Перспективи застосування мікродомішок водню для поліпшення екологічних показників дизельного двигуна

Анотація

Проблема погіршення екологічної ситуації у мегаполісах, в тому числі й через токсичність відпрацьованих газів транспортних двигунів, потребує комплексного вирішення. Особливістю процесів сумішоутворення та згоряння в дизельних двигунах є наявність локальних зон, багатих паливом або повітрям. Це призводить до неповного згоряння дизельного палива та сприяє формуванню токсичних та канцерогенно-мутагенних сполук. Викиди дизельних двигунів містять тверді частинки, які завдяки розвиненій поверхні є носіями канцерогенно-мутагенних сполук. Дуже важливим чинником, що впливає на повноту згоряння палива в циліндрі двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), є інтенсивний теплообмін між стінками камери згоряння та робочим тілом. Внаслідок цього виникає відносно холодний пристінний прошарок газу. В цьому прошарку залишаються незгорілі вуглеводні C_nH_m та формуються тверді частинки. Додавання мікродомішок водню до свіжого заряду дозволяє значно зменшити товщину "холодного" прошарку за рахунок інтенсифікації процесу згоряння у циліндрі ДВЗ та пристінних ділянках. Генерування на борту автомобіля та використання водню як мікродомішки до штатного палива двигуна обґрунтовується таким. Підвищується активація процесів згоряння у циліндрі двигуна та, відповідно, збільшується повнота згоряння палива, що сприяє зниженню рівня масових викидів твердих частинок та незгорілих вуглеводнів з відпрацьованими газами ДВЗ. Крім того, такий підхід дозволяє знизити рівень навантаження на штатні системи нейтралізації відпрацьованих газів ДВЗ сучасних транспортних засобів, підвищити надійність їхньої роботи та збільшити ресурс. Розроблено конструкцію бортового малогабаритного електролізера та алгоритм його керування. Проведено комплексні моторні дослідження впливу мікродомішок водню до дизпалива на ефективні показники дизеля 1Ч 8,5/11 та токсичність його відпрацьованих газів. За даними результатів експериментальних досліджень встановлено, що під час додавання мікродомішок водню, за рахунок підвищення реакційної здатності та повноти згоряння палива забезпечується зменшення рівня викидів оксиду вуглецю на 5–6% й на 20% димності відпрацьованих газів за практично повної відсутності незгорілих вуглеводнів. Використання запропонованої конструкції та алгоритму роботи бортового електролізера дозволить суттєво знизити рівень токсичності відпрацьованих газів транспортних ДВЗ за мінімальних енерговитрат на функціонування системи.