ГИБРИДНОЕ АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
С ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ, РАБОТАЮЩЕЙ НА ВОДОРОДНОМ ТОПЛИВЕ
В. Ф. Каменев, Г. С. Корнилов, Н. А. Хрипач
Государственный научный центр Российской Федерации ФГУП «Центральный ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт» (НАМИ) д. 2, Автомоторная ул., Москва, Россия, 125438 Тел.: (095) 454-00-97; факс: (095) 456-70-97; e-mail: kamo@email.ru, gennady_kornilov@mtu-net.ru, khripachna@yandex.ru
Сведения об авторе: д-р техн. наук, профессор, зав. научно-исследовательским и экспериментально-конструкторским отделом двигателей с принудительным зажиганием и водородных энергоустановок ГНЦ РФ - ФГУП «НАМИ»; профессор кафедры «Автотракторные двигатели» Московского государственного технического университета - Московского автомеханического института (МГТУ-МАМИ), действительный член Академии проблем качества РФ, член Российской Ассоциации автомобильных инженеров, эксперт России в КВТ ЕЭК ООН по проблемам экологической безопасности, член SAE.
Образование: в 1967 г. окончил Московский автомеханический институт по специальности «инженер-механик». Область научных интересов:
■ рабочие процессы ДВС с искровым зажиганием;
■ снижение выбросов вредных веществ автомобильными двигателями;
■ методы испытаний автомобилей, двигателей и их компонентов по оценке экологических и энергетических показателей, надежности и ресурса.
Автор оригинальных конструкций систем питания двигателей, каталитических нейтрализаторов. Научный руководитель ряда научно-технических проектов по:
■ использованию альтернативных топлив для автомобильных двигателей;
■ созданию водородного двигателя для АТС;
■ разработке комбинированных энергетических установок для гибридных транспортных средств. Публикации: более 115 научных статей и докладов, в том числе на конгрессах FISITA и SAE,
более 25 патентов России и других стран (США, Германия, Япония).
Сведения об авторе: зам. заведующего научно-исследовательским и экспериментально-конструкторским отделом двигателей с принудительным зажиганием и водородных энергоустановок, зав. научно-исследовательской и экспериментально-конструкторской лабораторией водородных двигателей ГНЦ РФ - ФГУП «НАМИ», ассистент кафедры «Автотракторные двигатели» МГТУ-МАМИ.
Образование: в 2001 г. окончил МГТУ-МАМИ по специальности «инженер по двигателям внутреннего сгорания». В 2004 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Тепловые двигатели», посвященную решению проблемы питания автомобильного двигателя внутреннего сгорания водородосодержащим топливом.
Область научных интересов: экология автомобильных двигателей, разработка мероприятий по снижению вредных выбросов и созданию антитоксичных систем и устройств, проведение стендовых и сертификационных испытаний двигателей; ответственный исполнитель хозяйственных договоров с рядом предприятий и организаций, в том числе с ОАО «АвтоВАЗ», РКК «Энергия» и Институтом машиноведения им. А. А. Благонравова РАН. Основное направление деятельности — изучение вопросов безопасного получения и хранения на борту автомобиля водородного топлива. Член авторского коллектива по разработке устройства по управлению газообменом в двигателе внутреннего сгорания, запатентованного в России в 2003 г.
Публикации: 17 научных статей; активный участник международных и российских научных конференций и семинаров.
Каменев Владимир Федорович
EüH
Хрипач Николай Анатольевич
Корнилов Геннадий Сергеевич
Сведения об авторе: кандидат техн. наук, старший науч. сотрудник, первый зам. ген. директора по научной работе ГНЦ РФ - ФГУП «НАМИ»; председатель Экспертного совета при Правительстве Москвы по техническим средствам снижения токсичности автотранспорта; член городской экологической комиссии; академический советник Инженерной Академии РФ; академик Академии проблем качества; засл. машиностроитель РФ (1999 г.); лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники (2002 г.) за создание и освоение производства экологически чистых дизелей на ОАО «Автодизель» (г. Ярославль).
Профессиональный опыт: работает в ФГУП «НАМИ» с 1991 г. на должностях заместителя ген. директора по научной работе, директора научно-технического центра «Экология автомобилей и двигателей», зам. ген. директора, первого зам. ген. директора.
С 1971 по 1991 гг. работал на ярославских заводах ЯМЗ, ЯЗДА, ЯЗТА, прошел путь от инженера до главного конструктора завода и зам. ген. директора объединения «Дизельаппаратура».
Область научных интересов: вопросы экологии автомобилей и двигателей, поиск путей достижения отечественными автомобилями перспективных европейских норм токсичности. Непосредственный участник создания семейства отечественных нейтрализаторов отработавших газов (окислительных и трехкомпонентных) и других элементов снижения токсичности для бензиновых легковых автомобилей, производство которых в настоящее время освоено несколькими российскими предприятиями.
