さまざまな種類の燃料の生態学的危険性。 燃料およびエネルギー複合体の企業による有機燃料の燃焼の環境への配慮の評価

さまざまな国の専門家が、道路輸送における新しいタイプの燃料とエネルギー源の使用の分野で研究を行っています。 これは、車両数の大幅な増加と環境汚染の増加によるものです。

最も効率的で 有望種 モーター燃料天然ガス、水素、プロパン - ブタン混合物、メタノールなどを含む

有望な自動車燃料は化学エネルギー源であり、従来の自動車エンジンまたは開発中の自動車エンジンでの使用により、エネルギー問題をある程度解決し、 有害な影響環境に。 これに基づいて、新しいエネルギー源の見通しのための 5 つの主な条件が定式化されます。

十分なエネルギー資源の利用可能性;

大量生産の可能性;

輸送用発電所との技術的およびエネルギー的互換性。

エネルギー使用プロセスの許容可能な毒性および経済指標;

操作の安全性とセキュリティ。

有望な自動車燃料には、いくつかの異なる分類があります。 実用上非常に興味深いのは、従来の液体炭素燃料の発熱量に基づくエネルギー分類です。

従来の液体用 炭化水素燃料最高のエネルギー密度であるため、その上を走る車の燃料タンクのサイズと質量は小さく、 燃料設備複雑な燃料供給および貯蔵システムを必要としません。 炭化水素ガスと水素は、質量エネルギー強度が高くなりますが、密度が低いため、体積エネルギー指標が大幅に低下します。 したがって、これらの燃料の使用は圧縮または液化状態でのみ可能であり、場合によっては自動車の設計が非常に複雑になります。

水素燃料。 未来の燃料として、水素燃料に大きな期待が寄せられています。 これは、その高いエネルギー性能、燃焼生成物にほとんど有毒物質が含まれていないこと、および実質的に無制限の資源ベースによるものです。 エネルギーの有望な開発が関連付けられているのは水素です。

質量エネルギー強度に関しては、水素は炭化水素燃料を約 3 倍上回っています。 アルコール - 5〜6回。 しかし、密度が非常に低いため、エネルギー密度は低くなります。 水素には、その使用を非常に複雑にする多くの特性があります。水素は 24K で液化します。 拡散能力が高い。 接触物質、爆発物に高い要求をします。 しかし、それにもかかわらず、多くの国の科学者が水素燃料で走る自動車の開発に取り組んでいます。 自動車での使用の可能性のある多くのスキームは、主な燃料としての水素と、最新の自動車燃料への添加剤としての水素の 2 つのグループに分けられます。 液化状態の水素を使用する際の主な難点は、 低温. 通常、液体水素は二重壁の極低温タンクで輸送され、その間の空間は断熱材で満たされています。 液体水素を安全に運用するためには、燃料供給システムを完全に密閉し、過剰な圧力を確実に逃がすことが必要です。

水素技術、水素エネルギー - この化学元素は、燃焼中に悪名高い一酸化炭素を形成せず、したがって環境への害が最も少ない、今日知られている唯一の燃料の基礎であるという理由で、ますますしつこく語られています. さらに、その自然界の埋蔵量は事実上無尽蔵です。 そのため、内燃機関に水素を使用する試みが長年行われてきました。 モスクワ自動車研究所、バウマン モスクワ工科大学、および他の多くの研究所が、1930 年代にこの方向に取り組みました。

大祖国戦争中、水素燃料のアイデアは、レニングラード戦線の防空部隊の車に実際に適用されました。

戦後、アカデミアの E. A. チュダコフと I. L. ヴァルシャフスキー教授は、ソ連科学アカデミーの自動車研究所で水素を使用して単気筒エンジンを駆動しました。 学者の VV Struminsky と他の研究者は、この問題に対処しました。 しかし、実験は広い範囲を受け取りませんでした。 それらはより関連性が高くなり、後で再開されました。 1976年までに米国でのみ。 15 の実験的デザイン グループがこのトピックに関する研究を行い、42 種類の「水素」エンジンが作成されました。 同様の検索は、ドイツと日本の科学者によって開始されました。

燃料としての水素へのこのような大きな関心は、その環境上の利点だけでなく、その物理化学的特性によっても説明されます。その発熱量は石油製品の 3 倍高く、空気との混合物の可燃性には広い限界があり、水素火炎伝播速度が速く、着火エネルギーが低く、ガソリンの 10 ～ 12 分の 1 です。

わが国では、自動車エンジンへの水素の使用に関する広範な研究が、多くの研究センターによって積極的に行われています。

いわゆるエネルギー蓄積物質を使用してこの化学元素を取得する方法は、ウクライナ科学アカデミーの機械工学問題研究所によって詳細に開発されました。 基礎研究水素-空気およびガソリン-水素-空気混合気の燃焼プロセス、開発 回路図 発電所新しい燃料を搭載するためのさまざまな方法を備えた車両。

自動車燃料としての水素は、その性質からいくつかの特徴があります。 可燃限界が広いため、エンジン性能をより適切に制御できます。 その結果、部分負荷での効率を高めることができます。これは、自動車のエンジンが非常に長期間「稼働」するモードです。 水素と空気の均一な混合物の発熱量は、ガソリンの発熱量よりも低くなります。 したがって、水素でのエンジンの出力は、ガソリンを使用する場合よりも大きく、混合気の形成方法に依存します。

ガソリン-水素-空気および水素-空気混合気のデトネーション抵抗に関する研究は、それらのデトネーション傾向が過剰空気係数に大きく依存することを示しています。 この点、水素を燃料として使用する場合、ガソリン以外のパターンが明らかになりました。 水素 - 空気およびガソリン - 水素 - 空気混合物でのエンジンの動作の研究は、作業プロセスの高い安定性を示しました。 水素とガソリンで運転する場合の最適点火時期の変化の限界を比較すると、最初のケースでは空気過剰係数に大きく依存することがわかります。 混合気が濃縮されると、最適な点火時期が大幅に減少します。 したがって、水素で動作する場合、エンジンはこのパラメーターの他の調整を必要とします。

最後に、水素の燃焼中の排気ガスには、CO、炭化水素、PbO などの有害な成分は含まれていません。 排気ガス中に残る有毒成分は 1 つだけです。 水素を添加剤として使用すると、完全燃焼により有害成分の含有量が大幅に減少します。 さらに、ガソリンに有害なアンチノック鉛添加剤を使用する必要性が減少します。

