Аннотация
Введение 4
1 Использование водорода в поршневых двигателях транспортных
средств 5
1.1 Водород как топливо для дизельных двигателей внутреннего
сгорания 5
1.2 Формирование выбросов в двигателях с воспламенением от
сжатия 7
1.3 Водородно-дизельное двойное топливо 18
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 25
2.1 Тепловой расчет двигателя при работе на дизельном топливе ... 25
2.2 Тепловой расчет дизельного двигателя с добавкой водорода 30
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 36
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 36
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 38
4 Анализ токсичности отработавших газов и эффективных
показателей для дизельного двигателя с добавкой водорода, полученных на виртуальной модели 44
Заключение 55
Список используемых источников 57
Водород является привлекательным альтернативным энергоносителем, который может оставить в прошлом вредные выбросы, глобальное потепление и ненадежность поставок нефти. В текущей работе рассматривается возможность использования водорода в двигателях внутреннего сгорания. Водородные двигатели могут быть внедрены относительно легко как с технологической, так и с экономической точек зрения.
Водород демонстрирует отличительные черты приемлемого безуглеродного топлива. При сгорании водорода не образуются токсичные продукты, такие как углеводороды, монооксид углерода, оксиды серы, органические кислоты или диоксид углерода.
Хорошо известно, что пролитый водород не оказывает вредного воздействия на окружающую среду благодаря своей высокой плавучести и способности к диффузии в воздухе. Водородный поток быстро рассеивается в атмосфере. С другой стороны, пролитый бензин часто создает опасность возгорания, а в некоторых случаях оказался загрязнителем грунтовых вод.
Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду стали доминирующими темами при разработке двигателей внутреннего сгорания. Среди многих стратегий повышения мощности и снижения выбросов дизельных двигателей является частичное смешивание водорода и воздуха в качестве компонентов свежего заряда с образованием чрезвычайно бедной и гомогенной смеси, которая препятствует самовозгоранию, в то время как дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания с использованием обычного системы впрыска топлива.
Поэтому исследование перспектив применения водорода в автомобильных силовых установках является актуальной темой бакалаврской работы.
В бакалаврской работе проведен анализ рабочего процесса дизельного двигателя с добавкой водорода. Получены основные выводы по работе:
1. Добавка водорода повышает интенсивность процесса сгорания, что эффективно сказывается на, возможности снижения токсичности особенно активно по продуктам неполного сгорания и саже.
2. Представленные результаты наглядно показывают, что при обеднении смеси и увеличении доли водорода топлива концентрация оксидов азота несколько увеличивается, при этом концентрация продуктов неполного сгорания и сажи значительно меньше, что говорит о целесообразности на добавки водорода в качестве активатора горения и элемента, снижающего токсичность.
Выводы по первому разделу
Проведённый анализ известных источников показал, перспективность применения водорода в двигателях, с искровым зажиганием. Широкие пределы воспламеняемости позволяют двигателям на водороде работать в условиях качественного регулирования нагрузкой в диапазоне составов смесей от стехиометрического до 5 - 6 по коэффициенту избытка воздуха, что приводит к снижению температуры сгорания и практически к нулевым выбросам токсичных компонентов на режимах низких нагрузок.
Выводы по второму разделу
Проведенные расчеты дизельного двигателя с добавкой водорода и на дизельном топливе, показали улучшение эффективных показателей работы двигателя при переходе с дизельного топлива на альтернативное топливо - дизель с добавкой водорода.
Выводы по 3-му разделу
Переход на альтернативное топливо, двухтопливная работа двигателя, водород подается во впускной трубопровод, а основное топливо многотактным впрыском дизельного топлива - такой цикл позволяет значительно снизить нагрузки на кривошипно-шатунный механизм.
Выводы по 4-му разделу
В ходе стационарного моделирования концепция дизельного двигателя с добавками водорода была оптимизирована для достижения наилучших характеристик и эффективности с учетом реальных ограничений, таких как температура и давление в камере сгорания, и т. д. В результате была получена полная скоростная характеристика двигателя. Представленные результаты наглядно показывают, что при обеднении смеси и увеличении доли водорода топлива концентрация оксидов азота снижается, что говорит о целесообразности на добавки водорода в качестве активатора горения и элемента, снижающего токсичность.
