Система питания двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания автотракторных средств, работающих на двух топливах или на их смеси. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности системы питания двигателя внутреннего сгорания, работающего на двух видах топлива, путем адаптации системы питания. Система питания двигателя внутреннего сгорания содержит на линии между источником альтернативного топлива и дозатором теплообменник, а плунжеры дозатора подпружинены и установлены с возможностью перемещения как относительно корпуса, так и относительно друг друга. 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания автотракторных средств, работающих на двух топливах или на их смеси.
Известна система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный бак, фильтр очистки топлива, топливный насос низкого давления, теплообменный аппарат, подключенный к системе жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, топливный насос высокого давления, форсунку [Пат.
Недостатком системы является низкая эффективность при отрицательной температуре топлива (смеси двух топлив) в период прогрева двигателя.
Также известна система подачи жидкого и газообразного топлива в газодизель, содержащая топливный насос высокого давления, двухканальную форсунку, источники дизельного топлива и сжиженного газа с линиями подвода, дозатор дизельного и газообразного топлива, включающий основной плунжер с упором и дополнительный [Пат. РФ 2338920, F02M 43/00. Опубл. 20.11.2008, прототип].
Недостатком системы является то, что она эффективно работает на топливах с низкой вязкостью (сжиженном газообразном топливе), при использовании топлив с большой вязкостью (например, альтернативных на основе рапсового масла) эффективность снижается.
Технический результат изобретения — повышение эффективности системы питания двигателя внутреннего сгорания, работающего на двух видах топлива, путем адаптации системы питания.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от прототипа система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный насос высокого давления, двухканальную форсунку, источники дизельного и альтернативного топлива с линиями подвода, дозатор дизельного и альтернативного топлива, включающий основной и дополнительный плунжеры, образующие три полости, канал, соединяющий топливный насос высокого давления с верхней полостью дозатора, снабжен нагнетательным клапаном двойного действия, каналы, соединяющие среднюю и нижнюю полости дозатора с двухканальной форсункой, снабжены обратными клапанами объемного действия, средняя и нижняя полости соединены соответственно с линиями подвода альтернативного и дизельного топлива, притом на линии между источником альтернативного топлива и дозатором установлен теплообменник, а плунжеры дозатора подпружинены и установлены с возможностью перемещения как относительно корпуса, так и относительно друг друга.
На фиг.1 представлена система подачи основного и альтернативного топлива в двигатель.
На фиг.2 показано положение плунжеров дозатора при работе двигателя на дизельном топливе (когда вязкость альтернативного топлива высокая). На фиг.3 показано положение плунжеров дозатора при работе прогретого двигателя (когда вязкости дизельного и альтернативного топлив примерно одинаковы).
Система питания двигателя внутреннего сгорания содержит (фиг.1) линию низкого давления, топливный бак 1 дизельного топлива, подкачивающий насос 2, фильтр 3 и секцию топливного насоса высокого давления (ТНВД) 5 с плунжером 4. На выходе из секции ТНВД 5 установлен нагнетательный клапан двойного действия 6 с клапанами 8 и 10, прижатыми друг к другу пружинами 7 и 9. Топливный бак с альтернативным топливом 20 соединен трубопроводом через насос 21, фильтр 22 и теплообменник 23 с дозатором 12. На линиях между двухканальной форсункой 24 с полостью 26, секцией ТНВД 5 и теплообменником 23 установлен дозатор 12 дизельного и альтернативного топлива. Дозатор 12 включает основной плунжер 14 и дополнительный 13.
Система работает следующим образом.
При работе двигателя внутреннего сгорания с низкой температурой топлив в период прогрева, когда вязкость альтернативного топлива (например, на основе рапсового масла) значительно выше, чем дизельного топлива, подкачивающий насос 2 нагнетает топливо в секцию ТНВД 5 и в полость C дозатора 12. Плунжер 4 ТНВД подает порцию дизельного топлива через нагнетательный клапан 6 двойного действия, при этом оба клапана 8 и 10, прижатые друг к другу пружинами 7 и 9, поднимаются и пропускают топливо в полость A дозатора.