実験によると、内燃エンジンは純粋な水素とガソリン蒸気との混合物の両方で正常に動作できることが示されています。 水素を (消費される燃料の質量の) 10% 追加するだけでも、排気ガスの毒性を低減し、経済的パフォーマンスを向上させるという大きな影響を与えることができるのは興味深いことです。 混合物の可燃限界を大幅に拡大し、燃焼プロセスを効果的に制御するための条件を作り出します。 実際には、これは非常に希薄なガソリン - 水素 - 空気混合物で空気過剰率が大きく、ガソリンの大幅な節約を保証する安定した動作の可能性を意味します。 都市部でのエンジンは、最大 30% の時間、アイドル モードまたは部分負荷モードで稼働するという事実を考慮すると、水素の使用がもたらす経済的利益を想像することができます。 また、高い空気過剰率でエンジンを運転すると、混合気がほぼ完全に燃焼するため、排気ガスに有毒成分が含まれません。 ウクライナ科学アカデミーの機械工学問題研究所は、水素燃料で作動する自動車発電所をすでに開発している。 それらの場合、水素は水から（金属酸化物に基づくエネルギー蓄積物質を使用して）、および水素化物（冷却すると水素を吸収し、加熱すると水素を放出できる物質）から取得されます。

安全のために、水素を水素化物と結合させる必要があります。これは、水素がシリンダーから漏れると、空気と混合して非常に可燃性の爆発性混合物を形成するためです (覚えておいてください)。 頻繁な事故水素で満たされたタンクを備えた飛行船）。 しかし、より重要なのは、水素化物は、体積指標の観点から、水素を車に搭載するより合理的な方法であるという事実です。

燃料発電所の一般的なスキーム：エネルギー貯蔵物質と水との相互作用の結果として得られる水素燃料は、電力システムによってエンジンに供給されます。 エンジン出力は、結合水素を放出するために原子炉に供給されるコンポーネントによって制御されます。

発電所は、オープンサイクルとクローズドサイクルの両方で作成できます。 最初のケースでは、エネルギー貯蔵物質と水の容器のみが車両に搭載され、燃焼生成物が大気中に放出されます。 クローズドサイクルでは、熱交換器と凝縮器が追加で導入され、 排ガス. エネルギー貯蔵物質とともに原子炉に入る水は、再び水素生成の源として機能します。 したがって、閉じたサイクルでは、水が燃料の「キャリア」として機能し、エネルギーを蓄積する物質がエネルギーとして機能します。 両方のサイクルの水素燃料は、純粋な形で、または添加剤 (5 ～ 10 重量%) として使用できます。 後者の場合、ガソリン供給システムは機械に残ります。 水からの水素の「抽出」は、エネルギー貯蔵物質を含む原子炉で行われます。 最も単純なものは恒久的な反応器で、反応ゾーンへの成分の供給を調整することによって圧力が維持されます。

その中で燃料を取得するプロセスは即座には発生しません。つまり、ある程度の慣性があります。 したがって、リアクターで解放された水素は、ギアボックスレギュレーターを介してモーターに供給されなければなりません。 最適圧力供給ノズルの前。

水素化物を使用するだけでなく、金属酸化物に基づくエネルギー貯蔵物質を使用してテストするための開発された方法によると、シリアル 車「モスクヴィッチ」と「VAZ」。

最初の実験（エネルギー蓄積物質の使用 - モスクヴィッチ車） - ガソリン供給システムは変更されませんでした。 水から水素を生成する 2 つの原子炉 1 と、異なるエンジン動作モードで燃料供給を行うように設計されたレデューサー 5 が機械に取り付けられています。

バッチ反応器には、水の供給が制御されたシリコンまたはアルミニウムに基づくエネルギー貯蔵物質の一定の負荷があります。 パンプス 高圧 4 は電気モーターで駆動され、タンクからヒーターとフィルターを介して原子炉に水を供給し、そこでノズルから噴霧されます。 給水が中断されたときに水素が給水システムに侵入するのを防ぐために、逆止弁が給水システムに設置されています。 さらに、ある原子炉から別の原子炉への水の供給を切り替えるタップ3があります。 この実験セットアップのすべてのユニットは、共通のフレームに取り付けられ、トランクに配置されます。

エンジンに水素を供給するためのエネルギー蓄積物質を使用した設置：1 - バッチ反応器。 2 -- 水タンク; 3 - 原子炉に水を供給するためのバルブ。 4 - 電気駆動装置を備えたポンプのブロック。 5 -- 水素供給システムのレデューサー

原子炉からの水素は、上に設置されたバルブに供給されます。 ダッシュボード、運転者が運転中の原子炉１を水素供給システムに接続する。 後者は、減速機、水分分離器、 ガスメーター水素の供給を調整するための減速機（特別なペダルによって制御されます）。 燃料は、吸気バルブの直前にある吸気マニホールドに導入されます。

水素化物から得られた水素で動作するために、ガソリン供給システムも保持され、追加の水素貯蔵および供給システムが設置されました（VAZ車）。 それは、排気ガスによって加熱される水素化物タンク1、オールモードのギアボックスで構成されています 真空レギュレータシリアルキャブレターに基づいて作られた9水素消費量とミキサー8。 システムは、水素化物による水素の発生速度を自動的に調整し（制御ユニット10、圧力スイッチ2、排気管の電磁駆動装置付きダンパー7）、エンジンモードに関係なく、システム内の水素圧力を一定に維持します。 水素化物タンクは、充電時に水冷されます。

水素化物を使用した設置：1 - 水素化物タンク。 2 -- 圧力スイッチ; 3 -- 充填バルブ; 4 -- 水素化物タンクの排気管。 5 -- マフラー; 6 -- 石油タンク; 7 -- 電磁ダンパー駆動。 8 - ミキサー; 9 -- 水素の圧力と流量の調整器。 10 -- 電子制御ユニット

キャブレターエンジンの追加燃料としての水素の使用は、作業プロセスの組織化に対する根本的に新しいアプローチの可能性を開きます。 主に電源システムに関連するエンジンの最小限の変更で、燃料効率を大幅に向上させ（ガソリンの運転消費量を35〜40％削減）、排気ガスの毒性を低減することができます。

表 13 排気ガスの毒性、

水燃料エマルジョン。 内燃機関の作動プロセスにおける水の使用は、近年目新しいものではありません。 水噴射は、1930 年代には早くも低オクタン価燃料の内燃エンジンに動力を供給するために使用されていました。

現在、燃料添加剤として水を使用する際の主な注意は、効率を改善し、車両の排気ガスの毒性を低減する可能性に向けられています。

水燃料エマルジョンは、燃料全体に小さな水滴が均等に分散した液体燃料です。 エマルジョンは、車両上で直接調製されます。 エマルジョンの分離を防ぐために、乳化剤が0.2〜0.5％の量で燃料に添加されます。 水燃料エマルジョンの含水量は 30 ～ 40% に達することがあります。

水燃料エマルジョンの使用は、キャブレターとディーゼルエンジンの両方で可能です。 しかし、 キャブレター付きエンジン水燃料エマルジョンの使用は、場合によっては、いくつかの指標（特に燃費）の悪化、スロットル全開時の故障、低速走行時の中断につながります。 最高の結果ディーゼルエンジンでの水燃料エマルジョンの使用を提供します。 燃焼室への水の供給は、過熱水蒸気による破砕による燃料のさらなる微粒化を提供します。 燃料消費率は 4 ～ 10% 削減されます。

