использовании углеводородных добавок удельный расход энергии (суммарный) близок к таковому для товарного бензина. В то же время более эффективное сгорание кислородсодержащих добавок улучшает энергетическую экономичность двигателя. Анализ проб воздуха и отработавших газов при испытаниях двухтопливных автомобилей на смеси ВМС-75 показал, что для всех контрольных параметров концентрации метанола и его продуктов сгорания находятся ниже действующих норм (1 — концентрация вредных веществ при движении автомобиля, 11 . то же при работе на холостом ходу, мг/м'): Норма, г н ие болое Метавол 0,84~0,08 1,57~0,1! 5,0 Формальдегид 0,09~0,005 0„1~0,003 0,5 Углеводороды 12,6~1,39 1?,3~1,75 100 Согласно расчетам, годовой экономический эффект от перевода грузовых и легковых автомобилей на двухтопливное питание при использовании смесей типа ВМС-75 составляет 170 81 7! 74 77 30 3? ЗБ ?9 47 длин' 0?» 200 — 250 руб.
на 1 автомобиль 1165). При этом показатели экономической эффективности в основном зависят от расхода и стоимости добавки, 4.7. ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВА Интерес к водороду как моторному топливу обусловлен его высокими энергетическими показателями, отсутствием вредных веществ в продуктах сгорания и, главное, — практически неограниченной сырьевой базой. Водород характеризуется наиболее высокими энергомассовыми показателями среди химических топлив.
Низшая теплота сгорания молекулярного водорода (с образованием водяного пара) составляет 241,9 МДж/ /моль, что соответствует 120 МДж/кг. В то же время из-за низкой плотности водород по объемной теплопроизводительности Таблица 4.8. Показатели топливной экономичности автомобиля ЗИЛ-130 по ГОСТ 20306 — 85 Расход топлива в магистральном цикле Расход топлива в городском цикле -и в ни ок и о* х .
о Топливнал система 'и и и а "8 о к а и а он и ом ео н и зс м8 ем и и "8 Одпотопливная: бензин А-76 Двухтоплнвная: бензин А-66+ ВМС-75 бензин А-66+ВЭС-65 43,2 — — 36,6 39,5 5,6 8,6 33,6 4,5 8,2 39,4 5,8 8,8 33,5 4,7 8;5 17! Рнс, 4.19. Зависимость расхода антидетонационной добавки Олдд от углаоткрытия дросселя ф и частоты вращения и при работе на бензине А-76 взамен АИ-93 уступает большинству жидких и газообразных топлив.
Теплота сгорания 1 м' стехиометрической водородно-воздушной смеси составляет 2992 кДж/мз, что на 15 — 20% меньше по сравнению с бензином и спиртами, и является основной причиной снижения мощности двигателя при переводе на водород. С воздухом водород устойчиво воспламеняется в широком диапазоне концентраций — вплоть до я=10. Столь низкий предел воспламенения обеспечивает работу водородного двигателя на всех скоростных режимах в широком диапазоне изменения составов смеси: от а=0,2 до я=5,0.
В связи с этим мощность водородного двигателя может изменяться качественным регулированием, при котором уменьшаются потери двигателя, а его к. п.д. при частичных нагрузках увеличивается на 25— 50% [165]. 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 стехиометрических смесях примерно в 3 раза выше по сравнению с бензиновым аналогом.
При обеднении смеси скорость снижается и при я=1,9 достигает значений, соответствующих при работе на стехиометрических бензино-воздушных смесях [167]. Детонационно-подобные явления, характерные для работы двигатели на водороде, изучены недостаточно. Согласно большинству данных, водород начинает детонировать при степенях сжатии в=6 в широком диапазоне а.
В то же время очистка камеры сгорания (удаление нагара и выступающих кромок, шлифовка поверхности) позволяет осуществить работу на водороде прн е, близких к 1О, и стехиометрических топливных смесих [168]. По данным [1691, критическая степень сжатия при стехиометрическом составе водородно-воздушных смесей не превышает 4,7, что соответствует октановому числу по исследовательскому методу 46, в то время как при а=з,б она достигает 9,4 и октановое число — 114. Таким образом, при достаточном обеднении смеси возможна бездетопационная работа водородного двигателя в широком диапазоне степеней сжатия. Состав отработавших газов водородного двигателя существенно отличается от состава газов бензинового двигатели внутреннего сгорания в основном за счет отсутствия углерода в топливе.