Под давлением плунжер 14 дозатора 12 перемещается вниз (фиг.2), сжимая пружину 25, плунжер 13 удерживается пружиной 15 и противодавлением со стороны полости B, заполненной более вязким альтернативным топливом, а дизельное топливо из полости C под давлением поступает в полость 26 двухканальной форсунки 24, отрывает иглу от седла распылителя и впрыскивается в камеру сгорания.
После отсечки и посадки клапанов 17 и 10 на седла обратный клапан 8 под давлением топлива в полости A открывается и перепускает часть топлива в надплунжерную полость D. Это обеспечивает устранение возможных подвпрыскиваний и заданное остаточное давление в полости A и линии высокого давления. При этом плунжеры 13 и 14 под действием пружины 15 поднимаются вверх.
При прогреве двигателя внутреннего сгорания доля подачи альтернативного топлива увеличивается по мере прогрева топлива и замещает дизельное топливо. Это достигается тем, что давление, развиваемое секцией ТНВД 5, воздействует на плунжеры 13 и 14, перемещая их вниз (фиг.
3), при этом, по мере снижения вязкости альтернативного топлива, увеличивается ход плунжера 13 и уменьшается ход плунжера 14 за счет изменения противодавления. Величина и продолжительность впрыска зависят от порции топлива, поданной ТНВД в полость A.
Таким образом, описанный вариант системы питания позволяет обеспечить работу двигателя на дизельном и альтернативном топливе, обеспечивает благоприятную последовательность ввода разных топлив в камеру сгорания при прогреве, автоматически согласовывает количество подаваемого топлива с режимом работы двигателя за счет штатного регулятора частоты вращения, в результате чего повышается эффективность работы системы питания двигателя внутреннего сгорания.
Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для обеспечения оптимальных вязкостных свойств топлива, улучшения пусковых качеств двигателя и может быть легко реализована в машиностроении.
Система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный насос высокого давления, двухканальную форсунку, источники дизельного и альтернативного топлива с линиями подвода, дозатор дизельного и альтернативного топлива, включающий основной и дополнительный плунжеры, образующие три полости, канал, соединяющий топливный насос высокого давления с верхней полостью дозатора, снабжен нагнетательным клапаном двойного действия, каналы, соединяющие среднюю и нижнюю полости дозатора с двухканальной форсункой, снабжены обратными клапанами объемного действия, средняя и нижняя полости соединены соответственно с линиями подвода альтернативного и дизельного топлива, отличающаяся тем, что на линии между источником альтернативного топлива и дозатором установлен теплообменник, а плунжеры дозатора подпружинены и установлены с возможностью перемещения как относительно корпуса, так и относительно друг друга.
Система питания двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом
Использование: управление наддувом двигателя внутреннего сгорания при запуске, при постоянных и переменных нагрузках, а также на установившихся и неустановившихся режимах. Задача: обеспечение возможности работы двигателя в режимах бензинового и дизельного, причем с изменением тактности его рабочего цикла; упрощение конструкции двигателя, увеличении его кпд и мощности. Технический результат: исключение впускного клапана и применении вместо него форсунки, в которой образуется горючая смесь. Система содержит турбокомпрессор 1, ресивер 2, форсунку 3, источники топлива 4 и 5 (бензин и дизельное топливо), электромагнитные управляемые клапаны 6, 7, 8. Турбокомпрессор 1 подсоединен к выпускному трубопроводу двигателя (не показан), а в напорном трубопроводе турбокомпрессора установлен ресивер 2. Форсунка 3 одним своим входом через клапан 6 связана (соединена) с ресивером 2, а другим своим входом через клапаны 7 и 8 связана (соединена) с источниками (топливными баками) бензинового топлива 4 и дизельного топлива 5.