燃料に水を添加すると、燃焼室内の最高温度を下げることで、排気ガス中の特定の有毒物質の含有量を減らすことができます。その値によってNOxの量が決まります。 水燃料エマルジョンを使用すると、NOx の量を 40 ～ 50% 削減できます。 すすは水蒸気の存在下でそれらと相互作用して二酸化炭素と窒素を形成するため、排気ガスの不透明度も低下します。 水を添加しない燃料で内燃機関を運転する場合と比較して、CO の排出量はほとんど変化せず、SpNsh の排出量はわずかに増加します。 このタイプの燃料は、まだ広く使用されていません。 道路輸送、車の設計がより複雑になるにつれて、運転中に多くの問題が発生します 冬期、内燃機関の作業条件と耐久性に対する水の影響は十分に研究されていません。

合成アルコール。 自動車の内燃機関の燃料として、メタノールとエタノールは純粋な形でも多成分混合物の一部としても使用されてきました。

アルコール燃料で走る最も普及している車はブラジルで、石油製品の 80 ～ 85% を輸入し、外貨で支払っています。 燃料費は年々増加しており、数十億ドルに上ります。 そのため、国は大統領が1975年に発表した意気込みを込めて発表しました。 輸送アルコール化プロジェクト。 燃料タンク ブラジル車アルコールとガソリンを 1:4 の割合で混合した燃料を補給します。

時間が経つにつれて、艦隊全体をガソリンの代わりにエチルアルコールの使用に移すことが計画されています。 アルコールはサトウキビから得られます (ブラジルはサトウキビの世界最大の生産国です)。 年間1ヘクタールから最大80トンのバイオマスを得ることができます。 国の領土の 2% を占めるプランテーションは、新しい燃料の必要性を満たすのに十分です。

専門家によると、1 リットルのアルコールはガソリンより 30 ～ 35% 安くなります。

ラテンアメリカで 2 番目に人口の多い国であるメキシコは、ブラジルの例に倣う態勢を整えています。 米国では、木材、農業、その他の廃棄物からの燃料アルコールの生産にも関心があります。

エネルギーの観点から、アルコール燃料の利点は次のとおりです。 高効率アルコールの発熱量はガソリンの約半分です。 アルコールの低エネルギー含有量は、特定の燃料消費量の増加につながります。

アルコールを使用するには、車のデザインを比較的わずかに変更する必要があります。 主な対策は、燃料タンクの容量を増やすことと、どんな天候でもエンジンを安定して始動させるための装置を取り付けることです。 また、一部の金属およびガスケット材料、特にメタノール タンクのプラスチック ライニングの交換も必要です。 これは、アルコールの高い腐食性と、メタノールが神経血管毒であるため、燃料供給システムをより完全に密閉する必要があるためです。 ベンゾメタノール混合物を使用すると、他にも多くの特定の要件が課せられます。 特に、ガソリンの飽和蒸気圧の要件は厳しくなっています。これは、メタノールを 5% 添加しても大幅に増加するためです。 混合物の分離を避けるために、保管、輸送、および使用中に、特定の温度を観察し、水が入らないようにする必要があります。 燃料システムおよび燃料システムで使用される特定の合成材料 自動車システム栄養、ベンゾメタノール混合物に対して不安定であることが証明されました。 車をガソリンからベンゾメタノール混合物に移すとき、私は交換しなければなりませんでした スループットジェット、全体的な燃料消費量をわずかに増加させます。 同時に、メタノール含有量が最大 15% の混合物は、主要な技術指標および運用指標を悪化させないことがわかりました。 トラック. アルコールの高いアンチノック性能により、内燃機関の圧縮比を最大 14 ～ 15 ユニットまで高めることができます。

アルコール燃料を使用すると、排気ガス中の有毒物質の含有量が減少します。これは、アルコール燃料の燃焼温度が低いことによって説明されます。

エネルギーと環境の状況が急激に悪化した 1970 年代初頭以来、ほぼすべての先進国が、ガソリンやディーゼル燃料に取って代わる代替エネルギー源の広範な探索を開始しました。 代替燃料の中でも 特別な注意水素には注意が払われています。水素を内燃機関に使用することで、原材料と環境問題の両方を解決することができ、現代のエンジン製造の技術基盤を根本的に再構築することなくこれを行うことができます。 特に、充電の強制点火を伴うエンジンの主燃料または追加燃料として水素を使用すると、エンジンの燃料効率が 30 ～ 40% 向上し、排気ガスの毒性が大幅に低下することが研究で示されています。高品質の電力調整で希薄な混合物で動作します。 海外では、自動車用の「水素」内燃機関の作成に関する作業は、先進国によって長い間行われ、非常に成功しています。 特に、 自動車会社ダイムラー・ベンツ (ドイツ) は、ベースの乗用車とミニバスを製造しました。 生産モデルそのエンジンは、水素を添加したガソリンと「純粋な」水素の両方を動力源としています。 20 MPa に圧縮する方法、20 K の温度で液化する方法、金属水素化物に化学的に結合する方法など、自動車に適した 3 つの水素貯蔵方法のうち、最後の方法はダイムラー・ベンツ社の実験車で使用されました。

環境の状態に対する輸送の決定的な影響は、新しい環境に優しい燃料の使用に特別な注意を払う必要があります。 これらには、まず第一に、液化または圧縮ガスが含まれます。

世界の慣行では、少なくとも 85% のメタンを含む圧縮天然ガスが自動車燃料として最も広く使用されています。

関連する石油ガスの使用はあまり一般的ではありません。 主にプロパンとブタンの混合物です。 この混合物は、１．６ＭＰａまでの圧力下で、常温で液体の状態であってもよい。 1リットルのガソリンを置き換えるには、1.3リットルの液化石油ガスが必要であり、燃料費換算での経済性は圧縮ガスの1.7倍です。 天然ガスは石油ガスとは異なり、毒性がないことに注意してください。

分析によると、ガスの使用により次の排出量が削減されます。 窒素酸化物 - 1.5〜2倍; 炭化水素（メタンを除く） - 3〜5回; ディーゼルエンジンのすす粒子と二酸化硫黄（煙） - 4〜6倍。

空気過剰率 a=1.1 の天然ガスで運転する場合、エンジン内での燃料と潤滑油 (ベンゾ(a) ピレンを含む) の燃焼からの PAH 排出量は、ガソリン運転からの排出量の 10% になります。 天然ガスエンジンは、排気ガス中のガス状および固体成分の含有量に関する最新の基準をすべて満たしています。

	有毒な排気コンポーネント
燃料の種類		(メタンなし)			ベンゾピレン
ガソリン（中和エンジン）
ディーゼル燃料
ガス + ディーゼル燃料
プロパンブタン
自然、圧縮

