Водород поможет дизелю? — журнал «АБС-авто»
Как и все в этом мире, судьба дизеля оказалась переменчивой. Еще недавно он был в авангарде борьбы за экологию. Новейшие системы снижения токсичности отработавших газов, уникальные сажевые фильтры, прецизионная топливная аппаратура, программное обеспечение для оптимального управления впрыском – все это вселяло надежду, что конструкторы на верном «зеленом» пути.
Но после скандала с Volkswagen в 2015 году репутация дизеля оказалась подмоченной. И тут на арену экологического цирка вышел электромобиль. Именно его стали возводить на пьедестал, ехидно посматривая в сторону присмиревшего дизеля. Некоторые автопроизводители стали грозить отказом от ДВС в ближайшие десятилетия, а многие компании уже сегодня вкладывают солидные деньги в развитие электропривода. Так что, дизельгейт навсегда?
Но публикации в зарубежной прессе утверждают, что еще не все потеряно. И будущее сверхнизких выбросов может быть… дизельным.
Есть и конкретные цифры. HyTech Power обещает сокращение потребления топлива на 20–30%, снижение содержания твердых частиц в выхлопе на 85%, а оксидов азота – от 50 до 90%. Если Джонсон окажется прав, водородная инъекция может спасти дизель от забвения.
Пора ли дизелю на пенсию?HyTech Power именует свою технологию ICA (Internal Combustion Assistance) – «внутренняя помощь сгоранию». Это практическая реализация известной идеи добавления чистого водорода и кислорода к дизельному топливу непосредственно перед его воспламенением – тем самым можно улучшить характеристики двигателя. Еще десять лет назад это было лишь заманчивой теорией, но времена изменились, и теория воплотилась в жизнь.
Работа ICA начинается с получения водорода методом электролиза.
Тут все как обычно: на катализатор в резервуаре с водой подается ток, атомы водорода и кислорода отделяются друг от друга, и водород направляется к специальному впускному отверстию двигателя. Далее он вводится в воздушно-топливную смесь непосредственно перед сгоранием. Водород горит в 10 раз быстрее дизельного топлива, поэтому он быстро и во всем объеме камеры воспламеняет всю смесь. В итоге сгорание проходит гораздо эффективнее, а вредных выбросов образуется меньше.
Однако эта технология таила немало подводных камней. Повышение эффективности использования топлива было незначительным, и прежде всего потому, что система потребляла слишком много энергии из бортовой сети для электролиза. В лаборатории этот процесс увеличил экономию топлива всего на 5%. На дороге показатели немного улучшались, но сильно зависели от состояния двигателя, качества топлива и нагрузки. Итог был неутешительным: выгода не оправдывала затрат.
Сегодня компания HyTech Power заявила, что решила эти проблемы, создав небольшой электролизер, который оказался в 3–4 раза эффективнее предыдущих.
А новое программное обеспечение «научилось» оптимизировать время впрыска водорода. Специалисты HyTech обеспечили синхронизацию собственных алгоритмов с сигналами датчиков коленчатого и распределительного валов, и теперь программа в реальном времени определяет, когда и сколько впрыснуть водорода в каждый цилиндр.
Важно, что система ICA с программным обеспечением как дополнительное оборудование может быть адаптирована к любому двигателю. Tech Power утверждает, что при цене ICA 10 тыс. долл. большинство коммерческих грузовиков смогут «отбить» эти деньги через девять месяцев за счет экономии топлива и снижения затрат на техническое обслуживание. А для стационарных дизель-генераторов время окупаемости будет еще меньше.
Мэтью Борст, занимающий ответственный пост в Обществе автомобильных инженеров (SAE), заявил, что разработки HyTech могут возродить интерес к дизелю.
«Главное здесь – алгоритмы управления процессом, – уточнил г-н Борст. – Контроль процесса электролиза и управление впрыском водорода полностью отвечают современным требованиям к грузовым перевозкам по сокращению вредных выбросов.
Потенциал новой системы представляется мне весьма перспективным».
Система ICA совместима и со старыми дизелями. Этой весной проводились дорожные испытания дизельных грузовых автомобилей в Сиэтле. Грузовики, принадлежащие FedEx, продемонстрировали 20–30%-ю экономию топлива с одновременным сокращением эксплуатационных расходов на фильтрацию твердых частиц.
А вот и независимая оценка. Лаборатория швейцарской экспертной компании SGS подтвердила, что ICA повысила топливную экономичность грузовых автомобилей FedEx на 27,4%. В настоящее время проводятся пробные испытания ICA с участием компании Caterpillar.
HyTech пока неохотно обсуждает долгосрочные перспективы своего детища. Дело в том, что ICA – лишь первая из водородных систем, находящихся в разработке. В частности, планируется создание подобного устройства для автомобилей с бензиновым двигателем, но подробности держатся в секрете.
Однако система ICA уже продается, и возникает вопрос: а как она будет делить рынок с электроприводом, в частности, с разработками той же Tesla?
Уже знакомый нам технический директор HyTech Power Эван Джонсон говорит, что электрическая платформа пока не имеет инфраструктуры для длительных непрерывных перевозок. И Мэтью Борст из Общества автомобильных инженеров SAE с ним соглашается.
Но вот что любопытно. Оба специалиста сходятся во мнении, что сегодня нельзя отдать предпочтение конкретной технологии – будь то электропривод, дизель или силовая установка с другими источниками энергии.
Но система ICA от HyTech и другие исследования в области дизельного топлива могут стать мостиком к эффективным двигателям будущего. И чем шире будет у человечества выбор, тем лучше.
По материалам зарубежной печати
- Юрий Буцкий
водородное топливодизель
Как работают водородные двигатели? | Cummins Inc.
Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги
Джим Небергвал, Генеральный директор подразделения по водородным двигателю
Водород является все более популярным носителем энергии. Его можно легко производить из воды с использованием возобновляемого электричества, и он сгорает без каких-либо выбросов парниковых газов. Он бесцветный, не имеет запаха и не разливается. Неудивительно, что двигатели для водородных двигателей как часть пункта назначения 0-это большой интерес.
Как водородное топливо может иметь транспортное средство?
Использование водорода для питания двигателя или двигателя является более прямолинейным, чем вы могли бы подумать. Это можно сделать двумя способами.