При этом источников топлива может быть как два (как показано на фиг.), так и один — с бензином или с дизельным топливом. Кроме того, роторный вал турбокомпрессора 1 выполнен инерционным за счет либо увеличения массы собственно ротора, либо путем установки на роторе маховика.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, содержащим нагнетатели, приводимые в действие энергией выхлопа.
Уровень техники
Известна система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания, содержащая турбокомпрессор, подсоединенный к выпускному трубопроводу двигателя, и впускной клапан для подачи воздуха в цилиндр двигателя, соединенный с напорным трубопроводом турбокомпрессора (Пузанков А.Г. Автомобили: Устройство автотранспортных средств: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — M.: Издательский центр «Академия», 2004. — С.172).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии турбокомпрессора, подсоединенного к выпускному трубопроводу двигателя.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, обеспечиваемого изобретением, заключается в использовании впускного клапана.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, подсоединенный через воздухонапорный патрубок к впускному коллектору и через газоприемное отверстие к выпускному коллектору двигателя, топливный насос высокого давления, байпасный канал, дополнительный нагнетатель с электроприводом, подключенный через воздухо-приемное отверстие к воздушному фильтру и через напорный трубопровод
к напорной магистрали турбокомпрессора, установленную в воздухонапорном трубопроводе дополнительного нагнетателя дросселирующую заслонку с первым исполнительным механизмом и электрическую цепь с замком зажигания, ресивер, установленный в напорном трубопроводе турбокомпрессора, манометрический датчик включения электропривода дополнительного нагнетателя, расположенным на ресивере и подключенным посредством электрической цепи к замку зажигания и к электроприводу дополнительного нагнетателя, воздуходросселирующий механизм, содержащий задатчик работы, электронный блок, соединенный с задатчиком работы, установленным на топливном насосе высокого давления, электрическую схему связи и второй исполнительный механизм с запорным органом, размещенным в напорном трубопроводе трубокомпрессора и дополнительного нагнетателя, включатель аварийного наддува, расположенный в кабине водителя и включенный в электрическую схему связи параллельно манометрическому датчику, телескопическое соединение тяг привода дроссельной заслонки и предохранительный клапан, установленный в байпасном канале воздухонапорного трубопровода дополнительного нагнетателя (Патент РФ №2037630 С1, М.
кл. F 02 B 37/00, 1995).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии турбокомпрессора и ресивера, установленного в напорном трубопроводе турбокомпрессора.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, обеспечиваемого изобретением, заключается в необходимости применения впускного клапана для подачи заряда воздуха в цилиндр под давлением, что обусловливает классическое применение наддува для увеличения наполнения цилиндров воздухом с целью повышения эффективности сгорания одновременно увеличенной дозы впрыскиваемого топлива. При этом впускной клапан работает от коленчатого вала, что снижает кпд двигателя. Клапан, кроме того,
инерционен, что ограничивает максимальную частоту вращения вала двигателя, снижая тем самым мощность двигателя, так как ограничивает количество циклов.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности работы двигателя в режимах бензинового и дизельного, причем с изменением тактности его рабочего цикла.
Задача также заключается в упрощении конструкции двигателя, увеличении его кпд и мощности.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в исключении впускного клапана и применении вместо него форсунки, в которой образуется горючая смесь. Возможность такой замены обусловлена тем, что в заявленной системе приготовление топливной смеси осуществляется в форсунке. При этом исключение из конструкции двигателя впускного клапана упрощает конструкцию двигателя, увеличивает его кпд и мощность. Это связано с тем, что впускной клапан имеет подвижные механические элементы, обладающие известной инерционностью, ограничивающей максимальную частоту вращения вала и вследствие этого мощность двигателя. Клапан также связан с коленчатым валом, что усложняет конструкцию двигателя и дополнительно снижает его мощность и кпд. Исключение впускного клапана дает, кроме того, возможность увеличить количество выпускных клапанов, что ускоряет освобождение цилиндров двигателя от продуктов сгорания и как следствие дополнительно увеличивает его мощность за счет возможности увеличения количества циклов.