紫外線の影響下で大気中で光化学酸化を受ける (NOx の存在下で加速される) 炭化水素の放出について特に言及する必要があります。 これらの酸化反応の生成物は、いわゆるスモッグを形成します。 ガソリンエンジンでは、炭化水素排出量の主な量はエタンとエチレンであり、ガスエンジンではメタンです。 これは、排出量のこの部分が ガソリンエンジンこれは、高温での混合物の不燃性部分でのガソリン蒸気の分解の結果として形成され、不燃性メタンはガスエンジンで変換されません。

エチレンなどの不飽和炭化水素は、紫外線の影響下で最も簡単に酸化されます。 メタンを含む制限炭化水素は、より安定しています。 光化学反応には、より硬い (短波長) 放射線が必要です。 太陽放射のスペクトルでは、メタンの酸化を開始する成分は、他の炭化水素の酸化の開始剤と比較して強度が非常に低いため、メタンの酸化はほとんど起こりません。 したがって、多くの国における自動車排出ガスの制限基準では、メタンの換算は行われますが、炭化水素はメタンなしで考慮されます。

したがって、天然ガス燃料を使用するエンジンの排気ガス中の炭化水素の量はガソリンエンジンと同じであり、ガスディーゼルエンジンではより多いという事実にもかかわらず、ガス燃料によるこれらの成分による大気汚染の影響は液体より数倍少ない。

ガス燃料を使用すると、エンジンのモーターリソースが1.4〜1.8倍増加することにも注意してください。 スパークプラグの耐用年数 - 4倍、エンジンオイル - 1.5〜1.8倍。 オーバーホールの実行 - 1.5-2 回。 これにより、騒音レベルが 3 ～ 8 dB 減少し、給油時間が短縮されます。 これらすべてにより、車両をガスモーター燃料に移行するコストの迅速な回収が保証されます。

専門家の注目は、ガスモーター燃料を使用することの安全性の問題に引き付けられています。 一般に、ガス燃料と空気との爆発的な混合物は、1.9〜4.5倍の濃度で形成されます。 ただし、漏れやすい接続部からのガス漏れは、特定の危険をもたらします。 この点で、液化石油ガスが最も危険です。 その蒸気の密度は空気の密度よりも大きく、圧縮空気の場合は小さくなります (それぞれ 3: 1.5: 0.5)。 その結果、漏れを残した後、圧縮ガス漏れは上昇して消えますが、液化ガス漏れは局所的な蓄積を形成し、液体石油製品のように「こぼれ」、発火すると火災が増加します。

液化または圧縮ガスに加えて、多くの専門家は、環境の観点から、モーター燃料である液体水素がほぼ理想的であると予測しています。 数十年前、燃料としての液体水素の使用は非常に遠いものに思えました。 さらに、第二次世界大戦の前夜に発生した水素充填飛行船「ヒンデンブルト」の悲劇的な死は、「未来の燃料」という世間の評判を傷つけ、長い間重要なプロジェクトから除外されていました。

宇宙技術の急速な発展により、世界の宇宙の探査と開発のためのほぼ理想的な燃料として、今回はすでに液体である水素に再び目を向けることを余儀なくされました. しかし、水素自体の特性とその生成の両方に関連する複雑な工学的問題は解消されていません。 輸送用燃料としては、液体の水素を使用する方が便利で安全です。1 キログラムあたりのカロリーは、灯油の 8.7 倍、液体メタンの 1.7 倍です。 同時に、液体水素の密度は灯油の密度よりもほぼ 1 桁小さいため、はるかに大きなタンクが必要になります。 さらに、水素は大気圧、摂氏 253 度という非常に低い温度で貯蔵する必要があります。 したがって、タンクの適切な断熱が必要であり、これには追加の重量と容積も伴います。 水素の燃焼温度が高いと、酸化剤が空気の場合、環境に有害な窒素酸化物が大量に生成されます。 最後に、悪名高いセキュリティの問題です。 現在では非常に誇張されていると考えられていますが、それでも深刻なままです。 それとは別に、水素の生成についても言及する必要があります。 今日、水素を生産するためのほぼ唯一の原材料は、同じ化石燃料である石油、ガス、石炭です。 したがって、水素に基づく世界の燃料基盤における真のブレークスルーは、水が原料となり、太陽または落下する水の力が主要なエネルギー源になるときに、水素の製造方法を根本的に変えることによってのみ達成できます。 水素は、その可逆性、つまり実用的な無尽蔵性において、天然ガスを含むすべての化石燃料よりも根本的に優れています。 地面から抽出された燃料は燃焼後に取り返しのつかないほど失われますが、水素は水から抽出され、燃焼して水に戻ります。 もちろん、水から水素を得るためにはエネルギーを消費しなければなりませんが、それは後の燃焼で使用できる以上のものです。 しかし、いわゆる一次エネルギー源が無尽蔵で環境に優しいものであれば、これは問題ではありません。

太陽を一次エネルギー源として使用する 2 番目のプロジェクトも開発中です。 ± 30 ～ 40 度の緯度では、北半球の緯度よりも 2 ～ 3 倍強く加熱されると推定されています。 これは、空の太陽の位置が高いだけでなく、地球の熱帯地域の大気がわずかに薄いためです。 ただし、このエネルギーのほとんどすべてがすぐに散逸して消えてしまいます。 その助けを借りて液体水素を取得することは、太陽エネルギーを蓄積し、その後地球の北方地域に届ける最も自然な方法です。 そして、シュトゥットガルトに組織された研究センターが「太陽水素 - 未来のエネルギー源」という特徴的な名前を持っているのは偶然ではありません。 指定されたプロジェクトによると、太陽光を蓄積する施設はサハラ砂漠にあるはずです。 このように集められた天の熱は、電気を発生させる蒸気タービンを駆動するために使用されます。 スキームのその他のリンクはカナダ版と同じですが、唯一の違いは、液体水素が地中海経由でヨーロッパに配送されることです。 私たちが見るように、両方のプロジェクトの基本的な類似点は、タンカーが再び水素燃料で動くため、水による液化ガスの輸送を含むすべての段階で環境に優しいということです。 すでに、ミュンヘン地域にあるリンデやメッサーグリスハイムなどの世界的に有名なドイツ企業は、極低温ポンプを除いて、液体水素の製造、液化、輸送に必要なすべての機器を製造しています。 ロケットおよび宇宙技術における液体水素の使用に関する膨大な経験は、ミュンヘンにある MBB 社によって蓄積され、ほぼすべての権威ある西ヨーロッパの宇宙探査プログラムに参加しています。 同社の極低温分野の研究機器は、アメリカのスペースシャトルにも使用されています。 有名なドイツの航空会社であるドイツ・エアバスは、液体水素で飛行する世界初のエアバスを開発しています。 環境への配慮に加えて、通常の航空機や超音速航空機で液体水素を使用することは、他の理由からも望ましいことです。 したがって、航空機の離陸重量は約 30% 削減され、他の条件はすべて同じです。 これにより、離陸距離が短くなり、離陸曲線が急になります。 その結果、騒音が減少します。これは、人口密集地域にあることが多い近代的な空港の惨劇です。 気流に合流する機首部分を強力に冷却することにより、航空機の正面抵抗を減らす可能性も排除されません。