Первый способ включает устройство, известное как топливный элемент. Топливный элемент преобразует водород в электричество, которое затем приводит в действие электрические двигатели транспортного автомобиля, как и в любом электрическом автомобиле.
Другой способ-это водородные двигатели; Двигатели внутреннего сгорания, которые сжигают водород в качестве топлива. Любой из методов имеет свои преимущества и области применения там, где они лучше всего подходят. Однако последняя, использующая двигатели внутреннего сгорания, представляет собой более привычную технологию.
На самом деле один из самых первых двигателей внутреннего сгорания работал на смеси водорода и кислорода и включал в себя электрический зажигание с искровым механизмом. Его изобретатель, бывший швейцарский офицер артиллерии по имени Франсуа Исаак де Риваз, использовал его для постройки транспортного средства, которое могло переносить большие нагрузки на короткие расстояния.
Дизельный двигатель vs. двигатель для двигателей на природном газе vs. двигатель для водородов
Сегодня, если вы увидели современный двигатель внутреннего сгорания, разработанный для работы на водороде, вы, возможно, не знаете, что он не предназначен для использования в природном газе.
Четырехтактные двигатели для внутреннего сгорания водорода (водород) работают на одном и том же цикле, что и обычные двигатели на природном газе, и имеют почти одинаковые компоненты-блок двигателя, рукоятку, головки цилиндров, систему зажигания, детали установки и т. д.
Аналогичные компоненты имеют также дизельные двигатели и двигатели на водороде. К ним относятся блок двигателя, рукоятка и монтажные детали, такие как крепления и корпуса маховика.
В компании КАММИНЗ Inc. Мы используем наши существующие платформы и опыт в области применения технологии зажигания для построения водородных двигателей. Наш Водородный двигатель представляет собой искровый вариант двигателя с подобной системой машинного оборудования для двигателей на природном газе и бензиновых двигателях.
Эта высокая общность среди компонентов двигателя представляет преимущества масштабирования. Эта экономия масштаба имеет решающее значение для транспортного сектора в пути снижения уровня выбросов. Это снижает затраты и обеспечивает необходимую надежность.
Кроме того, имеются различия между двигателями водорода и другими двигателями с зажиганием, такими как природный газ и бензиновые двигатели.
Например, различия в физических свойствах водорода влияют на дозированный и впрыснутое топливо и воздух. Предварительное зажигание представляет собой большую проблему для водородных двигателей, чем для бензиновых двигателей, поскольку воспламениться легче, чем водород. Прямой впрыск — это один из способов преодоления проблем с предпламенным зажиганием. Системы прямого впрыска вводят топливо-водород, в данном случае-непосредственно в цилиндры, а не в впускный коллектор или порты. Если инжекция осуществляется в момент, когда впускной клапан закрыт, то при этом могут быть предотвращено негативные последствия. Еще одно решение заключается в том, чтобы полностью спроектировать систему сгорания водорода.
Другим аспектом является образование оксидов азота или NOx. Оксидов азота представляет собой атмосферный загрязнитель, что может привести к ухудшению качества воздуха и привести к коричнево-оранжевой дымке, которая формируется над некоторыми крупными городами в летнее время.
Когда в присутствии большого количества кислорода сгорает водород, образуется очень мало оксидов азота. Однако при ожогах на водороде с воздухом, находящимся вблизи стехиометрического типа, может образоваться значительное количество оксидов азота. В результате, водородные двигатели, как правило, настроены на запуск Lean с избыточным удоботом 2 или выше. Это означает, что для цилиндров требуется примерно в два раза больше воздух, чем для стехиометрического двигателя. Для того, чтобы удалить этот избыток оксидов азота, водородным двигателям часто требуется система очистки выхлопных газов.
Могут ли водородные двигатели работать на средней и большой грузоподъемности грузовых автомобилей и автобусов?
Двигатели для внутреннего сгорания водорода являются привлекательными для производителей автотранспортных средств по двум основным причинам. Во-первых, их сходство с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Во-вторых, способность водорода для силовых транспортных средств в качестве топлива с нулевым уровнем выбросов углекислого газа.
Изготовитель оригинального оборудования (OEM) может создавать транспортные средства с водородными двигателями, которые очень похожи на существующие двигатели для внутреннего сгорания. Большинство других компонентов и программного обеспечения транспортного средства остаются прежними.
Двигатели для двигателей на водороде также привлекательны для конечных пользователей. Двигатели на водороде выглядят, звучат и работают как двигатели для внутреннего сгорания, к которым привык каждый механик в мире. Их надежность и долговечность равны тому, что и дизельные двигатели.
В настоящее время компания КАММИНЗ испытывает водородные двигатели для снижения риска хрупкости и эрозии водородных выбросов. Мы будем делиться нашими выводами по мере выполнения наших тестов.
Операторы коммерческого парка могут приобретать транспортные средства с водородными двигателями без тревоги, которая может возникнуть в результате инвестирования в совершенно новую технологию.
примеры водородных двигателей в секторах мобильности и транспортировки также выходят за пределы средней и большой грузоподъемности.
Таким образом, вы можете не знать сразу, что транспортное средство предназначено для использования водорода, если вы увидели его двигатель, но если вы увидели его топливный бак, вы сразу же поняли бы это. Хранение водородных бортовых автотранспортных средств безопасно, и оно становится более экономичным и практичным. Недавно компания КАММИНЗ создала совместное предприятие с NPROXX, которое является лидером в области хранения и транспортировки водорода для резервуаров для хранения водорода. Это совместное предприятие предоставит клиентам системы хранения на основе водорода и сжатого природного газа как для шоссейных, так и для железнодорожного транспорта.
Никогда не пропустите последние и Будьте впереди. Зарегистрируйся ниже, чтобы получить последнюю информацию о технологиях, продуктах, новостях отрасли и т. д.
Никогда не пропустите последнее
Будьте в курсе новейших технологий, продуктов, отраслевых тенденций и новостей.