Большое внимание уделяет экологически чистым и альтернативным топливам. Под его руководством создано новое поколение унифицированной газобаллонной аппаратуры для питания легковых и грузовых искровых автомобилей сжиженным и сжатым газом, а также опытные образцы двигателей и автомобилей, работающих на метаноле, бензоводородных смесях, водороде и водородном топливе, получаемом путем конверсии метанола на борту автомобиля.
Публикации: более 30 научных работ (после 1998 г.); активный участник международных и республиканских симпозиумов, конференций, совещаний по вопросам обеспечения экологической безопасности и экономии невозобновляемых ресурсов.
World experience in a problem of hydrogen use on a vehicle, accumulated to the present time, shows, that hydrogen has the set of advantages in comparison with conventional petroleum motor fuels, among which the main ones are an opportunity of significant decrease of fuel consumption by automobile engines and ecological cleanness of hydrogen as motor fuel.
As it is known, methanol is an alternative fuel, using of which instead of gasoline permits to improve fuel economic and pollutant emission of internal combustion engine and simultaneously to decide a problem of preservation of petroleum resources. At the same time the use of methanol as energy carrier for receiving hydrogen fuel for automobile engines permits to realize advantages of a hydrogen engine, decides a problem of providing of automobile required power supply.
Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества выдвигает ряд серьезных социальных проблем, среди которых — экология и сохранение природных ресурсов. Автомобили — основные потребители энергии и один из главных источников загрязнения атмосферы. Наиболее энергоемким и экологически опасным компонентом автомобиля является его энергетическая установка. Главные направления совершенствования автомобильных энергоустановок в настоящее время определяются двумя важнейшими социально-экономическими проблемами:
■ рациональным использованием топлива нефтяного происхождения, в том числе заменой его альтернативными энергоносителями;
■ снижением вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.
Постоянно ужесточающиеся международные требования по ограничению выброса вредных веществ автотранспортными средствами (АТС) и экономии энергоресурсов требуют от производителей разработки принципиально новых энергетических установок, работающих на новых, экологически чистых видах топлива ненефтяного происхождения. На рис. 1 приведена сравнительная оценка влияния различных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением относительно традиционного топлива — бензина.
Из приведенных гистограмм видно, что одним из лучших решений может быть использование водорода или синтез-газа с большой концентрацией водорода как альтернативного топлива для энергетической установки АТС.
Очевидным преимуществом водорода является его неисчерпаемые ресурсы в природе и воз-
NOx, ppm
1500
1000
500
0
СО,
Рис. 1. Сравнительная оценка влияния альтернативных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением: 1 — бензин; 2 — бензин + продукты его конверсии; 3 — бензин + Н2; 4 — сжиженный нефтяной газ; 5 —сжатый природный газ; 6 — метанол; 7 — метанол + Н2; 8 — синтез-газ (Н2 + СО); 9 — водород (Н2)
можность получения из возобновляемых сырьевых источников. Водород обладает чрезвычайно высокой энергоемкостью (почти в три раза больше, чем у традиционных нефтяных топ-лив) и уникальными кинетическими характеристиками. Кроме того, продукты сгорания водорода практически не содержат вредных компонентов на основе углерода (оксида и диоксида углерода, углеводородов и альдегидов).
В ходе проведенных ранее исследований ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» совместно с Институтом проблем машиностроения НАН Украины были созданы различные варианты опытных образцов автомобилей, работающих на водородном топливе. Из-за ограниченного запаса водорода на борту автомобиля испытывались варианты с комбинированным питанием водородом и бензином, а также исследовалась возможность
40
20
/ ч i " ч \
// ч \
* / / \ ■ ъ %
/ t
* ✓
- N. *
\
X \ \ \
ч
----- - 4 - ^
J' ft
/ \
/ \
СН, ppm
2000
1000
0,20
0.16
0,12
Рис. 2. Карбюратор для питания двигателя бензово-дородной смесью
0,5 1 1,5 2 2,5 3 -бензин, бензин + водород,---водород
Рис. 3. Токсические регулировочные характеристики двигателя 4 ■ 7,9/8,0 при использовании водорода и водородных смесей (п = 2700 мин1, Ые = 6,2 кВт)
работы автомобиля на чистом водороде. Результаты испытаний подтвердили экологические преимущества водорода. Даже при смешанном питании двигателя водородом и бензином выбросы оксида углерода снижаются в 10 раз, не-сгоревших углеводородов — в 2-3 раза, оксидов азота — в 2 раза. Топливная экономичность при работе автомобиля на бензоводородном топливе в сред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.