madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1192Research Article2.4.7. Турбомашины и поршневые двигателиВлияние добавок водорода на показатели двигателя, работающего на сжиженном углеводородном газеThe effect of hydrogen additives on the performance of an engine running on liquefied petroleum gasИлюшинДмитрий НиколаевичIlyushinDmitriy N.

ст. преподаватель

senior lecturer

tig@vstu.ruСалыкинЕвгений АлександровичSalykinEvgeniy A.

канд. техн. наук, доц.

Ph.D., Associate Professor

tig@vstu.ruСафаровЭмин Гамза-оглыSafarovEmin G.

аспирант

postgraduate

tig@vstu.ruФедяновЕвгений АлексеевичFedyanovEvgeniy A.

д-р техн. наук, проф.

Dr. Sc., professor

fedyanov@vstu.ruВолгГТУРоссияVSTURussian Federation20232103202301(35)88Copyright © Илюшин Д.Н., Салыкин Е.А., Сафаров Э.Г., Федянов Е.А., 20232023Илюшин Д.Н., Салыкин Е.А., Сафаров Э.Г., Федянов Е.А.Ilyushin D.N., Salykin E.A., Safarov E.G., Fedyanov E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1192

Экспериментально исследовано влияние малых добавок свободного водорода на топливную экономичность и экологические характеристики автомобильного двигателя, работающего на сжиженном углеводородном газе. Двигатель ВАЗ-11194, установленный на испытательном стенде, был оснащен газобаллонным оборудованием с распределенным впрыском сжиженного газа в ветви впускного коллектора. Водород подавался во впускной тракт двигателя перед воздушным фильтром.  Влияние добавок водорода на протекание процесса сгорания проанализировано на основе данных индицирования, выполненного с помощью датчиков-свечей фирмы Кистлер. Содержание оксида углерода и несгоревших углеводородов в отработавших газов измерялось газоанализатором АСКОН-02. 

Проведенные опыты показали, что так же как в двигателях, работающих на бензине или природном газе, малые добавки водорода слабо влияют на расход топлива и приводят главным образом к снижению выбросов токсичных компонентов с продуктами сгорания.  Наиболее существенно добавки водорода влияют на содержание в отработавших газах двигателя оксида углерода. Наличие в топливовоздушной смеси свободного водорода, обладающего высокой химической активностью, отражается на кинетике химических реакций, протекающих при горении топлива, в том числе на кинетике реакций диссоциации. Снижение при добавке свободного водорода концентрации в продуктах сгорания несгоревших углеводородов связано, в значительной мере, с уменьшением в камере сгорания двигателя объема зон гашения пламени.

The effect of small additions of free hydrogen on the fuel efficiency and environmental characteristics of an automobile engine running on liquefied hydrocarbon gas has been experimentally studied. The VAZ-11194 engine, in-stalled on the test bench, was equipped with gas-balloon equipment with distributed injection of liquefied gas into the intake manifold branch. Hydrogen was supplied to the engine intake tract in front of the air filter. The influence of hydrogen additions on the course of the combustion process is analyzed on the basis of indexing data performed using Kistler candle sensors. The content of carbon monoxide and unburned hydrocarbons in the exhaust gases was measured with an ASCON-02 gas analyzer. Experiments have shown that, just as in engines running on gasoline or natural gas, small additions of hydrogen have little effect on fuel consumption and lead mainly to a reduction in emissions of toxic components with combustion products. Hydrogen additives most significantly affect the content of carbon monoxide in the exhaust gases of an engine. The presence of free hydrogen in the air-fuel mixture, which has a high chemical activity, is reflected in the kinetics of chemical reactions occurring during fuel combustion, including the kinetics of dissociation reactions. The decrease in the concentration of unburned hydrocarbons in the combustion products with the addition of free hydrogen is associated, to a large extent, with a decrease in the volume of flame extinguishing zones in the combustion chamber of the engine.