Адрес эл. почты
Компания
Отправьте мне последние новости (отметьте все, что применимо):
Грузоперевозки
Автобус
Пикап
Строительство
Сельское хозяйство
Джим Небергнол является Генеральным директором подразделения по развитию водородных двигателей в компании КАММИНЗ Inc. и руководит глобальными усилиями компаний по коммерциализации двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде. Двигатели для внутреннего сгорания водорода-это важная технология в ускоренном пути компании к декарбонизации.
Джим присоединился к КАММИНЗ в 2002 году и занимал многочисленные руководящие должности в компании. Совсем недавно Джим был директором по стратегии и управлению продуктом в североамериканском бизнесе двигателей для шоссейных автомобилей в Северной Америке. Джим увлечен инновациями и посвятил свою карьеру в продвижении технологии, которая улучшает окружающую среду. Он раздвинул границы ориентированных на клиента инноваций, чтобы позиционировать Камминза в качестве лидирующего поставщика силовых агрегатов, управляя портфелем, начиная с передовых двигателей на дизельном и природном газе и заканчивая гибридными силовым агрегаты.
Джим окончил Университет Пердью со степенью бакалавра в области электротехники и компьютерной технике. В 2007 г. он получил степень магистра по бизнес-администрированию в Индианском университете.
Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги
Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий
90% американского бизнеса-это малые и средние величины. Они являются подлинными двигателями нашей экономики, используя миллионы рабочих. Благодаря тому, что многие из них ищут новые способы расширения своих услуг, получения доходов и развития своего бизнеса, для дома и портативных генераторов может стать новым источником дохода.
Серебряная подкладка в темных облаках
Согласно Ассошиэйтед пресс, перебои с энергоснабжением в течение последних двух десятилетий удвоились и привели к напряжению стареющей энергосети нашей страны.
Это повышает частоту и длительность отключения электроэнергии. Эти частые отключения создают потребность в надежной резервной мощности для домохозяйств и других предприятий. А для предприимчивого малого и среднего бизнеса, удовлетворяя эту потребность с генераторами КАММИНЗ-это огромная возможность.
Какие предприятия могли бы извлечь максимальную пользу из того, чтобы стать официальными дилерами ? Вот наша пятерка:
1. Генеральные подрядчики -в случае стихийных бедствий, таких как ледяные бури, ураганы, сильные ветры, лесные пожары или землетрясения, утраченное энергоснабжение не является единственной проблемой, стоящей перед клиентами. Существует часто физическое повреждение имущества, которое должно быть отремонтировано. Когда они помогают клиентам в восстановлении, генеральные подрядчики имеют возможность оценить энергетические потребности дома или бизнеса и предложить добавить генераторы™ домашний резервный генератор . Если Заказчик соглашается, у Генерального подрядчика появляется не только прибыль от продажи генератора, но и трудозатраты для его установки.
2. электрики -хороший Электрик-надежный источник информации. Они не только являются экспертами по движению электронов, но и часто знают о конкретных электрических установках своих клиентов. После длительного отключения электроэнергии, многие из них часто спрашивают: «есть ли что-нибудь, что вы можете сделать, чтобы держать мое электричество в следующий раз, когда питание погаснет?» Электрики, которые продают и устанавливают генераторы Home резервные генераторы , могут сказать: «Да, да, есть». Установка домашних резервных генераторов может быть еще одним ценным сервисом, который могут предоставить электрики.
3. Отопление и охлаждение подрядчиков -во время отключения электроэнергии, один из самых важных систем постучал в автономном режиме для владельцев дома и бизнеса является их центральное отопление и система охлаждения. Без тепла и холодного воздуха в течение длительного времени не только неудобно, но это может быть опасно, если температура на улице Экстремальная.
Поэтому, естественно, после восстановления мощности, поиск способа сохранить систему ОВКВ во время следующего отключения электроэнергии становится лучшим в своем уме. Поскольку подрядчики по обогреву и охлаждению являются экспертами по установке крупных систем в домах и на предприятиях, добавление генераторы генераторов для домов и предприятий является естественным способом добавления еще одного центра прибыли в их предприятия.
4. Интернет-магазины -up до сих пор мы обсуждали резервные генераторы. Для предприятий, которые не специализируются на установке генераторов постоянно на место, переносных генераторов может быть Манимейкера. В то время как переносные генераторы могут использоваться во время отключения электроэнергии, они лучше подходят для небольших задач из-за их портативности. Это делает их идеальными для кемпинга, стробирования, строительных площадок и т. д. Благодаря прочной и надежной репутации Камминса, наши переносные генераторы идеально подходят для розничных продавцов, ориентированных на эти сегменты рынка.
5. солнечные панели установщики -большинство домашних солнечных панелей подключены непосредственно к электросети. Так что, когда питание выходит, солнечные батареи прекращают обеспечивать энергоснабжение. Для резервного источника электроэнергии, установщики солнечных панелей могут либо установить резервную копию солнечной батареи, которая заряжается от солнечных батарей, либо создать генератор для дома в режиме ожидания. Как правило, резервные копии солнечных батарей могут работать только в течение нескольких часов, поэтому, если область подвержена погодным простоям, резервным генератором для дома, таким как генераторы , является лучший выбор.
Сейчас настало время
Больше людей, чем когда-либо искали резервную генерацию электроэнергии, теперь прекрасное время, чтобы расширить предложения вашей компании, став официальным дилером . Чтобы узнать больше, посетите веб-сайт cummins.com/partners/dealers .
Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги
Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий
Тепловые волны, которые вызывают избыточный спрос на электроэнергию… засухи, которые делают гидроэлектроэнергию менее доступным… электрические сети, находящиеся вблизи от активных лесных пожаров, закрываются для обеспечения безопасности… старение, сверхусиленные энергосети… сильный ветер, что оснастки Powerlines… Все это объясняется тем, что в этом году некоторые районы страны могут столкнуться с запланированными отключений электроэнергии.
Если вы живете в области, подверженной веерным веениям, вот несколько советов, которые помогут вам подготовиться к их семье:
- подписаться на уведомления от вашего местного электроснабжения -если эта услуга доступна из вашей локальной утилиты, он может дать вам предупреждение, чтобы начать подготовку до питания гаснет.
- Загрузите наш окончательный контрольный список -он предоставляет подробную информацию о том, что делать до, во время и после отключения.
