Emissionen und Gesamtenergieverbrauch eines Mehrzylinderkolbenmotors mit Benzin- und Wasserstoff-Benzin-Gemisch
- NASA - National Aeronautics and Space Administration
Cleveland, Ohio 44135
Auswirkungen der Zugabe von Hydroxy (HHO)-Gas auf Leistung und Abgasemissionen bei Verbrennungsmotoren mit Kompressionszündung
- Department of Mechanical Engineering, Çukurova University, 01330 Adana, Turkey
In dieser Studie wurde Hydroxygas (HHO) durch den Elektrolyseprozess verschiedener Elektrolyte (KOH(aq), NaOH(aq), NaCl(aq)) mit verschiedenen Elektrodenkonstruktionen in einem auslaufsicheren Plexiglasreaktor (Wasserstoffgenerator) erzeugt. Hydroxygas wurde als Zusatzbrennstoff in einem Vierzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung (CI) ohne jegliche Modifikation und ohne die Notwendigkeit von Speichertanks verwendet. Die Auswirkungen auf Abgasemissionen und Motorkenngrößen wurden untersucht. Die Experimente zeigten, dass eine konstante HHO-Durchflussrate bei niedrigen Motordrehzahlen (unterhalb der kritischen Drehzahl von 1750 U/min für diese experimentelle Studie) die Vorteile des HHO-Systems in Nachteile für das Motordrehmoment, Kohlenmonoxid (CO)- und Kohlenwasserstoff (HC)-Emissionen sowie den spezifischen Kraftstoffverbrauch (SFC) umwandelte. Untersuchungen ergaben, dass die HHO-Durchflussrate in Bezug auf die Motordrehzahl unter 1750 U/min verringert werden musste, aufgrund der langen Öffnungszeit der Ansaugkrümmer bei niedrigen Geschwindigkeiten. Dies führte zu einer übermäßigen Volumenbesetzung von Hydroxy in den Zylindern, was verhinderte, dass die richtige Luft in die Verbrennungskammern gelangte. Dadurch war eine verringerte volumetrische Effizienz unvermeidbar. Die verringerte volumetrische Effizienz beeinflusste die Verbrennungseffizienz, was sich negativ auf das Motordrehmoment und die Abgasemissionen auswirkte. Aus diesem Grund wurde eine hydroxyelektronische Steuereinheit (HECU) entwickelt und hergestellt, um die HHO-Durchflussrate automatisch durch Verringerung von Spannung und Stromstärke zu verringern, indem die Datenlogger programmiert wurden, um die Nachteile von HHO-Gas auf SFC, Motordrehmoment und Abgasemissionen bei einer Motordrehzahl von 1750 U/min auszugleichen. Die Durchflussrate des HHO-Gases wurde unter Verwendung verschiedener Mengen von KOH, NaOH, NaCl (Katalysatoren) gemessen. Diese Katalysatoren wurden dem Wasser zugesetzt, um Wasserstoff- und Sauerstoffbindungen zu verringern, wobei NaOH als der geeignetste Katalysator festgelegt wurde. Es wurde beobachtet, dass der Gehalt von NaOH in der Lösung massenmäßig 1 % überschreitet, der vom Akku gelieferte elektrische Strom aufgrund einer zu starken Verringerung des elektrischen Widerstands dramatisch ansteigt.
Die Zugabe des HHO-Systems zum Motor ohne jegliche Modifikation führte zu einer durchschnittlichen Steigerung des Motordrehmoments um 19,1%, einer durchschnittlichen Verringerung der CO-Emissionen um 13,5%, der HC-Emissionen um 5% und des SFC um durchschnittlich 14%.
Abbildungen und Tabellen:
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Fig. 1. Schematic diagram of the hydroxy electronic control unit (HECU).
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Fig. 2. General view of the experimental set-up.
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Fig. 3. Variation of engine torque with engine speed.
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Fig. 4. Variation of specific fuel consumption (SFC) with engine speed.
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Fig. 5. Variation of hydrocarbon (HC) emissions with engine speed.
Konstruktion und Anwendungen des Hydroxy (HHO)-Systems
Die oben genannte Abschlussarbeit wurde überprüft und zur Verleihung des Grades des Master of Science genehmigt.
- Department of Mechanical Engineering, Çukurova University, 01330 Adana, Turkey