Достигается технический результат тем, что система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор, роторный вал которого выполнен инерционным и который подсоединен к выпускному трубопроводу двигателя, ресивер, установленный в напорном трубопроводе
турбокомпрессора, и по крайней мере одну форсунку, связанную с по крайней мере одним источником топлива и с упомянутым ресивером с возможностью регулируемого образования в форсунке соответствующей топливно-воздушной смеси для регулируемой подачи этой смеси в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания.
Новыми являются признаки, касающиеся наличия форсунки, связи форсунки с ресивером и выполнения роторного вала турбокомпрессора инерционным.
Краткое описание чертежей
На фиг. изображена функциональная схема системы турбонаддува двигателя внутреннего сгорания.
Осуществление изобретения
Система содержит турбокомпрессор 1, ресивер 2, форсунку 3, источники топлива 4 и 5 (бензин и дизельное топливо), электромагнитные управляемые клапаны 6, 7, 8.
Турбокомпрессор 1 подсоединен к выпускному трубопроводу двигателя (не показан), а в напорном трубопроводе турбокомпрессора установлен ресивер 2. Форсунка 3 одним своим входом через клапан 6 связана (соединена) с ресивером 2, а другим своим входом через клапаны 7 и 8 связана (соединена) с источниками (топливными баками) бензинового топлива 4 и дизельного топлива 5. При этом источников топлива может быть как два (как показано на фиг.), так и один — с бензином или с дизельным топливом. В последнем случае вместо двух клапанов 7 и 8 система будет содержать только один клапан 7. Кроме того, роторный вал турбокомпрессора 1 выполнен инерционным за счет либо увеличения массы собственно ротора (не показан), либо путем установки на роторе маховика (также не показан). Выполнение ротора инерционным дает возможность аккумулирования кинетической энергии его вращения, что делает работу форсунки 3 мало зависимой от режима работы двигателя.
Наличие ресивера усиливает данный эффект и тем самым обеспечивает устойчивую работу форсунки 3 при варьировании режима работы двигателя в широких пределах.
Работа системы заключается в следующем.
В исходном состоянии, когда двигатель не работает, ресивер 2 должен иметь определенный запас воздуха с минимально необходимым давлением для обеспечения начальной подачи топливной смеси в цилиндры двигателя и работы пневмостартера. На тот случай, если в ресивере нет воздуха, система должна иметь небольшой компрессор с электрическим приводом для начального заполнения ресивера 2 воздухом до минимально необходимого давления.
В процессе работы двигателя бортовой компьютер (не показан), к которому подсоединены управляющие входы клапанов 6, 7 и 8, в определенные моменты времени, определяемые автоматически исходя из необходимого режима работы двигателя, подает сигнал на открытие клапана 6 и одновременно одного из клапанов 7, 8 в течении заданного периода времени. Вследствие этого в течение указанного периода времени в форсунку 3 из ресивера 2 поступает воздух, а из одного из топливных баков 4 или 5 поступает соответствующее топливо. При этом для поступления топлива в форсунку (если это бензин) не обязательно применение топливного насоса высокого давления; бензин может поступать за счет эжекторного эффекта, который возможно создать в форсунке без применения эжектора как отдельного устройства.
Если же для работы двигателя используется дизельное топливо, то указанный насос необходим.
В форсунке 3 происходит смешивание воздуха и топлива в необходимой пропорции, определяемой степенью открывания того или иного клапана. Образовавшаяся таким образом топливно-воздушная смесь через форсунку 3 поступает в рабочий цилиндр двигателя.
В общем случае система может содержать не одну форсунку, а несколько для обеспечения синхронной работы блока рабочих цилиндров двигателя. В любом случае изменение режима работы двигателя осуществляется бортовым компьютером автоматически путем изменения количественного состава топливно-воздушной смеси, изменения качественного состава этой смеси (изменение вида топлива — бензин или дизельное топливо), а также путем изменения способа выполнения рабочего цикла двигателя, что делает двигатель универсальным, снижает его стоимость, повышает мощность и кпд, а также экономит топливо.