上記のすべてから、水素燃料への移行は、まず航空で、次に陸上輸送で、新世紀の最初の数年間ですでに現実のものになると結論付けることができます。 その時までに、技術的な問題は解決され、危険すぎる燃料としての水素への不信感は最終的に解消され、必要なインフラが整備されます。

化石燃料は世界中でエネルギー源として使用され続けており、環境は毎年改善されていますが、その排気による汚染は依然として主要な環境問題の 1 つです。 これにより、科学者やエンジニアは、代替燃料を他のエネルギー源として使用する可能性について考えるようになります。

そのような開発は数多くありますが、環境に優しい燃料の多くが連続使用に移行しているわけではありません。

圧縮空気圧

空気圧アクチュエータは、フランスとインドでほぼ同時に開発されました。 現在、そのような車はすでに大量生産されています。 移動には、圧縮空気によって発生する力が使用されます。 このような車両は、最大35 km / hの速度を発揮します（最大90 km / hまでの少量の燃料を使用）。 消費 圧縮空気ガソリン換算で、100キロあたり約1リットルです。

アルコールエンジン

エタノールまたはエチルアルコールは、最も一般的な代替燃料の 1 つです。 アメリカとブラジルでは約32,000 給油所エチル燃料を販売しています。 世界中で 2 億 3000 万台以上の車両が使用しています。 さまざまな作物の発酵中に得られる物質は十分な量のエネルギーを提供し、その燃焼生成物は環境に害を及ぼすことはありません。

バイオディーゼルまたは植物油エネルギー

デザイン ディーゼルエンジンそれ自体はガソリンよりも効率的です。 また、植物油を入れれば環境にも優しいです。 特殊加工油のことです。 簡単な技術プロセスを使用して、自宅でもそのような燃料を入手できます。 この技術には多くの利点があります。すでに組み立てられた自動車のエンジンの設計を変更する必要はなく、その製造には再生可能な資源が使用され、排気は環境に対して完全に安全です。

水素エンジン

21世紀初頭、水素エンジンが開発されました。 技術的には、水素燃料を使用することは可能です 従来型エンジン内燃ですが、その後、出力は60〜82％低下します。 点火システムに必要な変更を加えた場合、逆に、出力は117％しか増加しません。この場合、窒素酸化物の出力が増加すると、ピストンとバルブが燃焼し、エントリが水素を他の物質と反応させることで、 急速摩耗エンジン。 将来の改良版では、燃料として水を使用することさえできるかもしれません。 また、水素は揮発性が高く、液体のまま貯蔵することが難しい。 燃料タンク BMW水素（ 画像の車) 1 週間使用しないと、タンクの半分の水素燃料が蒸発します。

電気モーター

まったく排気ガスを出さないタイプのエンジン、つまり電気があります。 テクノロジーの歴史は 19 世紀に始まります。 人気 電気モータートラムとトロリーバスは都市交通として貢献しましたが、この場合、輸送にはワイヤーの形で一定の電流が必要でした。 電気自動車は、内燃機関を搭載した自動車よりも早く登場しましたが、当時は人気がありませんでした。 現在、電気自動車が大量生産され、電気自動車の充電ステーションが都市に設置されており、この技術が普及しています。

ハイブリッドカー

特に人気があるのは、電気モーターと内燃機関を同時に使用するハイブリッド車です。これにより、充電と従来の燃料の両方で車を運転できます。 ハイブリッドカーもちろん、大気から有害な排出物を完全に取り除くわけではありませんが、排気ガスの量を減らしながら、燃料を大幅に節約してパフォーマンスを低下させることができます。

モスクワ政府は、市内の自動車輸送における環境に優しい燃料とエネルギー源の配布を特定の自動車会社に委託することを決定しました。 ガソリンと大差ありませんが、代替燃料よりも実用的ではありません。

企業は、圧縮された天然ガス、つまりメタンの使用に適合した、すでに実験的な車のモデルで作業を行いました。

同社の全車両の半分は、代替燃料を使用しています。

これまで、このような機器はロシアの都市で使用されたことはありませんでしたが、現在積極的に取得されている経験により、国のすべての地域でイノベーションを拡大および実装するための条件を作成するために必要な知識を得ることができます。

1960 年代近く、先進国のほぼすべてが石油に依存するエネルギー部門を持っていました。 西側諸国は一連の安価な石油輸出で勝利し、1 バレルあたり約 5 ドルかかりました。 その結果、非常に高くなりました。 13年後、アラブの石油輸出国の組織は、アメリカ合衆国への石油の輸入に禁輸措置を課しました。これは、イスラエルとシリアとエジプトの間の戦争で、 北米イスラエルを支持した。 この事件の後、高度に発展したと自称する国々は、現在の経済計画はもはや効果的ではなく、まったく異なる種類の燃料を考慮して新しい計画を開発することが急務であるという結論に達しました。 最も脆弱だったのは、炭化水素燃料を使用する輸送業界でした。

石油の代替品を探すもう 1 つの理由は、石油の生産が年々高価になり、地球の腸内の埋蔵量が非常に速い速度で消費され、約 50 年で完全に消失する可能性があることでした。

最も興味深いのは、 ガスエンジンフランスのエンジニア、レノアによって非常に遠い19世紀に発明されたので、私たちの時代の目新しさはまったくありません。もちろん、彼はガスで働いていました。 現在、自動車で代替燃料を使用する場合、ガスが最も頻繁に使用されています。

車に燃料を補給するとき、ガソリンスタンドはプロパンブタンの特別な成分を使用するため、家庭用ガスと混同しないでください。これは液化石油ガスです。 その使用は、ガソリンに比べて安価で環境に優しいです。 車は、代替タイプの燃料を給油するための特別な複合施設で給油されます。

車に最適な燃料.

天然ガス、メタンは、性能面でガソリンと石油ガスの両方をバイパスするものです。 彼らは通常、同じお金で2倍の距離を移動したい人によって車でいっぱいです.

