Сутегі бар іштен жанатын қозғалтқыш - Hydrogen internal combustion engine vehicle

А сутегіне арналған толтырғыш мойны БМВ, Автовидение мұражайы, Altlußheim, Германия
Сұйық сутегіне арналған бак Линде, Автовидение мұражайы, Altlußheim, Германия
BMW сутегі7
RX-8 айналмалы сутегі
BMW H2R
Musashi 9 сұйық сутегі жүк көлігі

A ішкі жану қозғалтқышының сутегі құралы (HICEV) - түрі сутегі көлігі пайдалану арқылы ішкі жану қозғалтқышы.[1] Ішкі жану қозғалтқышы бар сутегі машиналары сутектен өзгеше жанармай жасушалары бар көліктер (қайсысын қолданады электрохимиялық жанудан гөрі сутекті пайдалану). Оның орнына сутегі іштен жану қозғалтқышы жай а өзгертілген нұсқа бензинмен жүретін дәстүрлі ішкі жану қозғалтқышының.[2][3]

Тарих

Франсуа Исаак де Риваз 1806 жылы жасалған De Rivaz қозғалтқышы, а жұмыс істейтін алғашқы ішкі жану қозғалтқышы сутегі / оттегі қоспасы.[4] Этьен Ленуар өндірді Гиппомобиль 1863 ж. Пол Дигес 1970 жылы жанармаймен жүретін қозғалтқыштың сутегімен жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін ішкі жану қозғалтқыштарының модификациясын патенттеді.[5]

Токио қалалық университеті ішкі жану қозғалтқыштарын 1970 жылдан бастап дамытып келеді.[6] Жақында олар сутегімен жанатын автобусты жасады[7] және жүк көлігі.

Мазда дамыды Wankel қозғалтқыштары сутекті жағатын Ванкель және поршеньді қозғалтқыштар сияқты ICE (ішкі жану қозғалтқышы) қолданудың артықшылығы мынада, өндіріс үшін қайта суыту құны едәуір төмен. Қолданыстағы ICE технологиясын отын элементтері әлі шешілмеген мәселелерді шешу үшін қолдануға болады, мысалы, салқын ауа райында.

2005 - 2007 жылдар аралығында, БМВ атты сәнді автокөлігін сынап көрді BMW сутегі 7, ICE сутегінен қуат алады, ол сынақтарда 301 км / сағ (187 миль / сағ) жетті.[дәйексөз қажет ] Осы тұжырымдамалардың кем дегенде екеуі жасалған.[дәйексөз қажет ]

HICE жүк көтергіш машиналары көрсетілді [8] ішінен жанатын қозғалтқыштардың дизельдеріне негізделген тікелей инъекция.[9]

2000 жылы а Шелби Кобра Джеймс В.Хеффел (сол кездегі бас инженер) басқарған жобада сутегімен жұмыс істеуге ауыстырылды Калифорния университеті, Риверсайд CE-CERT). Сутегі конверсиясы ток соғуға қабілетті көлік құралын жасау мақсатында жасалды жер жылдамдығының рекорды сутегімен жүретін көліктерге арналған.[10][11][12] Ол құрметті 108,16 миль / с жылдамдыққа қол жеткізіп, сутекпен жүретін көліктердің әлемдік рекордын 0,1 миль / сағ жоғалтты.[13]

Alset GmbH автокөлікке бензин мен сутегі отынын жеке немесе бір мезгілде бірге пайдалануға мүмкіндік беретін гибридті сутегі жүйесін жасады ішкі жану қозғалтқышы. Бұл технология қолданылды Aston Martin Rapide S кезінде 24 сағат Нюрбургринг жарыс. Rapide S - бұл жарысты сутегі технологиясымен аяқтаған алғашқы көлік.[14]

Нөлдік шығарындылар

The жану сутегі оттегімен бірге өндіріледі су буы оның жалғыз өнімі ретінде:

2H2 + O2 → 2H2O

Қайта, жану керосин, бензин, дизель немесе ауамен табиғи газ сияқты жоғары температурада жанатын отындар азот оксидтерін өндіре алады, ЖОҚх.

