в цій області відрізняються широким спектром варіантів використання водню для двигунів зовнішнього і внутрішнього сумішоутворення, при використанні водню як присадки, частково заміщаючи паливо воднем, і роботі двигуна тільки на водні.
Великий перелік досліджень визначає необхідність їх систематизації та критичного аналізу. Використання водню відомо в двигунах, що працюють на традиційних паливах нафтового походження, а також у поєднанні з альтернативними паливами. Так, наприклад, зі спиртами (етиловий, метиловий) або з природним газом. Можливе використання водню в поєднанні з синтетичними паливо, мазут та іншими паливами.
Дослідження цієї області відомі як для бензинових двигунів, так і для дизелів, а також для інших типів двигунів. Деякі автори робіт цієї тематики вважають, що водень є неминучістю і необхідно краще підготуватися до зустрічі з цією неминучістю.
Відмінною особливістю водню є його високі енергетичні показники, унікальні кінетичні характеристики, екологічна чистота і практично необмежена сировинна база. За масовою енергоємності водень перевершує традиційні вуглеводневі палива в 2,5-3 рази, спирти - в 5-6 разів, аміак - в 7 разів.
Якісне вплив на робочий процес ДВС водню визначається, насамперед, його властивостями. Він має більш високу дифузійної здатністю, більшою швидкістю згоряння, широкими межами запалення. Енергія запалення водню на порядок менше, ніж у вуглеводневих палив. Реальний робочий цикл визначає більш високий ступінь досконалості робочого процесу ДВС, кращі показники економічності та токсичності.
Щоб пристосувати існуючі конструкції поршневих ДВС, бензинових і дизелів до роботи на водні, як основному паливі, необхідні певні зміни, в першу чергу - конструкції топливоподающей системи. Відомо, що застосування зовнішнього сумішоутворення призводить до зменшення наповнення двигуна свіжим окислювачем, а значить і зниження потужності до 40%, через низької щільності і високої летючості водню. При використанні внутрішнього сумішоутворення картина змінюється, енергоємність заряду водневого дизеля може зростати до 12%, або може бути забезпечена на рівні, відповідному роботі дизеля на традиційному вуглеводневому дизельному паливі. Особливості організації робочого процесу водневого двигуна визначаються властивостями воднево-повітряної суміші, а саме: межами запалення, температурою та енергією займання, швидкістю поширення фронту полум'я, відстанню гасіння полум'я.
Практично у всіх відомих дослідженнях робочого процесу водневого двигуна відзначається важкоконтрольованих займання воднево-повітряної суміші. Вплив на передчасне займання шляхом подачі води у впускний трубопровід або шляхом уприскування «холодного» водню досліджені і дають позитивні результати.
Залишкові гази і гарячі точки камери згоряння інтенсифікують передчасне займання воднево-повітряної суміші. Ця обставина вимагає додаткових заходів щодо попередження неконтрольованого займання. У той же час, низька енергія займання в широких межах коефіцієнта надлишку повітря дозволяє використовувати існуючі системи запалювання при перекладі двигунів на водень.
Самовоспламенение воднево-повітряної суміші в циліндрі двигуна при ступені стиснення, відповідної дизелям, не відбувається. Для самозаймання цієї суміші необхідно забезпечити температуру кінця стиснення не менше 1023К. Можливо, займання повітряної суміші від запальної порції вуглеводневого палива, за рахунок збільшення температури кінця стиснення застосуванням наддуву або підігрівом на впуску повітряного заряду.
Водень як паливо для дизелів характеризується великою швидкістю поширення фронту полум'я. Ця швидкість може перевищувати 200 м/с і викликати виникнення хвилі тиску, що переміщається в камері згоряння зі швидкістю понад 600 м/с. Висока швидкість згоряння воднево-повітряних сумішей, з одного боку, повинна надавати позитивний вплив на підвищення ефективності робочого процесу, з іншого боку, цим зумовлюються високі значення максимального тиску і температури циклу, більш висока жорсткість робочого процесу водневого двигуна. Підвищення максимального тиску циклу спричиняє зниження моторесурсу двигуна, а підвищення максимальної температури призводить до інтенсивного утворення оксидів азоту. Можливе зниження максимального тиску за рахунок дефорсірованія двигуна або спалювання водню в міру його подачі в циліндр на такті робочого ходу. Зниження емісії окислів азоту до незначного рівня можливо шляхом збіднення робочої суміші або шляхом використання води, яка подається у впускний трубопровід. Так, при а gt; 1,8 емісія оксидів азоту практично відсутня. При подачі води по масі в 8 разів більше, ніж водню, емісія оксидів азоту знижується в 8 ... 10 разів.
Проблеми в Росії переходу транспорту на інші види п...