すすを誘発しない、 エンジンオイル変更されることはありません。 ピストンとシリンダーへの損傷がはるかに少なく、エンジン性能が良好です。 煤が出ない、エンジンオイルが液化しない。 ピストンとシリンダーの摩耗が少なく、エンジンの寿命が向上します。 油煤と煤は油を酸化させ、潤滑特性を著しく低下させます。

問題なく給油できる専門的なポイントはほとんどありません。 ガソリンスタンドのネットワークがあります。 いっぱいになる場所がたくさん。

加工の必要がなく、そのままの形での使用に適しています。 季節を考慮して、特定の割合を必要とする混合物。 石油精製所が必要です。

配送はガス輸送ルートで行われます。 それらは特別なトラクターによって運ばれます。 プロパンブタンと同じように、タンクでガソリンスタンドに配送されます。

探査された堆積物は、人類にとって約 200 年間十分なはずです。 ガスは石油から抽出されるため、約50年は持ちます。 石油から生産され、在庫は50年以上ありません。

かなり安価で、投資はほとんど必要ありません。 それは持っています 平均の値段. 毎年増加するという意味で、不安定なコスト。

高価な機器、非常に少数の専門家。 ロシア連邦、インストールと生産、およびインストールの修理。 安価な機器ではありません。 追加の機器は必要ありません。

ガソリンスタンドや車のタンクからメタンが盗まれる可能性はありません。 ガソリンスタンドから盗むことはできません。 転売しやすい。

温度が下がってもその特性はほとんど変化しません。 温度が下がると特性が低下 温度が下がると特性がわずかに変化します。

安全性は最高クラスの4等級。 2 番目のセキュリティ クラスしかないため、あまり安全ではありません。 安定したセキュリティ、第 3 級。

結論は、他のタイプの燃料と比較した場合、メタンには3つの欠点しかないことを示唆しています。 専門家による問題は簡単に解決できますが、機器の高コストは時間の経過とともに報われ、同じ量の節約になります。 メタンは、他の燃料の中でも最高の性能を持つ燃料です。

今日では、ほぼすべての車にメタンを充填することができますが、90 年代には、トラックやバスを対象としていると考えられていました。 200気圧の圧力に耐えることができる特殊な鋼製シリンダーに入れられました。 しかし、100キログラムのシリンダーの重さはドライバーを怖がらせたので、この燃料に「獣」を移した人はほとんどいませんでした。 今では他の燃料と同じくらい簡単です。

今日、スチールシリンダーは耐久性の低い複合合金に置き換えられており、信頼性は軽さ、つまりシリンダーの軽量化の犠牲になっています。 シリンダーは、スチールと同様に、圧力と高温に耐えます。 爆発性は過大評価されており、メタンは温度が 600 度に達した場合にのみ発火できますが、ガソリンは 250 度であり、170 度で十分な蒸気は言うまでもありません。

ヨーロッパ諸国での申請

幅広い用途が飛躍的に増加しています。 現在、1,000 万台の LPG マシンがあります。 ロシアは、西側市場でのガス燃料供給のリーダーです。

現代の工場は必然的に、1つまたは2つのモデルのガスボンベの開発と生産に携わっています。 アウディ車、ホンダ、トヨタなど。 それらのすべてが車の生産を確立し始めています。

エネルギー効果が評価されています さまざまな国、さまざまな経済状況で。 自動使用可能 ガス燃料、アメリカからアジアまで見られます。 ロシアでは、工場でガスを充填した車はほとんどなく、ほとんどの場合、ガスに変換されたガソリン車を見つけることができます。

ガソリンなどの代替燃料を使用する自動車は、ドイツやチェコ共和国などの国でよく生産されています。 これは、最初のものには優れた燃料補給インフラストラクチャがあり、2番目のものは燃料の10％のより経済的な類似物に置き換える予定であるという事実によるものです。 イタリアはすでにLPG車の普及が進んでいる国です。 この国の広がりを旅する779千GBA以上。

環境汚染源としての道路輸送。 内燃機関の排気ガス中に有毒成分が生成される理由

の ここ数年都市の交通密度の増加に関連して、エンジンの燃焼生成物による大気汚染が急激に増加しています。 内燃機関 (ICE) の排気ガスは、主に無害な燃料燃焼生成物 (二酸化炭素と水蒸気) で構成されています。 ただし、比較的少量では、有毒で発がん性のある物質が含まれています。 これらは、一酸化炭素、さまざまな化学組成の炭化水素、窒素酸化物であり、主に 高温そして圧力。

炭化水素燃料の燃焼中に、燃焼条件、混合物の組成および状態に関連して、有毒物質の形成が発生します。 ポジティブイグニッションエンジンでは、燃料が豊富な混合気で作動しているときに、燃料を完全に酸化するための酸素が不足しているため、一酸化炭素の濃度が高い値に達します。

街中や勾配が変化し、ギアを入れてスロットルを開けた状態で速度が頻繁に変化する道路を走行する場合、エンジンは強制アイドリング モードで移動時間の約 1/3 を作動させる必要があります。 強制アイドリングでは、エンジンはあきらめませんが、逆に、車に蓄積されたエネルギーを吸収します。 同時に、燃料は不合理に消費され、その吸収の増加は、大気中への有毒なCOおよびCHガスの最大の排出につながります。

自動車の排気ガスは、約200種類の物質の混合物です。 それらには、未燃焼または不完全燃焼の燃料成分である炭化水素が含まれており、エンジンが低速で作動している場合、または始動時に速度が上昇している瞬間に、その割合が急激に増加します。 渋滞時や赤信号時。 アクセルを踏んだ瞬間に最も多くの未燃粒子が放出されます。これは、通常のエンジン運転時の約 10 倍です。 未燃ガスには通常の一酸化炭素も含まれます。これは、何かが燃やされると、多かれ少なかれ生成されます。 通常のガソリンで通常の運転を行っているエンジンの排気ガスには、平均 2.7% の一酸化炭素が含まれています。 速度が低下すると、この割合は 3.9% に増加し、低速では最大 6.9% に増加します。

有害なエンジン排出物のレベルに影響を与える主な運用上の要因は、シリンダー - ピストン グループ (CPG) の部品の状態を特徴付ける要因です。 摩耗の増加 CPG の一部が変形し、正しい幾何学的形状からずれると、排気ガス (EG) とクランクケース ガス (CG) 中の有毒成分の濃度が上昇します。

エンジンの性能と環境へのやさしさを左右する CPG の基本部分はシリンダーです。これは、燃焼室の気密性がシリンダーと連動するリングのシール能力に依存するためです。 から 技術的条件シリンダーとピストン リングは、主にリングとピストン溝の間のギャップの成長の強さに依存します。 したがって、運転中にリングとシリンダーの間のギャップを監視および調整することは、燃料燃焼の条件を改善し、オーバーに残るオイルの量を減らすことにより、排気ガスおよび排気ガス中の有害な不純物の量を減らすための重要な予備手段です。・ピストンスペース。

内燃機関の有毒ガスは、排気ガスとクランクケース ガスです。 それらにより、総排出量からの有毒不純物の約40％が大気に入ります。 排気ガス中の炭化水素の含有量は、技術的な状態とエンジンの調整によって異なり、アイドリング時の範囲は 100 ～ 5000% 以上です。 排気ガスの 2 ～ 10% に相当する少量のクランクケース ガスが、 一般的な汚染大気中、クランクケース ガスの割合は約 10% です。 使い古したエンジン摩耗したエンジンを操作すると、最大 40% まで成長します。 シリンダーピストングループ、 なぜなら クランクケースガス中の炭化水素の濃度は、使用済みエンジンの 15 ～ 10 倍です。 CGの数とその 化学組成燃焼室を密閉するCPG部品の状態により異なります。 シリンダーからクランクケースへのガスの浸透とその逆は、CPGの摩擦部分間のギャップのサイズに依存します。 同時に、発がん性を持つ炭化水素の割合が増加します。これは、廃油の増加と、閉じたクランクケース換気システムを通るクランクケース ガスの流れの増加によります。

エンジンの摩耗が限界に達すると、排出量が平均 50% 増加します。 NAMI で実施された加速試験の例では、エンジンの摩耗により炭化水素の排出量が 10 倍に増加することがわかりました。 エンジンの大部分 不透明度の増加通過したエンジンにEGが落ちる オーバーホール.

