OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA GAZU BROWNA DO WSPÓŁZASILANIA SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

Podobne dokumenty
Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

SAMOCHODY ZASILANE WODOREM

WPŁYW PODAWANIA WODORU NA POZIOM ZADYMIENIA SPALIN SILNIKA SAMOCHODOWEGO

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

GAZ BROWNA HHO JAKO DODATEK DO PALIW ZASILAJĄCYCH SILNIKI SPALINOWE BROWN GAS HHO FOR SUPPLYING VEHICLE (ENGINE)

Logistyka - nauka. Wpływ zastosowania paliwa z dodatkiem etanolu do zasilania silników spalinowych na skład spalin

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

KATALIZATOR DO PALIW

Biogas buses of Scania

Silniki zasilane alternatywnymi źródłami energii

Perspektywy wykorzystania CNG w polskim transporcie

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

Problemy z silnikami spowodowane zaklejonymi wtryskiwaczami Wprowadzenie dodatku do paliwa DEUTZ Clean-Diesel InSyPro.

Metoda Elementów Skooczonych

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

Świece zapłonowe Twin Tip (TT) Zaawansowana technologia OE teraz dostępna również na rynku wtórnym

ENERGY+ energetyzer paliwa

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

Badania stanowiskowe instalacji HHO w układzie z silnikiem spalinowym Volvo Penta D5A T. 1. Wprowadzenie. 2. Badania stanowiskowe

Niskoemisyjne, alternatywne paliwa w transporcie. Sławomir Nestorowicz Pełnomocnik Dyrektora ds. Paliw Metanowych

Środowiskowe aspekty wykorzystania paliw metanowych w transporcie

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Wydział Mechaniczny. INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN tel.

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

AUTOBUSY ELEKTRYCZNO-WODOROWE URSUS BUS S.A.

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE WSKAŹNIKI JEGO PRACY

Wybrane wyniki badań dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym o różnych wartościach stopnia sprężania

Czyszczenie silnika benzynowego w samochodzie marki Fiat Punto 1.2

Bezpieczeństwo użytkowania samochodów zasilanych wodorem

mocniejszy silnik i oszczędność paliwa dla wymagających kierowców.

METAN JAKO PALIWO ALTERNATYWNE W ZASILANIU POJAZDÓW MECHANICZNYCH

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

Study of the emissions effects of hydrogen to the intake manifold on the stationary combustion engine with direct injection

NOWOCZESNE ŹRÓDŁA ENERGII

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia drugiego stopnia specjalność Samochody i Ciągniki

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN EW-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Energetyka wodorowa

PL B1. GULAK JAN, Kielce, PL BUP 13/07. JAN GULAK, Kielce, PL WUP 12/10. rzecz. pat. Fietko-Basa Sylwia

Spełnienie wymagań EURO4 i EURO5 przez autobusy na ON i CNG analiza porównawcza, na przykładzie wybranej floty pojazdów

SŁAWOMIR LUFT, TOMASZ SKRZEK *

Silniki Scania Euro 6 moc na miarę każdego zadania

UCHWAŁA Nr RADY MIEJSKIEJ W ŁODZI z dnia

DOŚWIADCZENIA W PRODUKCJI I EKSPLOATACJI AUTOBUSÓW JELCZ NA CNG. AGH Kraków, 8-9 maja 2009 r.

INNOWACYJNY SILNIK z aktywną komorą spalania

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

PROGRAM WDROŻENIA PALIW ALETERNATYWNYCH w MZK SŁUPSKS

Wpływ dodatku Panther na toksyczność spalin silnika ZI

Warszawa, dnia 30 czerwca 2017 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGII 1) z dnia 12 czerwca 2017 r.

Spalanie detonacyjne - czy to się opłaca?

