国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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n。甘地A.V.Kulkarni R.S.Jahagirdar博士
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| 相关文章Pubmed,谷歌学者 |
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从经验中自1970年以来,不同的研究人员和工程师们试图产生一个最佳合适的和可靠的方式来取代现有的化石燃料如汽油、柴油等。氢气被认为是最好的替代汽油的SI引擎和柴油的CI引擎。汽车尾气污染在当今的整体污染水平有相当大的贡献。最合适的替代燃料,如氢减少这个关键污染水平。氢燃烧产生非常干净排气由于其可取的特点。当氢测试各种SI引擎完全或部分在不同参数水平,然后在所有的实验中减少污染程度大大比SI引擎上运行纯汽油。氢燃烧降低HC、CO和氮氧化物的水平。目前氢燃烧由于回火问题是危险的,但新开发的技术和科学火避雷器确保我们会免费操作氢操作引擎,同时可以精确控制氢供应。本文通过使用工作到目前为止,讨论了氢的性能和排放行为助长了SI引擎和它的安全使用。
关键字 |
| 氢;汽油;SI引擎;排放;性能;安全 |
介绍 |
| 所有我们知道化石燃料,如石油、天然气和煤炭等被迅速耗尽。这些燃料满足能源需求。他们生产高水平的排放引起全球污染和环境问题,如温室效应,酸雨,臭氧层损耗也通过燃烧原因阻碍了自然环境,最终整个地球上的生命。研究人员、工程师和科学家一直试图开发新燃料和燃烧技术将能够降低今天的污染水平。现在一天的希望,又有对生产和开发“氢经济”领域,因为他们中的大多数同意,氢是最好的替代燃料来取代现有的化石燃料的氢有清洁燃烧的特点。氢气正在运行的系统能够减少温室效应,酸雨,臭氧层损耗和其他环境问题通过减少二氧化碳,HC和氮氧化物排放。氢作为能源的使用是一个长期的选项来减少二氧化碳排放。全球转换从化石燃料的氢将消除许多问题及其后果。这些优势表明,迫切需要引入氢气运行系统。氢可以通过使用无污染能源和水电解等的理想方式。 The economies and lifestyle of their population of highly developed countries depend on light trucks and cars. These vehicles contribute most of the carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), volatile organic compounds (hydrocarbons, HC), and nitrogen oxides (NOx) emitted in exhaust [1], [8]. |
| 氢气是作为气体燃料。是高热值在质量基础上,宽出多种混合在空气中可燃性允许极贫或富支持燃烧混合物。它需要更低的能量开始点火过程导致了极高的火焰速度。燃烧每单位质量释放其能量的化学混合物仍然很高。氢的燃烧特性对其性能产生巨大影响作为发动机燃料[4]。SI引擎推动缸内直接注射氢有30%更多权力比较传统运行SI引擎由于增加循环热释放[1],[4]。 |
| 氢可以产生来自可再生能源,如太阳能、风能、水能通过电解分离。化石燃料或非传统燃料的固有特性使其在上世纪很受欢迎,但不幸的是,这些化石燃料并非可再生。此外,污染物排放量等化石能源系统有限公司,二氧化碳、氮氧化物、放射性物质、重金属、灰等造成的破坏更大,比那些可能由一个基于可再生氢能源系统。发动机运行只有氢废气不包含碳氧化物,碳氢化合物,粒子和铅化合物不含未燃烧的碳氢化合物或碳氧化物由燃油燃烧室内部提供。少量的氮氧化合物仍存在于废气由于更高的燃烧温度发生缸内的氢气燃烧的[3]。 |
氢的类型替换 |
| 主要有两种不同的方式引入氢在燃烧室燃烧过程。 |
| a部分氢替换。 |
| 有很多可用资源来产生氢这就是为什么它被认为是一个享有特权的替代燃料。提供氢发动机的输出功率主要取决于类型的推动。通常可以观察到输出功率增加20%的纯汽油发动机运行。部分替换用于单缸引擎操作8.5压缩比。氢通过阀直接注入汽缸内故意位于如图1所示。从实验中观察到,通过直接注射氢发动机输出功率增加30%,表明低燃油消耗率变得尤其在部分负荷由于改善燃烧过程预计和可取的。这部分取代氢发动机操作不会产生大量的污染物质,如公司,二氧化碳,HC、粒子和铅化合物。只有废气中的NOx污染物质[1]。 |
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| 图1缸内直接喷射氢气通过阀在燃烧室。 |
| 如果使用氢作为补充燃料四缸,四冲程SI引擎然后导致改善发动机的性能。实验由不同作者的表明,燃油消耗率降低而提高发动机热效率也同时没观察到制动功率下降。如果引擎运行在补充氢冷却水的热量损失和失踪损失分别减少了36%和30%。如果氢质量流率超出5%的汽油,空气供给的数量减少导致恶化的操作引擎[5]。 |
| b .总氢替换。 |