Тем не менее в отработавших газах водородного двигателя присутствует незначительное количество СО и [СН], наличие которых обусловлено выгораннем углеводородных смазок, попадающих в камеру сгорания (рис. 4.21). Максимальный выброс оксидов азота вследствие более высоких температур сгорания водорода примерно вдвое превышает выбросы НО, бензиновым двигателем, С обеднением смеси выбросы оксидов азота у водородного двигателя быстро снижаются и при я=1,8 практически отсутствуют.
Добавка к водородному 172 Епглм! Пвкн 1впп ип 12ПП 1ваП впп 4П ВП 67 гв ВП я кнут Рис. 4.20. Изменение удельного расхода энергии Е при работе автомобиля ЗИЛ-1ЗО с однотопливной (1) и двухтопливной (2, В) системами питания: ! — бсизна А-76; т — бсазва А-66+кеслсрсдсзхержащас добавки; 3 — бевзвв А-66+угле. водсродвые добавки топливу воды позволяет резко снизить выбросы оксидов азота без существенных потерь мощности двигателя или ухудшения его к. п.д.
Так, при массовом отношении Нз07Нз=8 выбросы [тО, уменьшаются в среднем в 8 — 10 раз [170]. Высокая реакционная способность водорода приводит кпроскокам пламени во впускной трубопровод, преждевременному воспламенению и жесткому сгоранию топливных смесей. Этих недостатков можно избежать, если модифицировать топливоподщощую систему двигателя.
В настоящее время для подачи водорода в двигатель применяют следующие способы: впрыск во впускной трубопровод; модифицированный карбюратор (как в системах питании пропан-бутановыми и природнымн газами), индивидуальное дозирование водорода во впускной клапан каждого цилиндра; непосредственный выпрыск под высоким давлением в камеру сгорания. Первые два варианта обеспечивают устойчивую работу двигателя только при частичной рециркуляции отработавших газов или добавке воды к топливной смеси. Частичная рециркуляция отработавших газов предотвращает проскок пламениза счет разбавления заряда инертными компонентами и смягчает сгорание при работе двигателя на богатых водородно-воздушных смесях.
В то же время благодаря снижению максимальных цикловых температур выбросы [к[0» уменьшаются. Количество рециркулируемых газов не превышает 10 — 20676 от поступающей в двигатель топливной смеси, однако любая степень рециркуляции ведет к дополнительному снижению наполнения цилиндра. В отличие от рециркуляции впрыск воды или бензина (обычно во впускной патрубок) не ухудшает наполнения. с 173 00 (а (т;,4(Б Ох Ф.с>) уа Рис. 4.21. Состав отработавших газов водородного двигателя; >, Ы вЂ” границы устаачивва работы аа водороде; >>> — аижиак траиица работы иа иаесктаке; — беааии; водород 70 [сН); СО, !а г)йг.т! Предпочтительнее организовать впрыск водорода непосредственно в камеру сгораПрн этом полностью исключаются проскоки пламени во впускном трубопроводе, а ко не снижается, но максимальная мощность двигателя не только н может быть повышена на 1Π— 15>Уо.
Одновременно за счет оп- тимального протекания рабочего процесса уровень выбросов ХО„водородного двигателя снижается, а эффективный к.п. повышае . С ется. Согласно экспериментальным данным, пспосре стй к. п, д. венный в средстри " впрыск водорода в одноцилиндровом двигателе п и а=154 и а=2,5 обеспечил повышение его к. п. д. на 55о)о. пени зат няется вы Использование водорода в дизельных двигателях в зна в значительной стерудняется высокнмн температурамн самовоспламенения водоро но- воздушных смесей. П Поэтому для организации устойчивого воспламененн дно- водорода дизели пе еобо р орудуют в двигатели с принудительным зажиганием е ння от свечи нлн переводят на работу по газожидкостному процесс — с вп ыс- ком запальной озы жи подаватьс д идкого топлива (обычно дизельного).
Водород мож ет цнлнн ы. я как совместно с воздухом, так н непосредственны др . Устойчивая работа дизеля на водороде обеспечивается только в узком диапазоне топливных смесей, ограничиваемом пропускамн воспла- менения н детонацией (рнс. 4.22). Основной проблемой использования водорода в качестве моторного топлива является его хранение. Известны следую- щие варианты хранения водорода на автомобиле: в газообраз- ном состоянии (в сжатом виде), в криогенном (сжиженном) состоянии, с использованием промежуточного носителя (жид- кого или твердого).,Наилучшие показатели системы хранения чистого водорода обеспечиваются при его сжижении, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