Система питания двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая турбокомпрессор, роторный вал которого выполнен инерционным и который подсоединен к выпускному трубопроводу двигателя, ресивер, установленный в напорном трубопроводе турбокомпрессора, и по крайней мере, одну форсунку, связанную с, по крайней мере, одним источником топлива и с упомянутым ресивером через управляемые клапаны.
Преобразование энергии | Определение, примеры, формула, принцип и факты
Должность
Просмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Элиу Томсон Уильям Джордж Армстронг, барон Армстронг Кристофер Хинтон, барон Хинтон Оскар фон Миллер Джон Э. У. Кили
- Похожие темы:
- ядерного реактора турбина электрический двигатель батарея термоядерный реактор
Просмотреть весь соответствующий контент →
преобразование энергии , преобразование энергии из форм, предоставляемых природой, в формы, которые могут быть использованы человеком.
На протяжении веков для этой цели был разработан широкий спектр устройств и систем. Некоторые из этих преобразователей энергии довольно просты. Ранние ветряные мельницы, например, преобразовывали кинетическую энергию ветра в механическую энергию для перекачивания воды и измельчения зерна. Другие системы преобразования энергии явно более сложны, особенно те, которые используют сырую энергию из ископаемого топлива и ядерного топлива для производства электроэнергии.
Многие преобразователи энергии, широко используемые сегодня, связаны с преобразованием тепловой энергии в электрическую. Однако эффективность таких систем имеет фундаментальные ограничения, продиктованные законами термодинамики и другими научными принципами. В последние годы значительное внимание уделялось некоторым устройствам прямого преобразования энергии, в частности солнечным элементам и топливным элементам, которые минуют промежуточный этап преобразования энергии в тепловую при производстве электроэнергии.
В этой статье прослеживается развитие технологии преобразования энергии, при этом выделяются не только традиционные системы, но и альтернативные и экспериментальные преобразователи со значительным потенциалом. Описаны их отличительные особенности, основные принципы работы, основные типы и основные области применения.
Британская викторина
Энергия и ископаемое топливо
Общие соображения
Энергия обычно и наиболее просто определяется как эквивалент или способность для выполнения работы. Само слово происходит от греческого energeia: en , «в»; ergon , «работа». Энергия может быть либо связана с материальным телом, как спиральная пружина или движущийся объект, либо она может быть независимой от материи, как свет и другое электромагнитное излучение, проходящее через вакуум. Энергия в системе может быть доступна для использования только частично. Размерность энергии — это работа, которая в классической механике формально определяется как произведение массы ( м ) и квадрат отношения длины ( л ) ко времени ( t ): Это означает, что чем больше масса или расстояние, на которое она перемещается, или чем меньше время, необходимое для перемещения массы, тем больше будет совершенная работа или тем больше будет затрачена энергия.
Развитие концепции энергии
Термин «энергия» не применялся в качестве меры способности выполнять работу до довольно позднего периода развития науки механики. Действительно, развитие классической механики может осуществляться без обращения к понятию энергии. Однако идея энергии восходит, по крайней мере, к Галилею в 17 веке. Он признал, что, когда вес поднимается с помощью системы шкивов, приложенная сила, умноженная на расстояние, на которое эта сила должна быть приложена (произведение, называемое по определению работой), остается постоянным, даже если любой из факторов может меняться. Понятие vis viva, или жизненной силы, величины, прямо пропорциональной произведению массы на квадрат скорости, было введено в 17 веке. В 19В X веке термин энергия применялся к понятию vis viva.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Первый закон движения Исаака Ньютона признает, что сила связана с ускорением массы.