燃焼室の減圧の程度は、CPGの部品の摩耗、正しい幾何学的形状からのそれらの巨視的幾何学的形状の偏差に依存します。 燃焼室の漏れが増加すると、燃料の燃焼条件が悪化した結果、COとCHが増加し、CO2が減少します。 作業プロセスの組織の品質を低下させることに加えて、リングとシリンダーの間の隙間、およびリングとピストン溝の間の隙間は、オーバーに入ったオイルの量の増加につながります-ピストンスペース、燃焼プロセス中の熱放出の所定のダイナミクスからの偏差の増加、その結果、有毒排出物の総質量の増加。 オイルは、排気ガス中の固体粒子の 30 ～ 40% を占めています。

CPG の基本部分はシリンダーであり、エンジンを作動させる経済的および環境的な実現可能性はシリンダーに依存します。 シリンダーライナーの摩耗は顕著な楕円形をしており、その長軸はコネクティングロッドのスイング面にあります。 シリンダーの楕円形の形成の理由は、主に、コネクティングロッドのスイング面でのスリーブへのピストンの負荷の増加です。 シリンダー ブロック アセンブリ技術の不完全性も、シリンダーの楕円率に影響を与えます。 エンジンが組み立てられた後のシリンダーのマクロ形状 (楕円形とテーパー) の変化も、シリンダー ミラーへのピストン リングの適合性の低下につながります。 ブロックにスリーブを取り付けるときは、 さまざまなブランド ICE、シリンダーの楕円率が2〜3倍になります。

組み立て後および運転中のシリンダーライナーのマクロジオメトリの歪みの性質は、「 ウェットシェル"。 ピストンの上死点での上部圧縮リングの停止ゾーンで、組み立て時に形成されるシリンダーの楕円の長軸は、動作中に形成される楕円の長軸と同じ方向を持ちます。 シリンダーの変形のこの特徴は、スリーブのボアの間の場所でのブロックのより大きな変形によって説明されます。

シリンダーの楕円率を下げると、ピストン リングと溝の摩耗率が低下し、ピストン リングの動作が改善され、燃焼室の密閉性が向上します。 交換することが知られている. オイルスクレーパーリング限界資源の開発後、ある程度回復する 平均レベルエンジンの毒性。 間違いなく、リングを交換するときに、シリンダーの楕円率を新しいライナーの製造の限界値のレベルに調整すると、その効果ははるかに大きくなります。

混合と溶解の新しい方法の開発と、対応する添加剤と石油燃料中の添加剤の効果の数学的記述は、代替燃料の新しい組成の開発とそれらの物理化学的特性の予測にかかる時間を大幅に短縮します。新しい代替燃料を使用する場合、エンジンのワークフローを改善できます。

国内外の文献の分析によると、新しいタイプの燃料への移行の開発は、3 つの主要な段階を経ることになります。 最初の段階では、標準的な石油燃料、アルコール、水素および水素含有燃料の添加剤、気体燃料、およびそれらのさまざまな組み合わせが使用され、部分的な節約の問題が解決されます 石油燃料. 第2段階は、石炭やオイルシェールなどから生産される石油と同様の合成燃料の生産に基づいています。 この段階で、既存のエンジン群に新しいタイプの燃料を長期的に供給するという問題が解決されます。 最後の第 3 段階は、新しいタイプのエネルギー キャリアと発電所 (水素動力エンジン、核エネルギーの使用) への移行によって特徴付けられます。

内燃機関の水素および水素含有燃料への変換は、複雑な社会経済プロセスであり、多くの産業の大規模な再編が必要になるため、最初の段階で最も受け入れられる選択肢はディーゼルエンジンの運用です。水素含有燃料の追加。 ディーゼルエンジンにおける水素およびアンモニア添加剤を含む炭化水素燃料の燃焼の特徴に関する文献の非常に限られた情報では、ディーゼルエンジンの性能に対する水素含有燃料の影響の問題に対する明確な答えは得られません。

また、ディーゼルエンジンでの石炭から生成される合成液体燃料 (GTL) の使用の問題は、ほとんど研究されていません。 さまざまな文献データでは、GTL の物理化学的特性が原料と処理技術に大きく依存するため、作業プロセスに対する GTL の影響を明確に評価することはできません。

アルコールはモーター燃料の最も可能性の高いソースですが、ディーゼルエンジンで使用する場合は、アルコールのモーター特性が非常に悪いことを考慮する必要があります. アルコール燃料を使用する適用方法では、設計がさらに複雑になるか (キャブレター、スパーク プラグ、または 2 番目の燃料システムの取り付け)、または燃料コストが増加します (セタン価を高める添加剤の使用)。 この状況で最も最適なのは、ディーゼルエンジンでディーゼル燃料を含むエタノールまたはメタノールの溶液を使用する方法です。

さまざまな種類の代替燃料の影響に関する研究は、混合方法が異なる数種類の高速ディーゼル エンジンに対して実施されたため、燃料供給、燃焼、すす形成の過程について可能な限り完全な情報を取得する必要がありました。 、毒性など そのため、PC に基づいて情報を記録および処理するための自動システムが開発され、実装されました。 この複合施設のために、テスト中にさまざまなセンサーから情報を収集するためのプログラム、インジケーター図の分析のために得られたデータを処理するためのプログラム、光学的表示の結果、燃料供給、およびモードパラメーターの計算を含むアプリケーションソフトウェアパッケージが開発されました.

