VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

На сегодняшний день основной силовой агрегат автомобиля это двигатель внутреннего сгорания, который всё чаще и чаще подвергается различным модификациям, так как современные экологические стандарты, нормы топлива и условия езды диктуют свои условия.

Практически все автоконцерны решают три главных вопроса. Как максимально дешево продлить ресурс ДВС, как сделать автомобиль максимально экологичным, и как сделать автомобиль максимально экономичным. Решения находятся, но на сегодняшний день они достаточно сложны и не все идеи человек сможет принять по экономическим или моральным соображениям.

Решением проблемы является модифицирование двигателя внутреннего сгорания путём установки катализатора горения топлива. Он представляет собой электролизер для выделения гремучего газа, который поступает в цилиндры через впускной коллектор, обеспечивая этим максимально эффективное горение основного топлива (бензин, дизельное топливо, метан, бутан).

Рассмотрим патент РФ 2044151 [1]. Целью данного изобретения является устранение проблем, которые были описаны выше. Предлагаемый способ получения кислородоводородной газовой смеси в электролизере заключается в том, что в электролит помещают группу из нескольких электродов (вертикально расположенных) и обеспечивают их изолирование друг от друга посредством дистанционных герметичных рамок с образованием электролизных ячеек; к крайним электродам в группе прикладывают разность потенциалов от выпрямительного блока питания., рис. 1.

Рис. 1. Электролизер

1- Электролит, 2- Электролизная ячейка, 3- Электрод, 4- Прокладка, 5- Напорная ёмкость 6- Патрубок подпитки воды, 7- Гидрозатвор, 8- Газовый канал, 9- Патрубок потребителя, 10,11- Циркуляционные отверстия, 12,13- Основные электроды, 14- Источник тока

В качестве электролита применяют водный раствор NaOH с концентрацией в пределах 17,5-25,5% расстояние между соседними электродами задают в интервале 3-5 мм, а разность потенциалов между электродами обеспечивают 1,85-2,15 В с поддержанием плотности тока на электродах не превышающей 0,03 А/см2. В результате падение напряжения в электролизной ячейке, в среднем составляющее 2 В (способ получения кислородно-водородной газовой смеси и устройство для его осуществления, патент № 2044151 2 В), и плотность тока позволили добиться оптимального режима в процессе протекания электролиза раствора.

При эксплуатации устройства на автомобиле "Нива" получена экономия топлива на 12-14% при пользовании сжиженным газом и порядка 10% при езде на бензине. Предложенное устройство более компактно, имеет меньший вес и стоимость по сравнению с известными устройствами. Опытный образец прошел испытания на автомобиле "Нива". Габариты этого образца 100х200х200 мм, причем общая сила тока в электролизере 20 А; напряжение бортовой сети равно 12-14 В.

Рассмотрим ещё один патент RU 2123121 [2] Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик путем сокращения расхода топлива за счет обеднения смеси, рис. 2.

Рис. 2 «Способ работы двигателя внутреннего сгорания»

Электролизер 1, подсоединенный к электрической сети транспортного средства, трубопроводы водорода 2 и кислорода 3, канал подвода водорода 4, клапан 5, размещенный в стенке воздушного трубопровода 6, и выпускной трубопровод 7. Трубопровод 2 сообщает водородную камеру электролизера 1 с каналом 4. Трубопровод 3 сообщает кислородную камеру электролизера с выпускным трубопроводом 7. Клапан 5 сообщает впускной трубопровод 6 с атмосферой.

Он достигается тем, что в способе работы двигателя внутреннего сгорания, включающем подачу в камеру сгорания топливо-воздушной смеси, ее сжатие, подвод водорода в зону электродов свечи зажигания импульсом, согласованным по времени с искровым разрядом, и воспламенение, подвод водорода в зону электродов свечи зажигания осуществляют при нагрузке двигателя, не превышающей 2/3 максимальной нагрузки, отношение массы подводимого водорода к массе топлива возрастает с уменьшением нагрузки, причем указанное соотношение не превышает величины 0,001 на режиме 2/3 максимальной нагрузки и величины 0,015 на холостом ходу.

Также стоит рассмотреть возможность впрыска гремучего газа в топливную рампу ДВС вместо бензина. Таким образом, мы полностью сменим вид топлива на более чистый и экологичный. Вместо выхлопных газов, содержащих CO2, выделяемые при сгорании бензина будет выделяться обыкновенная вода. Двигатель не будет подвергаться налету сажи, ресурс автомобильного масла будет значительно большим. И самое главное расчётная мощность должна быть в три раза больше, так как у водорода удельная теплота сгорания в три раза выше, чем у бензина.

Единственная проблема реализации этой схемы состоит в том, что водород крайне неустойчив к детонации, а также очень текуч. Но на сегодняшний день эту проблему можно решить путём снижения степени сжатия топливно-воздушной смеси, смещения угла опережения зажигания на самое позднее значение, а также путём установки современных фитингов и соединений.

Такая схема была реализована ещё во времена блокады Ленинграда. Водород внедрили в двигатель автомобиля ГАЗ-ААА, её предложил Борис Шелищ. Двигатели показывали только положительные результаты. Их устанавливали в помещениях, где они работали в штатном режиме без риска отравиться выхлопными газами.

Проблема альтернативной энергетики на сегодняшний день очень актуальна. Использование такой схемы, позволяет перейти на абсолютно чистый вид топлива. Тем самым снизив степень загрязнения двигателем внутреннего сгорания окружающей среды до минимума, а также, за счёт экономии топлива возродить эпоху объёмистых двигателей V8 и окончательно отказаться от автомобилей с гибридными моторами.

Список использованных источников:

1. Авторское свидетельство РФ 2044151. [Электронный ресурс] – Режим

доступа: http://www.freepatent.ru/

2. Авторское свидетельство РФ 2123121. [Электронный ресурс] – Режим

доступа: http://www.freepatent.ru/

Код для цитирования: Скопировать