CC BY
9Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
РАЗРАБОТКА КОМПАКТНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА НА БОРТУ АВТОМОБИЛЯ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ И УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЕЙ
В. Я. Терентъев1, О. Ф. Бризицкий1, А. П. Христолюбов1, И. А. Золотарский2, В. А. Кириллов2, В. А. Собянин2
1 РФЯЦ-ВНИИЭФ, пр. Мира, 37, Саров, Нижегородская обл., 607188, Россия Факс: (83130) 4-00-32, e-mail: [email protected] 2 ИК СО РАН, просп. Академика М. А. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090, Россия
Для повышения топливной экономичности и уменьшения вредных выбросов в атмосферу из двигателя внутреннего сгорания автомобиля предполагается вводить в камеру сгорания, кроме топлива, во-дородосодержащую добавку, которая вырабатывается на борту автомобиля из исходного топлива генератором синтез-газа.
Одним из перспективных направлений усовершенствования двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в целях повышения топливной экономичности и улучшения экологических характеристик автомобиля в городских условиях эксплуатации является использование в ДВС режимов обедненного сгорания, т. е. сгорания топлива с большим избытком воздуха. Обеспечить такой режим работы ДВС возможно при добавке к углеводородному топливу, используемому на автомобиле, водорода или водородосодержа-щего газа, в том числе синтез-газа [1-4]. При сгорании бедных топливных смесей температура горения ниже температуры образования КОх, благодаря высокой молекулярной диффузии водорода в топливной смеси. Это повышает эффективность горения топлива, что приводит к снижению эмиссии углеводородов и СО.
Наиболее целесообразным является получение синтез-газа на борту автомобиля с помощью генератора синтез-газа непосредственно из углеводородного топлива, на котором работает двигатель внутреннего сгорания.
Попытки использовать конверсию углеводородного топлива (бензина) для автомобильного двигателя предпринимались в 80-е годы прошлого века [1, 2]. Однако, прежде всего, из-за отсутствия эффективных катализаторов и их носителей не удавалось создать малогабаритные генераторы синтез-газа с малым временем запуска.
Прогресс, достигнутый в последние годы в области разработки катализаторов, позволил Институту катализа ИК СО РАН создать новые катализаторы и новые подходы к разработке реакторов для проведения сильно экзотермических процессов, в том числе
и для конверсии углеводородов в синтез-газ, используя которые РФЯЦ-ВНИИЭФ совместно с ИК СО РАН разработали ряд малогабаритных конверторов селективного окисления природного газа. В 2001 году в г. Тольятти группой представителей РФЯЦ-ВНИИЭФ, ИК СО РАН, ОАО «АвтоВАЗ» и Тольяттинского государственного университета были проведены стендовые испытания двигателя ВАЗ-2111 в комплексе с экспериментальным образцом каталитического генератора синтез-газа из природного газа разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ и ИК СО РАН. Испытания показали возможность снижения расхода бензина при работе двигателя с добавками синтез-газа в рабочую смесь
на 42% на холостом ходу и на 24%-при работе на
режиме: Р=0,2 МПа и «=2185 об/мин. Одновременно было отмечено снижение уровня выбросов СН и КОх на холостом ходу. При этом выбросы СО составили не более 0,2%.
Проведенные в феврале 2003 г. в НАМИ (г. Москва) краткосрочные испытания ДВС М406 (автомобиль «Волга»), работающего на обедненной смеси природного газа с добавками синтез-газа, получаемого из природного газа с помощью генератора синтез-газа разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ и ИК СО РАН, также подтвердили возможность существенного снижения токсичности выбросов выхлопных газов ДВС.
Полученные результаты проведенных экспериментов указывают на возможность разработки нового подхода к экономии топлива и решения проблемы уменьшения вредных выбросов путем экологически чистого сжигания топлива в самом автомобильном двигателе.
Разрабатываемый РФЯЦ-ВНИИЭФ и ИК СО РАН генератор синтез-газа состоит из следующих подсистем и устройств:
— реакторного каталитического устройства для получения синтез-газа из углеводородного топлива;
— подсистемы запуска;
— балансовых устройств, обеспечивающих необходимые тепловые режимы;
— подсистемы управления и контроля;
Водородный транспорт: безопасность, экономика
— подсистемы подготовки топливно-воздушной смеси и поддержания требуемого соотношения топливо-воздух.
Такой бортовой генератор водородосодержаще-го газа может найти широкое применение для оснащения как вновь создаваемых автомобилей, так и для модернизации обширного парка уже эксплуатируемых автомобилей в целях улучшения их топливной экономичности и экологичности. Следовательно, разрабатываемое устройство в будущем может найти широкое коммерческое применение.
Список литературы
1. Мищенко А. И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Наукова думка, Киев, 1984 г.
2. Мищенко А. И., Белогуб А. В. и др. Применение водорода для двигателей автомобильного транспорта. Атомно-водородная энергетика и технология. Сб. статей. вып. 8. М: Энергоатомиздат, 1988 г.
3. Захаров А. И., Иванков В. В. Комбинированная система питания двигателя внутреннего сгорания экологически чистых транспортных средств, преимущественно автомобилей. Россия, патент № 2117178.
4. Захаров А. И., Иванков В. В. и др. Разработка комбинированного бензоводородного питания для улучшения экологических характеристик автомобиля. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», № 2, 2002 г.
ШАЕЕ Специальный выпуск (2003)