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Mieszanka paliwowo-powietrzna i składniki spalin

Prace badawczo rozwojowe dotyczące efektywnego wykorzystania dodatku gazu wodorotlenowego w trakcyjnym silniku spalinowym STRESZCZENIE

ELEKTROMOBILNOŚĆ WPROWADZENIE. Michał Kaczmarczyk, GLOBEnergia Zakopane,

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Jednostkowe stawki opłaty za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza z procesów spalania paliw w silnikach spalinowych 1)

Bezemisyjna energetyka węglowa

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

Wykorzystanie LNG do zasilania pojazdów mechanicznych. Rafał Gralak

DIESEL DUAL FUEL rozwiązanie dla czystego i taniego transportu

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

skoemisyjne, alternatywne paliwa w transporcie

Kierunki i dobre praktyki wykorzystania biogazu

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

DŁUGODYSTANSOWY. Ekonomiczne rozwiązanie dla pokonujących długie trasy. Sterownik LPG/CNG do silników Diesel.

Elektronika samochodowa (Kod: ES1C )

Samochody na wodór. Zastosowanie. Wodór w samochodach. Historia. Przechowywanie wodoru

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Właściwy silnik do każdego zastosowania _BlueEfficiencyPower_Polnisch_Schrift_in_Pfade.indd :55:33

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Pierwszy olej zasługujący na Gwiazdę. Olej silnikowy marki Mercedes Benz.

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Investigation of the combustion engine fuelled with hydrogen

SPRAWOZDANIE KOMISJI DO PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY

Fig. 1 Szacunkowa wielkość konsumpcji paliw ciekłych w kraju po 3 kwartałach 2018 roku w porównaniu do 3 kwartałów 2017 roku.

1. BADANIA DIAGNOSTYCZNE POJAZDU NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

ISBN

MODEL SAMOCHODOWEGO SILNIKA ZASILANEGO WODOREM

WPŁYW RODZAJU PALIWA NA WYBRANE PARAMETRY PROCESU SPALANIA W SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

Badania nad silnikami cieplnymi wewnętrznego spalania pracującymi na mieszance paliwowo-powietrznej wzbogaconej w tlen

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

PL B1. Zespół prądotwórczy, zwłaszcza kogeneracyjny, zasilany ciężkimi gazami odpadowymi o niskiej liczbie metanowej

LOGITRANS - VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA LOGISTYKA, SYSTEMY TRANSPORTOWE, BEZPIECZEŃSTWO W TRANSPORCIE

PL B1. Sposób zasilania silników wysokoprężnych mieszanką paliwa gazowego z olejem napędowym. KARŁYK ROMUALD, Tarnowo Podgórne, PL

n) OPIS OCHRONNY PL 59587

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

WYSOKOTEMPERATUROWE ZGAZOWANIE BIOMASY. INSTYTUT BADAWCZO-WDROŻENIOWY MASZYN Sp. z o.o.

Transkrypt:

tys. szt I Gracjana WOŹNIAK, Rafał LONGWIC, Krzysztof GÓRSKI OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA GAZU BROWNA DO WSPÓŁZASILANIA SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM Zmniejszenie zanieczyszczeń wynikających ze spalania paliw w środkach transportu jest obecnie wymogiem prawnym w skali globalnej. Gaz Browna jest gazem należącym do alternatywnych źródeł czystej energii, przegląd literatury pokazuje, że mieszanina tego gazu wraz z powietrzem zasilającym silnik, pozwala zwiększyć wydajność spalania i ograniczyć wskaźniki emisji. W artykule przeprowadzona została synteza wiedzy w zakresie zastosowanie gazu Browna jako dodatku do powietrza zasilającego silnik. Omówione zostały główne informacje dotyczące wykorzystania wodoru jako paliwa, a także wskazano dotychczasowe sposoby wykorzystania generatora wodorowego. WSTĘP Transport samochodowy jest najpowszechniejszą, najbardziej zauważalną i dominującą gałęzią transportu. Według prognoz liczba pojazdów osobowych w Polsce w latach 2010 2030 powinna wzrosnąć z 17,2 mln szt. nawet do prawie 23 mln szt [2]. Zakłada się, że rozwój motoryzacji indywidualnej wciąż będzie dynamiczny, ze względu na to iż możliwa jest odnowa parku bazująca w dużej mierze na używanych samochodach sprowadzanych głównie z innych krajów UE [1]. Jednak niesie to za sobą również niejako negatywne skutki, bowiem auta importowane przyczyniają się do starzenie parku samochodów co z kolei wiąże się z tym iż pojazdy takie są mniej ekologiczne, a ich silniki emitują więcej szkodliwych spalin. Czynnik ten świadczy o konieczności zagłębiania się w poruszoną w niniejszym artykule tematykę związaną z emisyjnością pojazdów. Obecnie wśród paliw zużywanych przez samochody osobowe w Polsce dominuje benzyna ale samochody z silnikami zasilanymi olejem napędowym stanowiące około 23 proc.(rys.1). W ostatnich latach zaobserwowano ich dynamiczny wzrost i udział w strukturze parku samochodów osobowych, według prognoz do 2030r. mają stanowić około 26 proc. [1,2 ]. Postęp techniczny, rosnąca liczba pojazdów mająca tendencję wzrostową, wysokie ceny tradycyjnych paliw, wyczerpujące się złoża ropy naftowej, a przede wszystkim wymagania dotyczące emisji zanieczyszczeń powstających w trakcie eksploatacji pojazdów samochodowych, zmuszają do poszukiwań nowych, alternatywnych i proekologicznych źródeł energii Zakłada się, że do 2020 r. minimum 20 proc. paliw zużywanych na cele transportowe będą stanowiły właśnie paliwa alternatywne. Jedną z możliwości stymulujących wzrost osiągów silnika, a także zmniejszenie emisji spalin jest użycie nowych rodzajów paliw, takich jak: gaz ziemny, propan butan, wodór, biopaliwa oraz gazy bogate w wodór. Zakłada się, że pomimo wszelkich trudności technicznych wynikających z zastosowania to właśnie wodór (H) będzie paliwem przyszłości, bowiem w zakresie energii cieplnej, elektrycznej i mechanicznej może on zaspokoić on wszelkie potrzeby ludzkości. Wodór charakteryzuje się dużą prędkością spalania w stosunku do innych paliw (tab.1), brakiem obecności węgla co wiąże się natomiast z czystym spalaniem (produktem spalania jest woda) oraz wysoką wartością energii w odniesieniu do jednostki masy. Istnieją możliwości w zakresie wytworzenia wodoru. Otrzymuje się go najczęściej na drodze elektrolitycznego rozpadu wody [3, 4, 5]. 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 2010 2015 2020 2025 2030 Lata Legenda: - z siln. benzynowymi - z siln. zasilanymi ON - z siln. zasilanymi LPG Rys. 1. Prognoza liczebności samochodów osobowych w Polsce do 2030 r. według rodzaju paliwa [2] Tab.1. Prędkość spalania wybranych paliw [4] Mieszanka Prędkość spalania [m/s] Wodór z powietrzem 2,65 3,25 Benzyna z powietrze 0,37 0,43 Metan z powietrzem 0,37 0,45 Dolna granica palności dla wodoru wynosi 4%, a dla oparów oleju napędowego tylko 0,6% zaś dla benzyny 1%, co oznacza że wodór przy małych stężeniach jest bezpieczniejszy. Liczba oktanowa określająca odporność mieszanki paliwowo powietrznej na samozapłon i spalanie detonacyjne podczas sprężania mieszanki wynosi 130 (badawcza) lub 70 (motorowa). Pozostałe własności fizykochemiczne przedstawiono w tabeli poniżej (tab.2) [4]. 474 AUTOBUSY 6/2017

