Силовые энергетические установки будущего. Тема 14

1. Тема 14. Силовые энергетические установки будущего

2.

- Комбинированные двигатели
- Альтернативные концепции
силового привода
- Альтернативные источники
энергии. Применение водорода

3.

4.

Комбинированные двигатели и
направления их дальнейшего развития:
Наддув
Повышение частоты вращения коленчатого вала
Управляемые фазы газораспределения
Интегрированные электронные системы
управления топливоподачей и воздухоснабжением
Рециркуляция отработавших газов
Нейтрализация выпускных газов

5.

6. Подвод воздуха и наддув

Бензиновый двигатель М271

7.

Система Toyota VVT-i

8. Valvetronic

9. Непосредственный впрыск - конструкция (принципиальная картинка) Бензиновый двигатель М271

10.

Использование ОГ
Дизельный двигатель ОМ628

11.

Альтернативные
концепции силового
привода и альтернативные
источники энергии

12.

Альтернативные источники энергии, на определенном
этапе развития человечества, могут составить
серьезную конкуренцию таким традиционным видам
топлива, как бензин и дизельное топливо. В настоящее
время
выпускаются
малыми
сериями
или
разрабатываются опытные образцы двигателей,
работающих на:
-природном газе
-Био-дизельном и био-газовом топливе
-Этаноле и метаноле
-водородном топливе
-электрической энергии.

13.

Гибридный привод
Под гибридным приводом понимают такой привод автомобиля, когда у
него имеется более чем один источник силового привода, например
электромотор и двигатель внутреннего сгорания.
Основные виды гибридного привода:
-двигатель внутреннего сгорания + электромотор+ аккумулятор
-двигатель внутреннего сгорания + электромотор+внешний подвод
электроэнергии (по типу троллейбуса)
-двигатель внутреннего сгорания + маховик
-газовая турбина+генератор+аккумулятор+электромотор

14.

Концепция гибридного автомобиля: двигатель
внутреннего сгорания + электромотор
К1 и К2 - сцепление

15.

16.

17.

18.

Водородное топливо – топливные элементы
При использовании водородного топлива различают:
Горячее сгорание. Чистый водород при соединении с
кислородом воздуха внутри двигателя выделяет энергию,
которая
через
кривошипно-шатунный
механизм
преобразуется в механическую энергию.
Холодное сгорание. Топливный элемент обеспечивает
контролируемое
протекание
реакции
соединения
водорода с кислородом. При этом выделяется
электрическая энергия. Температура такого процесса
около 80 град. С. Произведенная электричество идет на
привод электромотора.

19.

Устройство и принцип работы топливного элемента
Основа ТЭ – твердый
протонопроводящий электролит в виде
пленки, состоящий из искусственного
вещества (PEM: proton exchange
membrane)
Напряжение, снимаемое с одного
топливного элемента 0,6 вольта

20.

Принцип работы топливных элементов:
Молекулы водорода разлагаются на катализаторе на положительные
протоны Н+ и отрицательные электроны Н-. После этого протоны Н+
проходят через электролитическую пленку в сторону содержащую
кислород. На стороне, где раньше находился водород Н+ , образуется
избыток электронов Н-.
Катализатор с "кислородной" стороны работает таким образом, что
содержащиеся в воздухе молекулы кислорода он активирует, поляризует
и готовит их к последующему принятию электронов. Две биполярные
пластины ТЭ соединяются под воздействием внешней электрической
цепочки. Электроны,
за счет перепада напряжений начинают
перемещаться с "водородной" стороны в сторону "кислородной" и
заряжать активный кислород отрицательной энергией. Отрицательно
заряженные частицы кислорода соединяются на граничном слое с
положительно заряженными частицами водорода. При этом образуются
не токсичные пары воды, которые выбрасываются в атмосферу.

21.

Функциональная схема силового привода автомобиля
Nissan на топливных элементах

22.

Вид интерьера автомобиля Daimler Chrysler NECAR 4
оборудованного топливными элементами
Силовой агрегат расположен на полу 4- местного автомобиля А- класса

23.

Способ
получения
водородного
топлива на борту
автомобиля

24.

Основные проблемы применения
топливных элементов:
Высокая стоимость силовых установок (350 дол/кВт
установки);
Низкая долговечность ТЭ;
Продолжительное время подготовки ТЭ к работе – до 20
мин.;
Проблемы воздухоподвода;
Получение и хранение топлива на борту автомобиля;
Проблема теплорассеивания. Система охлаждения ТЭ.
Склонность к замораживанию.