Он даже показывает вам, что делать для детей, домашних животных и членов семьи с медицинскими потребностями. Вы можете скачать его here . - запас непортящихся продуктов питания и воды -убедитесь, что у вас есть руководство может нож, тоже. План, чтобы иметь достаточно для всех, чтобы ваша семья может оставаться гидратированных и питаться во время затемнения.
- делает или закупает лед и охладители -если у вас есть достаточное количество предупреждений, делайте или покупайте лед, чтобы вы могли упаковать некоторые из ваших скоропортящихся продуктов в охладители, чтобы сохранить его. (Холодильник только сохранит свою внутреннюю температуру в течение примерно четырех часов. Морозильная камера в течение примерно 48 часов.)
- купить Фонари и дополнительные батареи -отключения может быть, ну, черный. Фонарики можно использовать для обеспечения безопасности, если вам нужно передвигаться ночью, но используйте их экономно. Удостоверьтесь в том, что у вас есть достаточное количество для каждого члена семьи.
- держать заряженные мобильные телефоны и газовые баки -ваши телефоны и ваши транспортные средства-это ваши линии жизни для внешнего мира. Если у вас есть EV, удостоверьтесь в том, что он полностью заряжен.
- практикуют ручную открывание гаражных дверей — если вам нужно куда-то подъехать, вам сначала нужно иметь возможность вытащить свой автомобиль из гаража.
- Plan для лекарственных средств, требующих охлаждения -возможно, вам придется хранить их в охладителе, например, в охлаждаемой пище, пока не вернется питание.
- инвестирует в полностью домашний резервный генератор — для обеспечения максимального душевного спокойствия, рассмотрим один из КАММИНЗ генераторы™ домашних резервных генераторов . В случае отключения электроэнергии, ваш генератор автоматически включается и держит ваш дом на питание.
- устанавливают детекторы угарного газа с резервными аккумуляторами -поместите их в центральные места на каждом этаже, так что если какой-либо угарный газ попадет в дом, вы сразу же получаете предупреждение.
Он даже показывает вам, что делать для детей, домашних животных и членов семьи с медицинскими потребностями. Вы можете скачать его here .
Веерно-веерно-вееры становятся все более и более распространенными. К счастью, есть способы планировать заранее и не дать им полностью нарушить свою жизнь. Чтобы увидеть различные способы, которыми Камминс может помочь вашей семье сохранить питание в ходе этих запланированных перебоев в подаче электроэнергии, зайдите к нам в cummins.com/na/generators/home-standby/whole-house-and-portable или найдите местного дилера в cummins.com/na/generators/home-standby/find-a-dealer .
Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги
Компания «Камминз Инк.», глобальный лидер в области энергетических технологий
По мере того как нормы выбросов становятся более жесткими, Turbo Technologies (CTT) обязуется помогать клиентам сокращать выбросы и продвигать экономию топлива за счет инновационных технологий обработки атмосферного давления.
Созданная на протяжении 70 лет инноваций и надежности, CTT и Holset внедрили широкий спектр передовых в отрасли технологий обработки воздушных средств. В 2021 году, CTT запустила турбокомпрессор с изменяемой геометрией 7 поколения серии 400 (VGT), чтобы помочь производителям двигателей соответствовать будущим стандартам выбросов и предложить лучшие в своем классе экономию топлива. В КАММИНЗ инновации никогда не останавливаются, поскольку мы продолжаем продвигать наши современные технологии и разрабатываем новые. С учетом этой философии, CTT в настоящее время готовится к внедрению 8-го поколения HE400VGT. Двигатель специально спроектирован для того, чтобы обеспечить высокую производительность, надежность и долговечность на рынке грузовых автомобилей большой грузоподъемности объемом 10 – 15 л.
CTT добилась значительного улучшения характеристик турбокомпрессора благодаря последнему поколению продуктов. Турбокомпрессор 8th поколения на 5% улучшил свою эффективность по сравнению с предыдущим турбодизельным 7-ым поколением.
Помимо повышения эффективности турбокомпрессора, помогающего клиентам в сокращении объема двигателя, двигатель HE400VGT имеет лучшую переходную реакцию, устойчивость к слиянию масла с улучшенными компрессором и двойной Поиск ключевых компонентов для обеспечения гибкости цепочки поставок.
Основные основные характеристики Holset HE400VGT включают в себя новую систему подшипников и практически нулевые зазоры для повышения производительности и быстротечных ответных мер. Эти усовершенствования достигаются путем ужесточения зазоров на этапе компрессора, снижения радиального движения на турбинном этапе, улучшения отделки поверхности и новых конструкций Aero.
Планируется запустить в 2024 году, этот турбокомпрессор включает в себя следующее поколение смарт-Электрический привод и датчик скорости с последним чипсет для повышения производительности и долговечности. Стратегия двойного поиска помогает смягчить любые непредвиденные перебои с электроникой, которые в последнее время досаждали отрасли.
Наряду с усовершенствованием производительности, турбокомпрессор последнего поколения предложит лучшую в своем классе производительность для шоссейных грузовиков большой грузоподъемности, в сочетании с улучшенной экономией на ключевых ходовых точках автомобиля.
«CTT внедрило захватывающие новые технологии в наших последних HE400VGT для того, чтобы помочь клиентам двигателя соблюдать строгие требования к выбросам и снизить общую стоимость владения»,-сказал Мэтью Франклин, директор по управлению продукцией и маркетингу. По мере того как клиенты устанавливают свои стратегии для предстоящих норм по выбросам, CTT продолжает наращивать успех предыдущих запусков турбокомпрессоров для предоставления инновационных продуктов, которые удовлетворяют потребности наших клиентов в разработке двигателей без ущерба для производительности.
Хотите узнать больше о продуктах и технических инновациях CTT? подписаться на наш ежеквартальный информационный бюллетень сегодня.
Отдел новостей по КАММИНЗ: Наши инновации, технологии и услуги
Компания «Камминз Инк.
«, глобальный лидер в области энергетических технологий
В результате капитального ремонта, прокатного инженерами Камминза в Австралии и США, были предприняты значительные сокращения издержек и экологические преимущества для горнодобывающих компаний, которые решили восстановить свои двигатели QSK60 в рамках специальной программы модернизации.