Tab.2. Charakterystyka wybranych rodzajów nośników energii [4] Właściwości Benzyndowy Olej napę- Wodór Gęstość [kg/m3] 721-785 840 82 Wartość opałowa 44 42,3 119,8 Temp. Samozapłonu 260-460 280 585 Pozostałość po koksowaniu 0,1 0,3 0,0 W silnikach o zapłonie samoczynnym sprawność cieplna wynosi 43-46 proc. i jest znacznie wyższa w porównaniu do silników o zapłonie iskrowym, dla których wartość sprawności osiąga 23-25 proc. Obecnie w silnikach o ZS wyposażonych w zasobnikowy układach zasilania typu Common Rail, uzyskujemy znaczne mniejsze zużycia paliwa w stosunku do silników o zapłonie iskrowym. Sprawność i funkcjonalność silników o zapłonie samoczynnym zależy w zasadniczym stopniu od rodzaju i właściwości zastosowanego paliwa. Podstawowym paliwem do silników o zapłonie samoczynnym jest olej napędowy, będący mieszaniną węglowodorów. Skład węglowodorowy olejów napędowych zależy od parametrów ropy naftowej, z której je wytworzono, a także od zastosowanego procesu technologicznego. Potwierdzono przydatność dodawania do silników o ZS suplementów np. wodoru w celu poprawy wskaźników emisji spalin. Wodór ze względu na wysoką temperaturę samozapłony tj. 585 C nie powinien być wykorzystywany bezpośrednio do silników ZS bez świecy zapłonowej lub żarowej. Ponadto konieczne jest zastosowanie zbiornika magazynującego gaz. Problemy te da się wyeliminować poprzez wykorzystanie gazu Browna zamiast wodoru, gdyż nie potrzebuje on zewnętrznego źródła zapłonu, a dodatkowo może być produkowany i spożytkowany przez silnik jednocześnie z olejem napędowym [5]. 1. GAZ BROWNA JAKO DODATEK DO PALIWA 1.1. Informacje ogólne Gaz Browna zwany inaczej HHO to piorunująca, bezbarwna, bezwonna, a co najważniejsze nietrująca mieszanina wodoru i tlenu w stosunku objętościowym 2:1 zaś wagowym 8:1. Dodanie gazu Browna do procesu spalania ma na celu poprawę sprawności silnika, równiejszą i cichszą pracę silnika, redukcję zużycia paliwa, poprawę efektywności procesu spalania oraz znaczne zmniejszenie zawartości toksycznych związków w spalinach. Gaz Browna zyskuje się na drodze elektrolizy wody (rys. 2) określanej za pomocą wzoru: 2H2O 2H2 + O2 Wodór wydziela się na anodzie generatora, a tlen na katodzie. Wartość opałowa wodoru wynosi od 10,8 do 12,75 MJ/Nm3, dzięki czemu mieszanina ma silne właściwości palne. W trakcie reakcji spalania wytwarza się 241,8 kj energii na każdy dostarczony mol wodoru i powstaje para wodna [5,6,7]. Rys.2. Proces elektrolizy wody [7] Obecnie gaz Browna wytwarzany jest w tzw. generatorach HHO (rys.3). Zastosowanie gazu w instalacjach samochodowych polega na przystosowaniu pojazdu do użycia wody jako źródła uzupełniającego. Silnik zasilany jest mieszaniną wodoru i tlenu uzyskaną na etapie elektrolizy powstałą pod wpływem prądu elektrycznego. Produktem ubocznym spalania jest para wodna, ponieważ system wprowadza niewyczerpywalny zasób tj. wodę, która usuwa wszelkie zanieczyszczenia podczas spalania, a także redukuje nagar powstający w silniku. Woda jednak ze względu na małą przewodność właściwą musi być wzbogacona odpowiednimi kwasami lub solami. Najczęściej spotykanymi roztworami są 16 18% NaOH i 25 29% KOH. Wówczas proces elektrolizy zachodzi zdecydowanie szybciej [7,8] Rys.3. Schemat budowy układu generatora HHO [8] Mieszanina jest doprowadzana do układu dolotowego silnika, następnie wraz z zassanym powietrzem trafia do komory spalania, gdzie ulega spaleniu z głównym paliwem, wydajność reguluje się natężeniem prądu. W procesie wytwarzania i spalania gazu HHO, można spodziewać się oszczędności paliwa rzędu 10 do 30%, w zależności od sposobu jazdy i stanu technicznego pojazdu, oszczędności wynikają z dodatku HHO do paliwa, ale także całkowitego spalania mieszanki paliwowej (rys.4) [8]. Rys.4. Zasada działania generatora gazu Browna [7] 1.2. Dotychczasowe zastosowania gazu Browna do zasilania pojazdów samochodowych W 1860 roku Etienne Lenoir francuski wynalazca i konstruktor spalinowych silników zbudował urządzenie do wytwarzania wodoru. W 1918 roku w Stanach Zjednoczonych opatentowano urządzenie Hydrogen Booster, które doprowadzało dodatkowo wodór do zasysanej przez silnik mieszaniny paliwowo-powietrznej. W 1935 roku Henry Garrett wynalazł i opatentował wytwarzający wodór gaźnik elektrolityczny. Pierwsze silniki użytkowe wyposażone w generatory HHO w porównaniu ze standardowymi zapewniały lepszą efektywność zużycia paliwa, zwiększoną żywotność części mechanicznych, a przede wszystkim wyższą odporność na przegrzanie. Powstały w czasach 6/2017 AUTOBUSY 475