Почти неизбежно, что в этом случае будет представлять интерес интегральный эффект силы, действующей на массу. Конечно, есть два вида интеграла от действия силы, действующей на массу, которые можно определить. Один — интеграл силы, действующей вдоль линии действия силы, или пространственный интеграл силы; другой — интеграл силы по времени ее действия на массу, или временной интеграл.
Вычисление пространственного интеграла приводит к величине, которая теперь принимается за изменение кинетической энергии массы в результате действия силы и составляет ровно половину vis viva. С другой стороны, временное интегрирование приводит к оценке изменения импульса массы в результате действия силы. Некоторое время велись споры о том, какая интеграция приводит к надлежащей мере силы: немецкий философ и ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц выступал за пространственный интеграл как единственно верную меру, тогда как ранее французский философ и математик Рене Декарт защищал временную меру. интеграл. В конце концов, в 18 веке физик Жан д’Аламбер из Франции показал правомерность обоих подходов к измерению эффекта силы, действующей на массу, и что противоречие касалось только номенклатуры.
Подытожим: сила связана с ускорением массы; кинетическая энергия, или энергия, возникающая в результате движения, есть результат пространственного интегрирования силы, действующей на массу; импульс есть результат интегрирования во времени силы, действующей на массу; а энергия является мерой способности выполнять работу. Можно добавить, что мощность определяется как скорость передачи энергии во времени (к массе, когда на нее действует сила, или по линиям передачи от электрического генератора к потребителю).
Закон сохранения энергии (см. ниже) был независимо признан многими учеными в первой половине 19 века. Сохранение энергии в виде кинетической, потенциальной и упругой энергии в замкнутой системе в предположении отсутствия трения оказалось действенным и полезным инструментом. Далее, при ближайшем рассмотрении, трение, служащее ограничением классической механики, обнаруживается в выделении тепла, будь то на контактных поверхностях бруска, скользящего по плоскости, или в объеме жидкости, в которой весло вращается или любое другое выражение «трение».
Тепло было определено как форма энергии Германом фон Гельмгольцем из Германии и Джеймсом Прескоттом Джоулем из Англии в 1840-х годах. В это же время Джоуль экспериментально доказал связь между механической и тепловой энергией. Поскольку стало необходимо более подробное описание различных процессов в природе, подход заключался в поиске рациональных теорий или моделей процессов, которые позволяют количественно измерить изменение энергии в процессе, а затем включить его и сопутствующий ему энергетический баланс в систему. интереса, при условии общей необходимости сохранения энергии. Этот подход работал для химической энергии в молекулах топлива и окислителя, высвобождаемых при их сгорании в двигателе, для производства тепловой энергии, которая впоследствии преобразуется в механическую энергию для запуска машины; он также работал над преобразованием ядерной массы в энергию в процессах ядерного синтеза и ядерного деления.
Как двигатели внутреннего сгорания помогают переходу на экологически чистую энергию
ИСТОРИЯ Выработка энергии
Опубликовано 16 января 2023 г.
от Lucie Maluck
Компания Rolls-Royce разрабатывает двигатели внутреннего сгорания на водороде для выработки электроэнергии в стационарных условиях. Здесь мы заглянем за кулисы, чтобы увидеть, когда они будут доступны на рынке и какую роль они будут играть в сочетании с топливными элементами и электролизерами.
«Сколько сегодня было мероприятий?» — спрашивает Андреа Просперо, прибыв к испытательному стенду рано утром. «Еще немного — дела идут», — отвечает его коллега Руди Хофф. Двое мужчин являются разработчиками в Rolls-Royce, работая в составе междисциплинарной группы по разработке первого двигателя внутреннего сгорания на водороде для компании, которая до сих пор славилась своими дизельными и газовыми двигателями. И «события» составляют большую часть этого.
Сжигание водорода = серьезная проблема
«Проще говоря, «событие» — это слишком раннее воспламенение водородно-воздушной смеси в цилиндре», — говорит Руди Хофф.