сжиженный углеводородный газпропан-бутандобавки водородатоксичность отработавших газовliquefied hydrocarbon gaspropane-butanehydrogen addi-tivesexhaust gas toxicityReferencesБортников, Л.Н. Активация горения углеводородных топлив водородом / Л.Н. Бортников, М.М. Русаков, Р.Э. Петров // Вектор науки ТГУ. – 2012. – №4. – С. 137–140.Bortnikov L. N. Rusakov M. M., Petrov R. J. Vektor nauki TGU, Tolyatti, 2012, №4, pp. 137–140.Асоян, А.Р. Применение водорода в двигателях внутреннего сгорания / А.Р. Асоян, И.К. Данилов, И.А. Асоян, Г.М. Полищук // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. – 2020. – № 21 (1). – С. 14–19.Asojan,A. R., Danilov I. K., Asojan I. A., Polishhuk G. M. Vestnik RUDN. Serija: Inzhenernye issledovanija, Moscow, 2020, № 21 (1), pp. 14–19.Бортников, Л.Н. Особенности горения бензоводородовоздушной смеси в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания и определение оптимального соотношения бензин-водород / Л.Н. Бортников // Физика горения и взрыва. – 2007. – Т. 43. – №. 4. – С. 8–14.Bortnikov L. N. Fizika goreniya i vzryva, 2007, T. 43, №. 4, pp. 8–14.Пилипенко, С.О. Обзор зарубежных исследований по использованию водорода в качестве экологически чистого топлива в двигателях внутреннего сгорания / С.О Пилипенко // Проблемы машиностроения. – 2015. – Т. 181. – № 1. – С. 73–78.Pilipenko S. O. Problemy mashinostroeniya, 2015, T. 181, № 1, pp. 73–78.Федянов, Е.А. Влияние добавок свободного водорода на экологические показатели роторно-поршневого двигателя / Е.А. Федянов, Ю.В. Левин, С.Н. Шумский, Е.А. Захаров // Двигателестроение. – 2018. – № 2 (272). – С. 35–38.Fedyanov E. A., Levin J. V., Shumskiy S. N., Zaharov E. A. Dvigatelestroenie, 2018, № 2 (272), pp. 35–38.An experimental investigation of hydrogen-enriched gasoline in a Wankel rotary engine / F. Amrouche, P. Erickson, J. Park, S. Varnhagen // International Journal of Hydrogen Energy. – 2014. – T. 39 – P. 8525–8534.Amrouche F., Erickson P., Park J., Varnhagen S. International Journal of Hydrogen Energy, 2014, T. 39, pp. 8525–8534.Бахмутов, С.В. Термохимическая регенерация энергии отработавших газов автомобильного двигателя / С.В. Бахумутов, В.М. Фомин, Д.В. Аппелинский // Известия МГТУ «МАМИ». – 2012. – №14 (403). – С. 38–46.Bahumutov S. V., Fomin V. M., Appelinskiy D. V. Izvestiya MGTU «MAMI», Moscow, 2012, №14 (403), pp. 38–46.Кирилов, В.А. Термохимическое преобразование топлив в водородсодержащий газ за счет рекуперированного тепла двигателей внутреннего сгорания / В.А. Кирилов, А.Б. Шигаров, Н.А. Кузин // Теоретические основы химической технологии. – 2013. – №5 (47). – С. 503–517.Kirilov V. A., Shigarov A. B., Kuzin N. A. Teoreticheskie osnovy himicheskoj tehnologii, 2013, №5 (47), pp. 503–517.Kirillov V., Sobyanin V., Kuzin N. Synthesis gas generation on-board a vehicle: Development and results of testing. – International journal of hydrogen energy, 2012.– №37.Kirillov V., Sobyanin V., Kuzin N. International journal of hydrogen energy, 2012, №37.Захаров, Е.А. Интенсификация процессов воспламенения и сгорания смеси при их искровом зажигании: монография / Е.А. Захаров В.З. Гибадуллин, Е.А. Федянов, С.Н. Шумский. – Волгоград, 2017. – 206 с.Zaharov, E. A., Gibadulin V.Z., Fedyanov E.A., Shumskiy S.N. Intensifikacija processov vosplamenenija i sgoranija smesi pri ih iskrovom zazhiganii: monografija, Volgograd, 2017. pp. 206.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.