drugiej wojny światowej i były wykorzystywane w czołgach, samochodach wojskowych, a także lotnictwie tzw. mgiełki wodne, które opierały się na dostarczeniu pary wodnej do komory spalania, gdzie ulegała rozpadowi na wodór i tlen i ostatecznie spalana z paliwem [6]. Yull Brown w 1974r. opatentował generator HHO, precyzyjnie utrzymujący jego skład chemiczny. Następnie pomysł na aparat do hydrolizy wody w celu pozyskania gazu Browna rozwinął Stanley Meyers [6,7]. Aktualnie na całym świecie są prowadzone badania nad zastosowaniem gazu HHO, istnieje bowiem wiele rozwiązań zastosowania generatora w samochodach osobowych. Wodór jako paliwo wykorzystywany jest się w trzech wariantach. Po pierwsze może być stosowany jako ogniwo paliwowe wytwarzające energię elektryczną następnie wykorzystywaną w samochodowym silniku elektrycznym. Jako wyłączne paliwo napędzające silnik spalinowy a przede wszystkim jako dodatek do powszechnie stosowanej benzyny i oleju napędowego [4]. Główne znaczenie gazu HHO to nośnik energii, który jest elementem procesu spalania, a nie jego głównym składnikiem. W pracy skupiono się zatem na trzeciej możliwości zastosowanie wodoru jako suplementu do dotychczas stosowanych paliw. W Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej zajmowano się badaniem benzyny z dodatkiem gazu HHO w pojeździe samochodowym VW Passat B3, silnik 2.0. wykorzystując do tego hamownię podwoziową (tab.3). Pomiary przeprowadzono na benzynie, a następnie na benzynie z dodatkiem HHO stanowiącym ok. 0,4-0,5 l/min [6]. Tab.3. Wyniki testów na hamowni podwoziowej [6] Rodzaj paliwa/test Maksymalna Maksymalny moment obrotowy [Nm] moc [KM] Benzyna/bezwładnościowy 101,2 157 Benzyna /obciążenie 10% 100,9 160 Benzyna + HHO / bezwładnościowy 99,6 153 Benzyna + HHO / obciążenie 10% 99,1 160 Benzyna + HHO + EFIE / bezwładnościowy 98,3 153 Benzyna + HHO + EFIE / obciążenie 10% 98,9 154 Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że wykorzystanie gazu Browna może wskazywać na oszczędności paliwa, a tym samym chronić środowisko poprzez zmniejszenie ilości szkodliwych związków wytwarzanych podczas procesu spalania mieszaniny benzyny i powietrza. Ponadto stwierdzono, że gaz Browna wydłuża żywotność silnika poprzez zmniejszenia tworzenia zwęglonego nagaru w rotorze [6]. Sa ed A. Musmar 1, Ammar A. Al-Rousan z Uniwersytetu Mutah zajmowali się badaniem wpływu HHO w silniku jednocylindrowym chłodzonym powietrzem o zapłonie iskrowym. Pojemność skokowa silnika wynosiła 197 cm 3, a moment obrotowy 10,4 Nm przy 2500 obr/min. Zestaw doświadczalny zaprojektowany przez autorów przedstawia rys.5. Gaz Browna otrzymano poprzez elektrolizę ze stopniowym dodawaniem elektrolitu (wodorowęglan sodu), w celu przyśpieszenia rozkładu wody destylowanej. Wytworzony HHO połączono z powietrzem, następnie z paliwem i tak utworzoną mieszaninę podawano do karburatora. Stwierdzono w całym zakresie prędkości obrotowych spadek zawartości składników toksycznych: stężenie NO zostało zmniejszone o 50 proc. stężenie NOX o 54 proc., a stężenie CO zredukowane do ok. 20 proc [9]. Rys.5. Schemat stanowiska pomiarowego użytego podczas badań na Uniwersytecie Mutah [9]. Ogólna sprawność spalania została zwiększona poprzez wprowadzenie dodatku HHO (zwiększenie liczby oktanowej paliwa) co w konsekwencji doprowadziło do zmniejszenia zużycia paliwa w granicach 20 proc (rys.6). Wyjątek stanowi CO2 którego wartość emisji spalin dla wyższych wartości obrotowych silnika jest większa o 16 proc.[9]. Rys.6. Wykres jednostkowego zużycia paliwa w funkcji prędkości obrotowej [9] Mustafa Kaan Baltacıoğlu, Hüseyin Turan Arat, Mustafa Özcanlı, Kadir Aydın przeprowadzili badania wykorzystując jako główne paliwo olej napędowy. Badano czysty olej napędowy, wzbogacony H2 + B10 oraz HHO + B10. Silnik poddano stałym prędkościom i pełnemu obciążeniu w zakresie 1200-2600 obr/min. Jako elektrolit podczas elektrolizy wody destylowanej zastosowano KOH (wodorotlenek potasu). Dla gazu HHO, który zawiera więcej tlenu, otrzymano większą wydajność spalania w porównaniu do wydajności spalania czystego wodoru jako paliwa dodatkowego. Wszystkie emisje uległy zmniejszeniu, za wyjątkiem emisji spalin NOx. Zmniejszenie emisji CO w przypadku HHO + B10 wynosiło 22 proc. Dla CO2 zanotowano spadek o 8,72 proc. dla suplementu H2 + B10, zaś o 22,3 proc. dla HHO+B10 [10]. Naukowcy z Uniwersytetu Hanoi dodatek gazu Browna przebadali na silniku jednocylindrowym z zapłonem iskrowym, podając gaz do wlotu kolektora. Pojemność skokowa badanego silnika wynosiła 97 cm 3 próby przeprowadzono w zakresie prędkości obrotowych od 3600 do 7200 obr/min. Gaz HHO wytwarzany w procesie elektrolizy wody i przekazywany do zbiornika o ciśnieniu 3,5 bara. Stwierdzono na podstawie analizy składu spalin, że wartość NOx wzrasta o 47 proc. oraz CO o 1 proc. zaś wartość węglowodoru zmniejszyła się o 6 proc, a tlenek węgla zniknął. Ogólna wartość mocy silnika 476 AUTOBUSY 6/2017