Инженеры сосредоточили свои усилия на том, чтобы восстановить возможности QSK60 в раннем поколении, и как его можно было бы модернизировать до последней дизельной технологии во время капитального ремонта, без каких-либо существенных изменений в базовой конструкции 60-литровый двигатель V16-подвиг, ускользавшие от других производителей двигателей.
Ключевым обновлением технологии является впрыск топлива, а система раннего впрыска системы (ИНН) заменена модульной аккумуляторной системой высокого давления (СВД), которая в настоящее время представлена на всех двигателях последнего поколения с высокой мощностью.
300-й Модернизированный двигатель, номинальная мощность которого составляет 2700 л.
с., недавно сошел с конвейера производства в центре капитального ремонта Камминза в Брисбене, подчеркнув еще один успешный шаг в эволюции QSK60 и почему это самый высокоэффективный дизельный двигатель во всем мире в области мобильной горнодобывающей техники.
«Снижение расхода топлива и увеличение срока службы до капитального ремонта — это ключи к снижению общей стоимости владения, и они были первоначальной целью разработки программы обновления для QSK60», — говорит Грег Филд, менеджер по развитию горнодобывающей промышленности в г. КАММИНЗ, Азиатско-Тихоокеанский регион.
«Инновации лежат в основе долгой истории Камминса, и она, безусловно, сыграла свою роль в восстановлении QSK60, которое мы можем предложить нашим клиентам из горнодобывающей промышленности».
Итог впечатляет: выбросы дизельных двигателей на 63% снижены на 0% за счет технологии сгорания внутри цилиндров без последующей обработки. Кроме того, имеется дополнительная поддержка при меньшем использовании масла для обеспечения более простой сажочной нагрузки.
Fuel savings up to 5% are consistently reported in the field for significant greenhouse gas emissions reduction, while life-to-overhaul is extended by 10%, translating to fuel consumption of more than 4.0 million liters before rebuild is required.
Помимо модернизации топливной системы и систем управления двигателем QSK60 с одноступенчатой турбонаддувом также отличает другие инновации, связанные с технологией сгорания, которые были разработаны для соответствия требованиям уровня 4 Final и этапа V, самых строгих стандартов по выбросам внедорожного движения в мире.
Комплект модернизации обновления может быть применен к двум вариантам QSK60-One с одноступенчатом турбонаддувом (известный как «преимущества»), который может быть оценен от 1785 до 2700 л. с., другой с двухступенчатой турбонаддувом, которая может быть рассчитана на 2700, 2850 или 3000 л.с..
300-я модернизированный QSK60 отправился на уголь Boggabri в бассейне реки НЮУ Ганнеды для установки в магистральном пикапе «Комацу 930E».
Двигатель доказал свою ценность как на угле, так и на добыче железной руды в Австралии.
Памяти Николая Егина 1949 — 2017 Автор работал и проживал в г. Рязань. |
Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина Важная информация об авторских свидетельствах Эксперименты с добавками водорода к топливу различных двигателей транспортных средств и энергетических установок проводятся давно, о чем и сообщений было немало. Смотри, например, статью «Двадцать лет спустя — уже в импортной упаковке» (ИР, 3, 2008). К сожалению, такие работы энтузиастов водородной энергетики дальше отдельных опытных лабораторий не уходят. И вот эпохальное событие! На совещании правительства по инновациям, в марте 2010 года, президент ОАО РЖД (Российские железные дороги) В. Итак, применению бинарного топлива с водородом включен зеленый свет на самом высоком государственном уровне. Теперь возникла проблема: как перейти от разрозненных, в разной степени удачных лабораторных решений к реализации в отраслевом (РЖД) и общепромышленном масштабах. Одна из первых проблем — запас топлива на борту. Возить на тепловозах баллоны со сжатым до 150 — 200 ат водородом опасно, дорого и неудобно. С жидким водородом получается еще опаснее и дороже: требуется сложная криогенная техника и специально обученный персонал. Получается, что на инновационном пути применения водорода в локомотивах РЖД новаторов поджидают все те же грабли, знакомые многим изобретателям в этой области. Если ставить задачу полного перевода дизеля на водород, то действительно придется искать способ хранения его запасов на борту. Но это еще полбеды: возникает необходимость кардинально переделать сам двигатель. Проблема в том, что водород легко проникает в металлы и сплавы деталей двигателя, вызывая их хрупкость и ускоренный износ (питтинг). Значит, неизбежен переход на композитные детали из керамики, что дорого, сложно и практически нереально для серийных заводов с традиционным литьем заготовок и металлообработкой на станках и линиях с ЧПУ. Очевидно, сложности применения водорода сегодня понимают и руководство министерств, поэтому осторожно говорят о добавках всего 1%. Положительный опыт водородных добавок к топливу ДВС, накопленный в разработках изобретателя Николая Леонидовича Егина больше чем за 20 лет, свидетельствует о том, что можно эффективно добавлять до 6% водорода от объема цилиндров без всяких негативных последствий в виде охрупчения и питтинга («Экономим тормозя», ИР, 1, 1987). Одновременно учеными решена и задача хранения запасов водорода ввиду их полного отсутствия на борту за ненадобностью. Необходимое его количество можно производить в режиме онлайн, то есть ровно столько, сколько необходимо в настоящий момент в данном режиме эксплуатации. И в настоящее время для реализации этой идеи нет лучшего устройства, чем электролизер. Он вне конкуренции по всем показателям: низкая стоимость, безопасность, компактность и легкость, простота технического обслуживания, длительность работы до ремонта или замены, высокая, легко регулируемая производительность. Эти параметры можно улучшить на порядок, если в качестве электродов применять углеродные пластины с высокоразвитой и активированный поверхностью (УВС). Кроме водорода, являющегося прекрасным топливом, электролизер вырабатывает еще и кислород — мощный окислитель для полного сгорания смеси в цилиндрах. Таким образом, добавка 6% водорода сберегает 24% топлива. Еще 10% экономии дает кислород за счет лучшего сгорания. Бортовой электролизер, конечно, самое важное, но не единственное устройство, предлагаемое Н.