| 小容量引擎总是运行在稍微富混合物因此他们消耗更多的燃料,通过高污染水平。克服上述问题一个汽缸,四冲程,空气冷却SI引擎选择实验。氢的替代气缸下降24%的输出功率也注意到由于精简燃烧减少引擎操作温度。在2200 rpm发现敲门大大减少汽化器是消除和最合适的过量空气系数1.5。也通过消除汽化器和精益供应混合物回火问题避免这是非常危险的,以防氢气的用法。稀混合气的供给也减少了氮氧化物66%水平。具体的燃料消耗也减少了57%。我们知道在操作温度下润滑油蒸发小HC污染物的痕迹。最后得出氢上运行任何现有的小型SI引擎没有大的修改要求[4]。 |
| 热效率的变化、电力、废气温度和废气排放氮氧化物,CO, CO2, HC和O2为氢和汽油进行了比较的性能和排放四缸SI引擎运行在汽油和氢在部分负荷。作为一个气态氢在快速燃烧氢是可能的,它是有利的。它给出了提高燃油经济性和减少排放量。对于纯氢发动机操作值发现大约0有限公司二氧化碳和HC排放。然而,当发动机运行在2600 rpm适得其反的速度问题是有经验的。内部混合方法的优势减少适得其反的问题和爆炸。高压注射器有助于注入氢气发动机汽缸的直接在压缩冲程的后期结果适得其反自由操作,热效率高,高功率输出。介绍了氢发动机汽缸内以两种方式通过汽化器和一个在线多点喷射系统。喷射系统的第二种类型是更有利,因为它给了相对增加输出功率和力矩发动机速度而化油器系统不太有利。压缩比和当量比都有显著的影响发动机的性能和排放特性。 The electronic control system had advantages for improving the performance of hydrogen fuelled engine. If we compare engine operation between hydrogen and natural gas then results shows that brake specific fuel consumption was reduced and the brake thermal efficiency was improved. The hydrogen operated SI engines was found profitable in terms of both thermal efficiency and nitrogen oxides emissions. For hydrogen fuelled engine, at high combustion temperatures the NO and NO2 emissions occur by combination of nitrogen and oxygen. In case of hydrogen fuelled internal combustion engines the rapid combustion causes the high NO level. As mixture becomes leaner the NOx emission was found to be about 66% less than that of engine running purely on gasoline. For gasoline operated engine maximum NOX occurs at 2200 rpm due to occurrence of high temperatures while for hydrogen operated engine NOx occurs at 1800 rpm. Though theoretically CO and CO2 are not observed in the exhaust of hydrogen operated engine but as oil film burn in this case which is present on the inside of cylinder wall hence small amount of CO and CO2 observed in actual practice. In case of hydrogen operated engine the HC emissions are also close to zero but small amount of HC emission comes from the unburned evaporated lubrication oil [4]. Direct injection of hydrogen has advantageous as it gives normal combustion and achieves 30% increase in engine power. The higher combustion temperature causes to increase the NOx level in exhaust. This NOx level contained in exhaust can be minimized by use of catalytic converter, ignition timing tuning and cooled exhaust gas recirculation method. The better combustion process at partial loads results in better efficiency in case of hydrogen fuelled engines [3]. The