w przypadku zastosowania mieszanki paliwo powietrze- HHO wzrosła o 2,78 proc. w stosunku do tradycyjnej mieszanki [11]. Przy średnich i wysokich prędkościach obrotowych silnika zastosowanie dodatkowo systemu HHO zwiększa moment obrotowy (nawet o 20 proc.), a także zmniejsza jednostkowe zużycie paliwa (nawet o 14 proc.) Stwierdzono tak na Uniwersytecie Cukurowa w Turcji, gdzie badano dodatek gazu Browna w silniku o zapłonie samoczynnym, napędzanym olejem napędowym o pojemności skokowej 3567 cm 3. Gaz podawany był do wlotu kolektora z pojemnika generatora HHO, aby zapobiec gwałtownej reakcji. Schemat układu pomiarowego przedstawia rys.7 [12]. Rys.9. Spadek CO w silniku [12] W Instytucie Techniki Górniczej obiektem badań był silnik spalinowy Volvo Penta typu D5A T, z górniczym układem dolotowo-wylotowym, współpracujący z generatorem HHO. Badania parametrów pracy silnika spalinowego przeprowadzono w dwóch wariantach: bez generatora HHO, a także z generatorem HHO. Pomiary prowadzono przy obciążeniach silnika momentem obrotowym 100%, 75%, 50%, 25%, 10% oraz na biegu luzem. Wytwarzanie gazu, stanowiącego dodatek do zasysanego powietrza, odbywało się automatycznie, po uruchomieniu silnika. Układ pomiarowy przedstawiono na rys.10. Generator podłączony do układu dolotowego silnika, zasilano napięciem 12 V DC z zasilacza laboratoryjnego. Stężenie elektrolitu oraz regulację układów CCPWM generatora dobrano tak, by natężenie prądu elektrolizy wynosiło około Iceli=25 [A] [13]. Rys.7. Schemat układu pomiarowego wykorzystany na Uniwersytecie Cukurova w Turcji [12] Ponadto zauważono spadek emisji węglowodoru (HC) o 10 proc. (rys.8) oraz spadek tlenku węgla (CO) o 30 proc.(rys.9) przy większych prędkościach obrotowych silnika (3000 obr/min). Rys.8. Spadek HC w silniku Autorzy zaobserwowali problem w zakresie przebiegu procesu spalania. Przy niskich prędkościach obrotowych kiedy zawór dolotowy jest za długo otwarty następuje spadek współczynnika napełnienia cylindra i pogorszenie parametrów pracy silnika. Inną sytuacją jest możliwość wystąpienia zbyt wczesnego zapłonu, wynikająca z dużej prędkości spalania wodoru [12]. Rys. 10. Generator wodoru typu 2X21 EL 12V wykorzystany podczas badań w Instytucie Techniki Górniczej; 1-regulatory CCPWM, 2- zbiornik elektrolitu, 3-generatory, 4-wylot gazu do silnika, 5- układ elektryczny generatora [13] Stwierdzono że zawartość CO w spalinach podczas pracy silnika spalinowego z generatorem była niższa w stosunku do wyników badań bez zastosowania generatora HHO, redukcja wynosiła prawie 50%. Zawartość CO2 podczas pracy silnika spalinowego z generatorem HHO utrzymywała się na nieznaczenie niższym poziomie w stosunku do układu bez generatora. Zawartość NO w spalinach w większości punktów cyklu pomiarowego była większa podczas pracy z generatorem HHO. W trakcie badań podczas pracy silnika z generatorem HHO, jak i bez niego nie stwierdzono wzrostu mocy oraz momentu obrotowego silnika, a zużycie jednostkowe paliwa utrzymywało się na zbliżonym poziomie [13]. 6/2017 AUTOBUSY 477