Егиным для модернизации наших локомотивов. Компоновочное пространство в кабине машиниста позволяет разместить здесь еще несколько важных узлов, также основательно проверенных на различных типах ДВС. Это, прежде всего, воздухоочиститель-ионизатор-озонатор («Возрождение эффекта», ИР, 6, 2009). Установленный на воздухопроводе, он не только задерживает электрическим полем разнодисперсную пыль, но и превращает кислород из воздуха и электролизера в озон, еще более активирующий горение смеси в цилиндрах дизеля. Температура горения при этом возрастает, что позволяет для дополнительного наддува добавлять в топливную смесь до 20% эмульгированной воды («Бензин не пиво, можно разбавить», ИР, 5, 2007). Водотопливные эмульсии (ВТЭ) высокоэффективны не только для бензинов, но и для дизельного топлива. В этом случае лучше использовать эмульгатор мелкодисперстных ВТЭ ультразвукового типа с кавитатором, например ТОРНАДО-1 («Торнадо в нефтяной скважине», ИР, 12, 2009). Активированное таким образом дизельное топливо стабилизируется по температуре горения, а расширение водяных паров в цилиндрах создает дополнительное давление на поршни и повышает мощность двигателя. Расход солярки еще больше снижается (до 20%), так что суммарная экономия топлива возрастает до 54%. Все дополнительное оборудование компактно, недорого, свободно размещается рядом с дизелем и совмещается с его штатными системами. Экологические показатели выхлопных газов становятся намного лучше. Так, например, можно использовать композицию: дизельное топливо марки Л-0,2-40 по ГОСТ 305-82 — 79%, вода — 20%, и поверхностно-активное вещество (ПАВ) типа АМДМ — 1%. Водотопливная эмульсия, полученная из этих компонентов, при сгорании в дизеле тепловоза 2ТЭ10М выделяет меньше оксида углерода (СО) на 40% в скоростном режиме и на 20% при нагрузке, а окислов азота (МО„) — на 25% и 18% соответственно. Модернизации поддаются все марки тепловозов, а дополнительную комплектацию могут наладить не только заводы-изготовители, но и сами эксплуатационщики. Причем на локомотивах-ветеранах со значительным сроком эксплуатации эффект обновления особенно заметен. Важно отметить, что сказанное также актуально и в полной мере применимо к судовым дизелям речного и морского флота, энергетическим контейнерным установкам (когенераторы), дизелям большегрузных автомобилей и т. Только за счет экономии солярки от 34% до 54% модернизация окупается за 2 — 4 месяца эксплуатации. Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин. Важная информация об авторских свидетельствах |
Якунин доложил президенту РФ об инновационной технологии добавления водорода в дизельное топливо локомотивов. При этом присутствие, всего 1% водорода в объеме цилиндров экономит 4% топлива или на те же 4% увеличивает мощность двигателя. Инновация получила высокую оценку, Д.А.Медведева и рекомендацию к ее ускоренному и широкому внедрению.
Итого получаем 34%. И такие фантастические результаты без особых затрат и усилий можно получить уже сегодня на любом тепловозе РЖД. Важно и то, что бинарное топливо значительно (не меньше 40%) снижает дымность выхлопа, приводя его в соответствие экологическим нормам не ниже «Евро-4». А это уже открывает для наших тепловозов зарубежные рынки.
Такие показатели отвечают требованиям стандарта «Евро-5» и сделают наши локомотивы конкурентоспособными с лучшими мировыми моделями. К тому же проведенная модернизация резко снижает нагарообразование в цилиндрах, уменьшает износ деталей, тем самым значительно увеличивая моторесурс двигателя без текущих ТО и капитальных ремонтов.
п.Водородная технология для продления срока службы дизельного двигателя
Впрыск водорода в дизельный двигатель не только мыслим, но и выгоден, поскольку снижает расход дизельного топлива, выбросы твердых частиц и CO2, а также увеличивает срок службы двигателя и снижение затрат на техническое обслуживание.
Ужесточение правил выбросов, а также растущая озабоченность по поводу воздействия дорожного движения привели в последние годы к появлению множества технологий, которые обещают сократить выбросы двигателей внутреннего сгорания и, как следствие, попытаться для продления срока службы дизельных двигателей.
Электромобили — это неизбежное будущее, а батареи следующего поколения и водород будут иметь решающее значение для замены двигателя внутреннего сгорания.
Впрыск водорода в сочетании с дизельным топливом обеспечивает лучшее сгорание и более низкие выбросы, особенно твердых частиц и угарного газа.
Дизельные двигатели с впрыском водорода
В последние месяцы мы рассмотрели множество ситуаций, в которых водород не только как топливо для топливных элементов, но и как топливо для обычных двигателей оказывается жизнеспособным. вариант. Но сейчас мы хотели бы поговорить с вами о другом подходе, впрыске водорода в дизельных двигателях, который хотя и не устраняет вредные выбросы газов, но значительно их снижает.
На протяжении десятилетий впрыск водорода в дизельных двигателях был известен своими преимуществами, такими как более чистое сгорание. Например, водород используется для обезуглероживания дизельных двигателей.
Идея впрыска водорода заключается в том, чтобы ввести комбинацию дизельного топлива и водорода в типичное функционирование дизельного двигателя, при этом водород способствует более чистому сгоранию.
Когда мы смотрим на необходимость двигателя с впрыском водорода, мы видим, что ему потребуется, как минимум, устройство для доставки водорода и, конечно же, механизм регулирования впрыска водорода в зависимости от обстоятельств.
Для впрыска водорода в дизельный двигатель требуется как система, контролирующая впрыск водорода, так и устройство, которое подает необходимое количество водорода.
Хранение водорода под рукой для подачи в дизельные двигатели
Самая большая проблема с этой технологией — потребность в водороде, что требует использования резервуара под давлением, сети распределения водорода и, конечно же, дополнительных расходов на каждый километр. Возможно, поэтому это решение стало применяться к дизельным коммерческим автомобилям, которые пытаются снизить воздействие на окружающую среду и соответствовать нормам выбросов, а не к легковым автомобилям, производители которых предпочли направить все свои ресурсы на полностью электрические автомобили на базе на батареях или топливных элементах.
Британская компания ULEMCo предлагает переоборудование дизельных промышленных и тяжелых транспортных средств, в которых в камере сгорания используется смесь дизельного топлива и водорода с водородным баком и специальной системой впрыска, которая, согласно ее испытаниям, может снизить CO 2 выбросы от парка дизельных автомобилей стандарта Евро-6 на 20-40%. (transportengineer.org).