Он провел последние два года, работая над горением водорода в мельчайших деталях, и считает это серьезной проблемой, потому что водород чрезвычайно легко воспламеняется. Даже при небольшом его количестве в воздухе достаточно крошечной искры, чтобы воспламенить смесь. Инженеры уже имели опыт работы с газовыми двигателями MTU, на которых основаны новые водородные агрегаты, но говорят, что есть большие различия, в частности, в отношении сгорания.
Хорошо подготовленная команда: Андреа Просперо (слева) и Руди Хофф (справа) уже более шести месяцев испытывают новый водородный двигатель внутреннего сгорания mtu.
Первые водородные двигатели MTU будут отгружены в 2024 году
Теперь проблемы должны быть решены в ближайшие месяцы, поскольку первые два водородных двигателя MTU должны быть доставлены всего через год (январь 2024 года). Они будут использоваться на комбинированных теплоэлектростанциях в Дуйспорте, внутреннем порту Дуйсбурга, снабжающих теплом и электроэнергией первый в Германии углеродно-нейтральный контейнерный терминал в рамках проекта enerPort.
«enerPort по-прежнему является исследовательским проектом, но в 2026 году все станет серьезно», — говорит Руди. Именно тогда двигатели должны быть запущены в серийное производство и стать доступными для всех клиентов. И они могут похвастаться довольно впечатляющими показателями производительности: 12-цилиндровый двигатель должен производить чуть менее один мегаватт выходной мощности – действительно, на испытательном стенде уже было показано, что он может это делать.
Показать YouTube
Чтобы использовать эту услугу, вы должны дать нам свое согласие на соответствующий файл cookie. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Давать возможность
Новые водородные двигатели основаны на проверенных стационарных газовых двигателях MTU, модифицированных следующим образом:
- Новый 9Турбокомпрессоры 0021 , разработанные Rolls-Royce, больше, чем те, которые используются в газовых двигателях, потому что они должны сжимать большее количество воздуха.
- Цилиндры были переработаны для использования водорода — с более низкими коэффициентами сжатия для обеспечения характеристик быстрого воспламенения водорода.
- Система впрыска: В отличие от газовых двигателей, водород не добавляется в наддувочный воздух до тех пор, пока он не попадет в цилиндр. Присутствие водорода в канале наддувочного воздуха сделало бы риск неконтролируемого сгорания слишком большим, потому что топливо очень легко воспламеняется.
- Новая система управления двигателем используется для управления сложным процессом сгорания водорода. Это также будет считывать датчики давления в цилиндрах, например, которые не требуются в стационарных газовых двигателях.
1
Система впрыска
В отличие от газовых двигателей, водород не добавляется в наддувочный воздух до тех пор, пока он не попадет в цилиндр.
Присутствие водорода в канале наддувочного воздуха сделало бы риск неконтролируемого сгорания слишком большим, потому что топливо очень легко воспламеняется.
2
Турбокомпрессоры
Новые турбокомпрессоры больше, чем те, которые используются в газовых двигателях, потому что они должны сжимать большее количество воздуха.
3
Цилиндрическая конструкция
Цилиндры были переработаны для работы с водородом — с более низкими коэффициентами сжатия, чтобы обеспечить характеристики быстрого воспламенения водорода.
4
Система управления двигателем
Новая система управления двигателем используется для управления сложным процессом сгорания водорода.
Это также будет считывать датчики давления в цилиндрах, например, которые не требуются в стационарных газовых двигателях.
1
Система впрыска
В отличие от газовых двигателей, водород не добавляется в наддувочный воздух до тех пор, пока он не попадет в цилиндр. Присутствие водорода в канале наддувочного воздуха сделало бы риск неконтролируемого сгорания слишком большим, потому что топливо очень легко воспламеняется.
2
Турбокомпрессоры
Новые турбокомпрессоры крупнее тех, что используются в газовых двигателях, потому что они должны сжимать большее количество воздуха.