ディーゼル燃料とガスの循環部分をシリンダーに同時に供給するために、著者は特別なデュアル燃料ノズルを開発しました。これは、ノズルとアトマイザー本体のガス供給フィッティングとチャネルからなる別のラインで補完されました。 ノズル本体のチャネルで作られています 逆止め弁スプリングでシートに押し付けます。 表面にねじ山が付いた円筒形のインサートがアトマイザー チャネルに押し込まれ、ノズル アトマイザーの針下キャビティに接続された混合蓄積チャンバーが形成されます。

開発したインジェクターをベースに、 燃料システムディーゼルエンジン。これにより、さまざまな種類のガス状添加剤を燃料に供給することができます。

すす濃度と温度場の空間分布に関する情報を持って、代替燃料を使用する場合の作業プロセスの特徴を考慮することが最も効果的です。 今日まで、主にディーゼル シリンダー内の温度濃度の不均一性は 2 次元で表現されています。 その結果、温度場の空間分布とすす濃度の実験的研究の問題が設定されました。 円柱の光学表示に基づいてすすの質量濃度を決定するための元の実験装置と、温度場を決定するためのソフトウェア実装方法が作業に使用されました。

ガス溶解度 (水素、アンモニアなど) の計算による研究は、次の仮定に基づいていました。 第二に、溶解は表面更新モデルに従って進行します。 燃料とガスの接触面は一定の頻度で更新されます 周波数に等しい高圧噴射パイプライン内の燃料圧力の変動。

ディーゼル燃料と代替燃料の混合物を調製する際の困難を克服する方法の 1 つは、ディーゼル燃料とアルコールの混合溶媒である第 3 の成分を使用することです。 共溶媒は、ディーゼル燃料とアルコールの特性を備えている必要があります。 その分子は、炭化水素との結合を形成するために、極性特性と脂肪族成分の両方を持たなければなりません。

水素を内燃機関の燃料として使用する試みは、以前から知られていました。 たとえば、1920年代には、飛行船の内燃機関の主燃料への添加剤として水素を使用するオプションが研究され、飛行距離を伸ばすことが可能になりました。

内燃機関の燃料としての水素の使用は、さまざまな問題を含む複雑な問題です。

最新のエンジンを水素に変換する可能性。

水素に取り組むときのエンジンの作業プロセスの研究。

意味 最善の方法最小限の毒性と最大の燃料効率を保証するワークフローの規制。

内燃機関のシリンダー内で効果的なワークフローの編成を保証する燃料供給システムの開発;

車載水素貯蔵の効率的な方法の開発;

内燃機関に水素を使用する環境効率を確保する。

エンジンへの水素の燃料供給と蓄積の可能性を確保します。

これらの問題の解決にはバリアント レベルがありますが、 一般的な状態この問題に関する研究は、水素の実用化の真の基礎と考えることができます。 これは、実際のテスト、水素で動作する変形エンジンの研究によって確認されています。 たとえば、「マツダ」という会社は水素に依存しています ロータリーピストンエンジン.

この分野の研究は、外部および内部気化のエンジンに水素を使用する、水素を添加剤として使用する、燃料を部分的に水素に置き換える、および水素のみでエンジンを動作させるための幅広いオプションによって際立っています。

研究の広範なリストは、それらの体系化と重要な分析の必要性を決定します。 水素の使用は、従来の石油ベースの燃料で作動するエンジンや、代替燃料との組み合わせで知られています。 たとえば、アルコール（エチル、メチル）や天然ガスなどです。 水素は、合成燃料や燃料油などの燃料と組み合わせて使用​​することができます。

この分野の研究は、ガソリン エンジンとディーゼル エンジンの両方、および他のタイプのエンジンについて知られています。 この主題に関する著作の著者の中には、水素は避けられないものであり、この必然性を満たすためにはより良い準備が必要であると信じている人もいます。

特徴的な機能水素は、その高いエネルギー性能、独自の運動特性、環境への優しさ、そして事実上無制限の資源基盤です。 質量エネルギー強度に関しては、水素は従来の炭化水素燃料の 2.5 ～ 3 倍、アルコールは 5 ～ 6 倍、アンモニアは 7 倍上回っています。

水素の内燃機関の作業プロセスに対する定性的影響は、まず第一に、その特性によって決まります。 拡散力が高く、 より高速燃焼、広い可燃限界。 水素の着火エネルギーは、炭化水素燃料よりも一桁小さい。 実際の作業サイクルは、効率と毒性の最良の指標である ICE 作業プロセスのより高い完成度を決定します。

既存のデザインに対応するには ピストン内燃機関、主燃料として水素で動作するガソリンおよびディーゼルエンジンには、まず第一に、燃料供給システムの設計に特定の変更が必要です。 外部混合物形成を使用すると、エンジンへの新鮮な酸化剤の充填が減少し、水素の密度が低く揮発性が高いため、出力が最大40％減少することが知られています。 内部混合物形成を使用すると、状況が変わり、水素ディーゼルエンジンのチャージのエネルギー強度が最大12％増加するか、従来の炭化水素燃料でのディーゼルエンジンの動作に対応するレベルで提供できます。 ディーゼル燃料. ワークフロー編成の特徴 水素エンジン水素の性質によって決まる 混合気、すなわち: 着火限界、着火温度とエネルギー、火炎前面伝播速度、火炎消火距離。

水素エンジンの動作プロセスに関するほとんどすべての既知の研究では、水素と空気の混合気の制御が困難な点火が注目されています。 吸気管に水を導入するか、「冷たい」水素を注入することによる過早着火への影響が調査され、肯定的な結果が得られました。

燃焼室の残留ガスとホットスポットは、水素と空気の混合気の過早着火を強めます。 この状況では、制御されていない発火を防ぐための追加の対策が必要です。 同時に、広範囲の空気比で着火エネルギーが低いため、 既存のシステムエンジンを水素に変換する際の点火。

ディーゼルエンジンに対応する圧縮比では、エンジンシリンダー内の水素と空気の混合気の自己着火は発生しません。 この混合物の自己着火のためには、少なくとも1023Kの圧縮終了温度を提供する必要があります。 給気入口での加圧または加熱による圧縮端温度の上昇により、炭化水素燃料のパイロット部分から混合気が着火する可能性があります。

ディーゼル燃料としての水素は、 高速火炎面の伝播。 この速度は 200 m/s を超えることがあり、圧力波が 600 m/s を超える速度で燃焼室内を移動する原因となります。 高速一方では、水素と空気の混合気の燃焼は、作業プロセスの効率を高めることにプラスの効果をもたらすはずです。他方では、これにより、サイクルの最大圧力と温度の高い値、より高い剛性が事前に決定されます。水素エンジンの作業工程。 サイクルの最大圧力が上昇すると、エンジンの寿命が短くなり、最大温度が上昇すると、窒素酸化物が集中的に形成されます。 エンジンを変形させたり、パワーストローク時にシリンダーに供給された水素を燃焼させたりすることで、最高圧力を下げることができます。 窒素酸化物の排出を無視できるレベルまで削減することは、枯渇させることによって可能です。 作業混合物または入口パイプラインに供給された水を使用して。 したがって、a > 1.8 では、窒素酸化物の放出は実質的にありません。 水が水素の 8 倍の質量で供給されると、窒素酸化物の排出は 8 ～ 10 分の 1 に減少します。

CNG は、住宅および公共の建物の街区で直接使用できます。 さらに、多くの国では、地下ガレージで車両に天然ガスを補給することが許可されています。 1.6。 自動車用ガス機器の製造。 今日、イタリアはガス自動車機器の世界最高のメーカーの栄光を横取りしています。 そして今、世界市場で最大の需要は...

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