Доступность и стоимость водорода являются очевидными недостатками, которые, по мнению изобретателей этой технологии, допустимы, если есть возможность оставить в обращении устаревшие автомобили с минимальным выбросом вредных газов.
Со встроенным генератором водорода вы можете путешествовать с легкостью
Если возможно, предложение австралийской компании HYDI Hydrogen с системой, не требующей хранения водорода, более интересно. Он основан на устройстве, которое использует электрическую энергию, поступающую от электросистемы большегрузного транспортного средства, а также дистиллированную воду для производства небольшого количества водорода, который впрыскивается в камеру сгорания дизельного транспортного средства.
По сути, это влечет за собой вождение автомобиля, в который встроен водородный генератор.
Этот подход интересен тем, что он решает проблему доступности водорода и затрат, а также требует дистиллированной воды и затрат на энергию (мощность, потребляемая системой гидролиза), которая, по мнению разработчиков предложения, снижена и, следовательно, приемлема.
HYDI Hydrogen обеспечивает 14-процентное снижение потребления, 70-процентное сокращение выбросов твердых частиц, 25-процентное сокращение угарного газа и 25-процентное сокращение расходов на техническое обслуживание.
В течение многих лет компания HYDI Hydrogen устанавливает на транспортные средства устройства, для которых не требуется резервуар с водородом под давлением, поскольку он производится путем гидролиза с использованием энергии и очищенной воды.
Это переходная технология, которая не подходит для легковых автомобилей.
Как мы уже говорили, будущее неразрывно связано с электромобилем. Транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания будут выведены из эксплуатации к 2035 году, поэтому производители отказываются от разработки дизельных и бензиновых автомобилей в пользу электромобилей, аккумуляторов и автомобилей на топливных элементах.
Как будто этого было недостаточно, раствор для впрыска водорода требует использования большого, громоздкого оборудования, что делает его пригодным только для промышленных и транспортных средств.
Однако впрыск водорода в дизельные двигатели, например, в промышленных и транспортных транспортных средствах, все еще находится в стадии разработки. Даже этим автомобилям придется со временем адаптироваться к безэмиссионной механике, полагаясь на электродвигатели и аккумуляторы для «последней мили» и местного транспорта или на топливные элементы и водород для дальних поездок.
Дизельные двигатели, модифицированные для работы на 90-процентном водороде
Двойная топливная система с прямым впрыском водорода и дизельного топлива, которая значительно сокращает выбросы углерода, была разработана группой исследователей из Лаборатории исследований двигателей Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии.
Инженеры Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее успешно преобразовали дизельный двигатель в гибридный водородно-дизельный двигатель, сократив при этом выбросы CO2 более чем на 85 процентов.
Команда под руководством профессора Шона Кука из Школы машиностроения и машиностроения потратила около 18 месяцев на разработку своей «водородно-дизельной системы с двойным впрыском топлива», которая означает, что существующие дизельные двигатели могут работать на 90-процентном водороде в качестве топлива. .
Исследователи заявили, что любой дизельный двигатель, используемый в грузовых автомобилях и энергетическом оборудовании в транспортной, сельскохозяйственной и горнодобывающей промышленности, можно в конечном итоге переоборудовать для использования новой гибридной системы всего за пару месяцев.
Зеленый водород, который производится с использованием чистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, намного более безвреден для окружающей среды, чем дизель.
В статье, опубликованной в International Journal of Hydrogen Energy , группа профессора Кука показала, что использование их запатентованной системы впрыска водорода снижает выбросы CO2 всего до 90 г/кВтч, что на 85,9 % ниже количества, производимого дизельным двигателем.
«Эта новая технология значительно снижает выбросы CO2 от существующих дизельных двигателей, поэтому она может сыграть большую роль в уменьшении нашего углеродного следа, особенно в Австралии со всей нашей горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и другими тяжелыми отраслями, где широко используются дизельные двигатели. — говорит Кук.
«Мы показали, что можем преобразовать существующие дизельные двигатели в более чистые двигатели, работающие на водородном топливе. Иметь возможность модернизировать дизельные двигатели, которые уже существуют, намного быстрее, чем ждать разработки совершенно новых систем топливных элементов, которые могут быть недоступны в больших масштабах в течение как минимум десятилетия.
«Из-за проблемы выбросов углерода и изменения климата нам нужны более немедленные решения проблемы этих многих дизельных двигателей, используемых в настоящее время».
Команда UNSW решила проблему, сохранив исходный впрыск дизельного топлива в двигатель, но добавив впрыск водородного топлива непосредственно в цилиндр.
Изображение предоставлено профессором Шоном Куком
Совместное исследование, проведенное с доктором Шоном Ченом и профессором Эваттом Хоуксом, показало, что специально синхронизированный непосредственный впрыск водорода контролирует состояние смеси внутри цилиндра двигателя, что устраняет вредные выбросы оксидов азота, которые были основным препятствием для коммерциализации водородных двигателей. .
«Если вы просто заполните двигатель водородом и позволите всему этому смешаться, вы получите много выбросов оксидов азота (NOx), которые являются серьезной причиной загрязнения воздуха и кислотных дождей», — сказал Кук.
«Мы показали в нашей системе, что если сделать ее послойной, то есть в одних областях водорода больше, а в других меньше, то мы можем снизить выбросы NOx ниже, чем у чисто дизельного двигателя».
Важно отметить, что система команды не требует водорода чрезвычайно высокой чистоты, который должен использоваться в альтернативных системах водородных топливных элементов и более дорог в производстве.
По сравнению с существующими дизельными двигателями, дизель-водородный гибрид также продемонстрировал повышение эффективности более чем на 26 процентов. Эта повышенная эффективность достигается за счет независимого управления моментом прямого впрыска водорода, а также моментом впрыска дизельного топлива, что позволяет полностью контролировать режимы сгорания — сгорание водорода с предварительным смешиванием или смешиванием.
Исследовательская группа надеется, что сможет коммерциализировать новую систему в течение следующих 12–24 месяцев, и готова проконсультироваться с потенциальными инвесторами.