3
Конструкция цилиндра
Цилиндры были переработаны для работы с водородом — с более низкими коэффициентами сжатия для обеспечения характеристик быстрого воспламенения водорода.
4
Система управления двигателем
Новая система управления двигателем используется для управления сложным процессом сгорания водорода. Это также будет считывать датчики давления в цилиндрах, например, которые не требуются в стационарных газовых двигателях.
Комплект для переоборудования существующих газовых двигателей
Андреа, Руди и их коллеги не только работают над новым водородным двигателем, но и одновременно разрабатывают комплект для переоборудования существующих газовых двигателей MTU. «Это даст клиенту возможность преобразовать газовый двигатель в водородный двигатель, скажем, в рамках капитального ремонта», — говорит нам Руди.
Это связано с тем, что водородные двигатели еще не пользуются спросом для производства электроэнергии, поскольку окупаемость инвестиций невелика. С одной стороны, зеленый водород, производимый с использованием энергии из возобновляемых источников, труднодоступен, а с другой стороны, он все еще слишком дорог.
В конечном итоге это изменится. Водородные проекты развиваются во всем мире, и можно с уверенностью предположить, что топливо скоро станет доступным — и экономичным в придачу. «Когда мы доберемся до этого этапа, клиенты смогут использовать комплекты для переоборудования для перевода своих существующих газовых двигателей на водород — или купить газовый двигатель сегодня, зная, что позже они смогут перевести его на водород», — продолжил он.
Он все еще находится на испытательном стенде, окруженном кабелями, но примерно через год первый водородный двигатель mtu будет производить энергию во внутреннем порту Дуйсбурга.
Двигатели внутреннего сгорания – часть водородной экосистемы mtu
Водородные двигатели mtu являются частью настоящей водородной экосистемы, инженеры Rolls-Royce также работают над топливными элементами для стационарных систем энергоснабжения. «Тогда у клиентов будет выбор технологий между двигателями внутреннего сгорания и топливными элементами — оба способны генерировать экологически чистую энергию, но с разной направленностью», — говорит Андреа Просперо.
Топливный элемент — лучший выбор для клиентов, которым требуется постоянный уровень электроэнергии, но если они также хотят использовать тепловую энергию и, возможно, управлять сетью централизованного теплоснабжения, они, скорее всего, выберут водородный двигатель как часть классическая установка ТЭЦ.
Топливные элементы и двигатели внутреннего сгорания в качестве систем хранения энергии
И топливные элементы, и двигатели внутреннего сгорания также должны играть ключевую роль всякий раз, когда необходимо хранить энергию. В будущем все больше и больше электроэнергии будет производиться из возобновляемых источников энергии, например, с помощью солнечных батарей или ветряных турбин. В идеальном мире эта возобновляемая электроэнергия будет производиться по мере необходимости, но мир не всегда идеален, и ветряные турбины производят больше всего энергии, когда много ветра. Точно так же солнечные энергетические системы особенно эффективны, когда светит солнце.
Электролизеры для производства водорода
Это приводит к большому количеству электроэнергии, которую не всегда можно сразу использовать, а значит, ее нужно хранить. Хранение может быть осуществлено с помощью аккумуляторных батарей, и действительно также возможно хранить электроэнергию в виде топлива. Имея это в виду, Rolls-Royce разрабатывает электролизеры, которые расщепляют воду на составные части (кислород и водород) с помощью электрохимического процесса, работающего от электричества. Водород хранится в специальных буферных резервуарах для подачи электрической и тепловой энергии с помощью топливных элементов или ТЭЦ, оснащенных новым водородным двигателем MTU, когда ветряные турбины и солнечные батареи временно не работают.
Показать YouTube
Чтобы использовать эту услугу, вы должны дать нам свое согласие на соответствующий файл cookie. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Давать возможность
Но пока мы не зайдем так далеко, Андреа Просперо и Руди Хофф должны продолжать настраивать свои двигатели и следить за тем, чтобы больше не происходило «событий».