Сутектің жанармай диапазоны басқа жанармаймен салыстырғанда кең. Нәтижесінде оны жану-ауа қоспаларының кең ауқымында ішкі жану қозғалтқышында жағуға болады. Мұндағы артықшылығы, ол отын-ауа қоспасы болуы мүмкін. Мұндай қоспасы отынның мөлшері берілген ауамен жану үшін қажет теориялық, стехиометриялық немесе химиялық тұрғыдан идеалды мөлшерден аз болатын қоспалар болып табылады, содан кейін отын үнемдеу үлкен болады және жану реакциясы толығымен жүреді. Сондай-ақ, жану температурасы әдетте төменірек болады, бұл ластаушы заттардың (азот оксидтері, ...) шығатын бөлігін азайтады.[15]

The Еуропалық шығарындылар стандарттары шығарындыларын өлшеу көміртегі тотығы, көмірсутегі, метан емес көмірсутектер, азот оксидтері (NOx), атмосфералық бөлшектер, және бөлшектер сандары.

Л.М.Дастың мақаласына сәйкес, сутектің ішкі жануы CO, CO2, SO2, HC немесе PM шығарындыларын тудырмайды.[16][17] Ол оны «шығарындылардың нөлдік деңгейіне жақын» деп сипаттайды.

Сутегі қозғалтқышын 1976 жылы мүмкін болатын шығарындылардың көп мөлшерін баптау 1976 жылдан бастап тұтынылатын бензин қозғалтқыштарымен салыстыруға болатын шығарындыларға әкелді.[дәйексөз қажет ] [18] Қазіргі заманғы қозғалтқыштар жиі жабдықталған пайдаланылған газдың рециркуляциясы және бұл технология сутегіге NOx шығарындылары жағынан да пайдалы.[19]

EGR елемеу кезіндегі теңдеу:

H2 + O2 + N2 → H2O + ЖОҚх [20]

Қолданыстағы қозғалтқыштарды бейімдеу

ICE сутегі мен дәстүрлі бензин қозғалтқышының арасындағы айырмашылықтар қатайтылған клапандар және клапан орындықтары, күшті байланыстырушы шыбықтар платина емес ұшқын, жоғары кернеу тұтану катушкасы, жанармай инжекторлары сұйықтықтың орнына газға арналған, үлкенірек иінді біліктің демпфері, күшті бас тығыздағыш өзгертілген материал (үшін супер зарядтағыш ) қабылдау коллекторы, оң қысым супер зарядтағыш және жоғары температура мотор майы. Барлық модификация бензин қозғалтқышының ағымдағы құнын шамамен бес есе (1,5) құрайды.[21] Бұл сутегі қозғалтқыштары отынды бензин қозғалтқыштарымен бірдей күйдіреді.

Сутегі қозғалтқышынан қуаттың теориялық максимумы тәуелді ауа / отын қатынасы және қолданылатын отын бүрку әдісі. The стехиометриялық ауа / отын қатынасы сутегі үшін 34: 1 құрайды. Бұл ауа / отын қатынасында сутек жану камерасының 29% ығыстырады, ал ауаға тек 71% кетеді. Нәтижесінде бұл қоспаның энергетикалық құрамы жанармай бензин болғаннан гөрі аз болады. Екеуінен бастап карбюраторлы және портты айдау жанармай камерасына кірер алдында отын мен ауаны араластыратын әдістер, бұл жүйелер максималды теориялық қуатты бензин қозғалтқыштарының шамамен 85% -ына дейін шектейді. Үшін тікелей инъекция қондырғы клапаны жабылғаннан кейін отынды ауамен араластыратын жүйелер (демек, жану камерасында 100% ауа болады), қозғалтқыштың максималды шығысы бензин қозғалтқыштарына қарағанда шамамен 15% жоғары болуы мүмкін.

Демек, отынның есептелуіне байланысты, егер стехиометриялық ауа / отын қатынасы қолданылса, сутегі қозғалтқышы үшін максималды шығыс бензинге қарағанда 15% жоғары немесе 15% -ға аз болуы мүмкін. Алайда ауа / отынның стехиометриялық арақатынасында жану температурасы өте жоғары және нәтижесінде ол үлкен мөлшерде пайда болады. азот оксидтері (NOx), бұл а ластаушы критерийлер. Сутегін пайдаланудың себептерінің бірі аз шығарындылар болғандықтан, сутегі қозғалтқыштары әдетте стехиометриялық ауа / отын қатынасында жұмыс істемейді.