NOx emission level is a strong function of excess air ratio, λ. The NOX levels at full load is much higher if the engine is operating with λ = 1 to 1.5 comparative to the gasoline engine because of the rise in burning temperature. If the engine is running at lean hydrogen air mixtures with excess air ratio λ > 1.5 then combustion temperature decreases and thereby NOx emission level decreases drastically. At λ > 2 maximum temperature with cylinder is approximately 2100 K and NOx emissions level is virtually zero [1]. |
| 事与愿违是主要问题的总氢替换。操作引擎在稀混合气可以大大避免这个问题。从几个实验,得出过量空气燃料比,λ= 2适得其反自由操作可以实现[7]。 |
安全 |
| 所有的汽车燃料的处理不当如柴油、汽油和天然气包括火灾和爆炸的危险。氢也是属于同一类别。设计得当,维护和运营车辆和燃油站可以证明了氢的安全使用或安全比柴油和其他燃料。氢的固有属性总是让我们在存储和处理安全问题,因为它有相当不同的化学和物理性质。[9]。安全是一个相对的问题。使用相同的汽油越来越次安全但大规模使用汽油总是涉及到崩溃的火灾风险。这是相同的氢。但氢是很有前途的环保燃料。与所有可用的化石汽车燃料相比几乎可以忽略不计,没有有害气体排放氢的可持续性问题,因为它是一个大大丰富的元素。 Day by day heavy research is going on to overcome the major drawbacks such as huge cost of extraction. The low energy density is also a considerable problem. A low range travels involves the continuous production of hydrogen on-board a vehicle and is also promising but these days not at a low cost. The replacement of gasoline with hydrogen as the mass fuel requires convenient and low cost running, low filling times and long travel on single fuelled tank. Until any new technology to achieve stated facts till end of reservoirs of gasoline will continue to dominate the fuel market. The day when hydrogen becomes capable of offering the same conveniences as that of gasoline, definitely gasoline and all remaining fossil fuels will be replaced by hydrogen [10]. This suggests the necessity and wide scope of research needed in area of hydrogen storage and its handling. |
结论 |
| 今天,有必要取代化石燃料的可再生,清洁燃料,如氢发动机燃烧过程。使用氢是有效和经济的方法大大降低污染物的排放水平。这也将有利于减少依赖碳氢化合物燃料。氢扮演重要角色拥有的属性是一个很好的燃料内燃机,也意味着替代传统燃料的可靠性,同时它还提供了更少的修改的利益和工作原理没有改变现有的引擎设计。 |
| 从上面的研究我们知道氢是有利可图的直接注入所有条款但也添加新组件的成本和修改现有的操作系统。总替换部分替换是有利的而不需要修改或更少,但在高过量空气比率恶化的操作系统。总替换比部分更有利的功率输出,因为它给刨丝器输出功率而消耗更少的燃料量。但对于小容量引擎发现由于精简燃烧发动机输出功率降低。在所有类型的氢使用安全也至关重要。 |
未来的范围 |
| 氢可能将主导未来的燃料市场,在未来几天可以作为最好的替代传统的化石燃料,因为它是清洁和可再生燃料。氢转换现有的SI引擎没有大的修改是非常重要和必要的找到最好的适合Hydrogen-Air-Gasoline混合物组成小、中、大容量的引擎。最大输出功率在最佳经济、低燃油消耗率和清洁和完整的燃烧和排放水平低时应该获得发动机运行在上述成分。也有巨大的范围发展的可持续设计和制造的氢的储存和处理设备没有火灾和爆炸的风险。 |
引用 |
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