Они говорят, что самое непосредственное потенциальное применение новой технологии — это промышленные зоны, где уже есть постоянные линии подачи водородного топлива.
Сюда могут входить горнодобывающие предприятия, где исследования показали, что около 30 процентов выбросов парниковых газов вызвано использованием дизельных двигателей, в основном в карьерных транспортных средствах и электрогенераторах.
Австралийский рынок дизельных генераторов в настоящее время оценивается примерно в 765 миллионов долларов.
«На горнодобывающих предприятиях, куда подается водород, мы можем переоборудовать существующие дизельные двигатели, которые используются для выработки электроэнергии», — сказал профессор Кук. «С точки зрения приложений, где водородное топливо необходимо будет хранить и перемещать, например, в двигателе грузовика, который в настоящее время работает исключительно на дизельном топливе, нам также потребуется внедрить систему хранения водорода, которая будет интегрирована в нашу систему впрыска.
«Я думаю, что общая технология мобильного хранения водорода нуждается в дальнейшем развитии, потому что на данный момент это довольно сложная задача».
Исследовательская статья «Прямой впрыск водородного основного топлива и дизельного пилотного топлива в модернизированном одноцилиндровом двигателе с воспламенением от сжатия» была опубликована в International Journal of Hydrogen Energy .
Подпишитесь на электронную рассылку E&T News, чтобы каждый день получать на свой почтовый ящик замечательные истории, подобные этой.
Проверка эффективности водородно-дизельного двигателя | Mass Flow
Стремясь сократить выбросы углерода в транспортном секторе, Европейская комиссия работает над сокращением выбросов CO 2 в транспортном секторе на 37,5% в течение следующих 10 лет. Перспективным подходом является сосредоточение внимания на разработке альтернативных видов топлива и технологий для замены парниковых интенсивных технологий. Если бы двигатели с искровым зажиганием были заменены чистыми дизельными двигателями, выбросы CO 2 могли бы снизиться на 15%, а общий расход топлива сократился бы.
Однако экологически чистые дизельные двигатели более сложны и дороги, чем двигатели с искровым зажиганием. Для поддержки технологии в переходный период крайне важно разработать устойчивые и доступные виды топлива. Одним из таких решений является смешивание водородного топлива с традиционным дизельным топливом.
Многие группы успешно внедряют это решение, в том числе Политехнический университет Бухареста (UPB). Здесь мы оценим их исследования по дополнению дизельного топлива водородом.
Результаты исследований
Основная цель исследования группы состояла в том, чтобы изучить, как добавление водорода в дизельное топливо влияет на его энергетические характеристики. Они обнаружили, что заправка дизельного двигателя водородом привела к повышению эффективности двигателя на 5,3% при одновременном снижении выбросов CO 2 , углеводородов, NOx и выбросов дыма. Эти результаты подтверждают эффективность использования водорода как способа сделать дизельное топливо более чистым и эффективным.
Достижение оптимальной смеси дизельного топлива, водорода и воздуха для получения кислорода для реакции — это тонкий баланс максимальных давлений, температур сгорания и теплового КПД в диапазоне нагрузки двигателя.
Обсуждение
Водород — многообещающий способ повысить эффективность дизельного двигателя без необходимости значительных изменений конструкции двигателя.
Однако масштабное внедрение водорода сопряжено с проблемами.
Первая проблема заключается в том, что водород плохо смешивается с дизельным топливом, а для хранения чистого водорода требуются условия высокого давления или криогенные условия. Водород также имеет высокую склонность к утечке из-за его небольшого размера и низкой плотности. Утечки обходятся дорого и ставят под угрозу безопасность операторов. Наконец, переход на водород действительно эффективен только в том случае, если водород производится устойчиво. Использование водорода, полученного из ископаемого топлива, без улавливания и утилизации углерода в конечном итоге сведет на нет все преимущества.
Концепция повышения КПД дизельного двигателя кажется привлекательной, однако это не простое и быстрое решение. Эффективное внедрение водорода будет дорогостоящим и потребует больших усилий, что снизит вероятность его широкомасштабного внедрения. Это, в дополнение к проблемам истощения ископаемого топлива и различных форм налогообложения выбросов углерода, означает, что может быть более практичным инвестировать в систему, работающую исключительно на возобновляемых источниках энергии.
Испытательная установка
Во время экспериментов массовый расходомер Alicat использовался для контроля потока водородной линии в испытательный стенд двигателя. Этот блок использовался вместе с водородным инжектором, а также с регулятором потока воздуха и дизельного топлива, чтобы получить желаемое соотношение смеси дизельного топлива, водорода и воздуха. Добавление водорода в количестве 0-20% было протестировано с шагом 5% в диапазоне нагрузок двигателя, чтобы определить эффективность различных смесей в условиях работы двигателя, а также контролировать давление в двигателе. Присоединенный газоанализатор затем позволял анализировать уровни выбросов и составные части в различных условиях эксплуатации.
Для проверки эффективности в различных условиях эксплуатации использовалась новая установка. Инфраструктура управления ПЛК связывалась с различными инструментами для обеспечения точного соотношения топлива. Цикловое количество дизельного топлива было уменьшено за счет увеличения расхода водорода, чтобы сохранить выходную тормозную мощность на уровне штатной заправки.
Таким образом, были установлены различные потоки водорода, чтобы изменить соотношение энергетического замещения. Таким образом, обеспечивается наилучшая корреляция между режимом работы двигателя, циклическими количествами топлива, пиковым давлением в цилиндрах, уровнями выбросов загрязняющих веществ и температурой выхлопных газов для высокой эффективности двигателя при использовании водорода.
Приборы для испытаний двигателей
Стабильное и надежное измерение рабочих условий имеет первостепенное значение для получения надежных результатов при испытаниях двигателей. Считывание потока в миллисекундах, повторяемость ±0,1% и интеграция с рядом протоколов связи обеспечивают плавное и прямое тестирование. Диапазоны измерения до 0,01 % от полной шкалы приборов в сочетании с более чем 98 предварительно запрограммированными калибровками по газам и встроенным программным обеспечением COMPOSER для хранения 20 определяемых пользователем газовых смесей также являются ценными активами на этапе экспериментов в области исследований и разработок двигателей.