Әдетте сутегі қозғалтқыштары толығымен жану үшін теориялық қажеттіліктен шамамен екі есе көп ауаны пайдалануға арналған, ауа мен отынның осындай қатынасында NOx түзілуі нөлге дейін азаяды. Өкінішке орай, бұл қуаттылықты ұқсас көлемдегі бензин қозғалтқышының жартысына дейін азайтады. Қуатты жоғалту үшін, сутегі қозғалтқыштары, әдетте, бензин қозғалтқыштарына қарағанда үлкенірек болады және / немесе турбокомпрессорлармен немесе супер зарядтағыштармен жабдықталған. [22]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «INL-сутегі іштен жанатын қозғалтқыш машиналары». Архивтелген түпнұсқа 2004-10-15 жж. Алынған 2008-12-17.
  2. ^ «Ішкі жану қозғалтқыштарында сутекті қолдану» (PDF). АҚШ Энергетика министрлігі. Желтоқсан 2001. Алынған 25 шілде 2017. Бұл мақалада осы қайнар көздегі мәтін енгізілген қоғамдық домен.
  3. ^ Сутегімен жанатын қозғалтқыштар; 5 бөлімін қараңыз
  4. ^ Эккерман, Эрик (2001). Автокөліктің дүниежүзілік тарихы. Warrendale, PA: Автокөлік инженерлері қоғамы. ISBN  0-7680-0800-X.
  5. ^ АҚШ 3844262 
  6. ^ Фурухама, Шоуичи (1978). Халықаралық сутегі энергиясы журналы 3 том, 1978 жылғы 1-шығарылым, 61–81 беттер.
  7. ^ TCU жасаған сутегі отыны ICE Bus
  8. ^ «Linde X39». Архивтелген түпнұсқа 2008-10-06. Алынған 2008-12-17.
  9. ^ HyICE[тұрақты өлі сілтеме ]
  10. ^ [https://doi.org/10.4271/2001-01-2530 Хеффел, Дж., Джонсон, Д. және Шелби, К., «Сутектік Шелби Кобра: Көлік құралын түрлендіру», SAE Техникалық құжаты 2001-01-2530, 2001
  11. ^ Сутегі отынымен жанатын қозғалтқыштың дизайны және сынағы
  12. ^ Сутегімен жұмыс жасайтын Shelby Cobra: көлік құралын түрлендіру
  13. ^ UCR сутегіден жұмыс істейтін Shelby Cobra-ны жылдамдыққа сынап көреді
  14. ^ де Паула, Мэттью. «Астон Мартин гибридтерге қарағанда сутекті, ең аз дегенде, қолдайды». Forbes. Forbes баспасы.
  15. ^ Ішкі жану қозғалтқыштарында сутекті қолдану
  16. ^ Үндістандағы сутегі машиналары және жанармай құю инфрақұрылымы
  17. ^ L. M. DAS, ГИДРОГЕНДІК ОПЕРАЦИЯЛЫҚ ҚЫЗМЕТТЕР ЖҮЙЕСІНІҢ ЭКЗОЗДЫҚ ТҮСІНДІРУІНІҢ МҮНЕЗДІЛІГІ: ЛАСТАНДЫРУШЫЛАРДЫҢ ТАБИҒАТЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ БАСҚАРУ ӘДІСТЕРІ Int. J. сутегі энергетикасы Vol. 16, No 11, 765-775 б., 1991 ж
  18. ^ П.К.Т. De Boera, W.J. McLeana және H.S. Хомана (1976). «Сутегімен жұмыс жасайтын ішкі жану қозғалтқыштарының өнімділігі және шығарындылары». Сутегі энергиясының халықаралық журналы. 1 (2): 153–172. дои:10.1016/0360-3199(76)90068-9.
  19. ^ Шығарылатын газдың рециркуляциясын қолдана отырып, 1500 айн / мин жылдамдықпен сутекпен жанатын ішкі жану қозғалтқышына арналған NOx шығарындылары мен өнімділігі
  20. ^ Ішкі жану қозғалтқыштарында сутекті қолдану Мұрағатталды 2011-09-05 сағ Wayback Machine
  21. ^ ICE бензинін ICE сутегіне айналдыру
  22. ^ Ішкі жану қозғалтқыштарында сутекті қолдану Мұрағатталды 2011-09-05 сағ Wayback Machine
  23. ^ http://www.autointell.com/News-2001/October-2001/October-2001-1/October-03-01-p9.htm

Сыртқы сілтемелер