Обзор технологий применения водорода в двигателях с искровым зажиганием
Аннотация
В статье рассматриваются перспективы использования водорода в качестве экологически чистого топлива для двигателей с искровым зажиганием (ДсИЗ). На основе анализа литературных данных проведено сравнение водородных и бензиновых ДВС. В работе выявлено преимущество водорода по выходной мощности и среднему эффективному давлению, реализуемое за счет перехода на степень сжатия 14,5:1. Это обусловлено высокой температурой самовоспламенения газа (858°C) и его исключительной теплотворной способностью, которая почти в три раза превышает показатели бензина (120 МДж/кг против 44 МДж/кг). Анализ показал более высокий эксергетический КПД водородного ДВС (69,40% против 60,49%) вследствие снижения необратимости. В работе систематизированы основные подходы к адаптации существующих ДВС под водородное топливо: частичная замена бензина или полный переход на водород, а также методы подачи топлива (непосредственный и распределенный впрыск). Особое внимание уделено анализу аномальных явлений, таких как детонация и преждевременное воспламенение, возникающих при работе на водороде, и рассмотрены преимущества использования обедненных смесей для их минимизации. Рассмотрен патент компании Toyota, предлагающий использование впрыскивания воды для минимизации эмиссии оксидов азота (NOx) и оптимизации термодинамического КПД установки. В работе приведен подробный анализ двух конфигураций водородных двигателей, оснащенных системами рециркуляции ОГ (EGR). Кроме того, представлена принципиальная архитектура экспериментального комплекса, предназначенного для проведения стендовых испытаний.
Об авторах
Ван Тхач Фан
МАДИ
Вьетнам
Вьетнам
аспирант
Андрей Юревич Дунин
МАДИ
Россия
Россия
д-р техн. наук, доцент
Тху Ха Хоанг
МАДИ
Вьетнам
Вьетнам
слушатель подготовительного факультета
Дык Киен Нгуен
МАДИ
Вьетнам
Вьетнам
аспирант
Список литературы
1. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания /
2. А. А. Александров, И. А. Архаров, В. В. Багров [и др.] ; Под редакцией А. А. Александpова, В. А. Маpкова. – Москва : ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. – 790 с. – ISBN 978-5-7013-0140-3. – EDN VCHZNB.
3. Ammonia/hydrogen mixtures in an SI-engine: Engine performance and analysis of a proposed fuel system / C. S. Mørch, A. Bjerre, M. P. Gøttrup [et al.] // Fuel. – 2011. – Vol. 90, No. 2. – P. 854-864. – DOI 10.1016/j.fuel.2010.09.042. – EDN OBEAYB.
4. The role of hydrogen for future internal combustion engines / A. Onorati, R. Payri, Bm. Vaglieco [et al.] // International Journal of Engine Research. – 2022. – Vol. 23, No. 4. –
5. P. 529-540. – DOI 10.1177/14680874221081947. – EDN JRPOGW.
6. Pourkhesalian, A. M. Alternative fuel and gasoline in an SI engine: A comparative study of performance and emissions characteristics / A. M. Pourkhesalian, A. H. Shamekhi,
7. F. Salimi // Fuel. – 2010. – Vol. 89, No. 5. – P. 1056-1063. – DOI 10.1016/j.fuel.2009.11.024.
8. Fauzan, M. F. Comparative thermodynamics analysis of gasoline and hydrogen fuelled Internal Combustion Engines / M. F. Fauzan // International Journal of Advanced Scientific Research and Management (IJASRM). – 2017. – Vol. 2, No. 3. – P. 87-99.
9. Локальный теплообмен в камере сгорания водородного двигателя, работающего на обедненной горючей смеси / Р. З. Кавтарадзе, А. М. Кондратьев,
10. Ч. Жунжун [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2021. – № 1. –
11. С. 97-107. – DOI 10.31857/S0235711921010120. – EDN TZGETX.
12. Пат. US 2023/0304452 A1 Соединенные Штаты Америки, МПК F02B 17/00, F02D 41/00. Hydrogen fueled engine with jet ignition / Suzuki Y., Tsuchiya T. ; заявитель и патентообладатель Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha. – № 17/803212 ; заявл. 22.03.2022 ; опубл. 28.09.2023, Бюл. № 39. – 12 с. : ил.
13. Оценка показателей двигателя с искровым зажиганием при его работе на аммиаке / В. З. Нгуен, А. Ю. Дунин, Э. У. Ахметжанова [и др.] // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2024. – № 4(42). – EDN XALNTH.
14. Pielecha, I. Combustion Characteristics of a Hydrogen-Fueled TJI Engine under Knocking Conditions / I. Pielecha, F. Szwajca // Energies. – 2024. – Vol. 17, No. 6. – P. 1324. – DOI 10.3390/en17061324. – EDN YXAKOO.
15. Bosch Mobility Solutions: Герлинген. – URL: bosch-mobility.com/en/solutions/powertrain/gas/direct-injection-for-hydrogen-engines/ (дата обращения: 03.02.2026).
Рецензия
Рецензент: Г.Г. Тер-Мкртичьян, д-р техн. наук, доц., МАДИ
Просмотров:
69
JATS XML
