Силовые энергетические установки будущего. Тема 14 презентация

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

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

Подвод воздуха и наддув
Бензиновый двигатель М271

Система Toyota VVT-i

Valvetronic

Непосредственный впрыск - конструкция
(принципиальная картинка) Бензиновый двигатель М271

Использование ОГ
Дизельный двигатель ОМ628

Альтернативные концепции силового привода и альтернативные источники энергии

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.

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

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

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.

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

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.

Функциональная схема силового привода автомобиля Nissan на топливных элементах

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

Способ получения водородного топлива на борту автомобиля