PODSUMOWANIE Badania wykazały, że stosowanie gazu Browna niesie ze sobą wiele zalet, do których można zaliczyć zwiększoną szybkość spalania mieszanki, efektywniejsze spalanie wynikające z małej energii zapłonu i łatwiejszy rozruchu silnika. Uzyskuje się lepszą homogeniczność mieszaniny paliwo powietrze HHO. Wymienione wyżej przykłady z literatury pokazują, że dodatek paliwa w postaci gazu wpływa na ograniczenie emisji spalin w szczególności tlenku węgla i węglowodorów oraz na zadymienie spalin, a także na nieznaczny spadek zużycia paliwa. W przypadku emisji NOx wyniki są niejednoznaczne. Ponadto gaz Browna wydłuża żywotność silnika poprzez zmniejszenia tworzenia zwęglonego nagaru. Z zastosowania generatora gazu Browna wynikają też problemy, chociażby przedwczesny zapłon, wywołany niską energią zapłonu wodoru oraz szerokim zakresem jego palności. Skutkiem przedwczesnego zapłonu jest spadek sprawności i nierównomierna praca silnika. W przypadku niskich prędkości obrotowych silnika następuje zachwianie równowagi między odpowiednimi ilościami powietrza i gazu Browna, co prowadzi do pogorszenia wszystkich parametrów pracy silnika. Przy niskich prędkościach obrotowych silnika zwiększony jest również udział w spalinach CO2 [4]. W przypadku silników o zapłonie samoczynnym przy średnich prędkościach obrotowych silnika zastosowanie dodatkowo systemu HHO zwiększa moment obrotowy (nawet o 20 proc.), a także zmniejsza jednostkowe zużycie paliwa (nawet o 14 proc.). Należy również dokonać analizy w zakresie bilansu energetycznego pojazdu wyposażonego w generator gazu Browna. BIBLIOGRAFIA 1. Burnewicz J. Prognozy popytu na transport w Polsce do roku 2020 i 2030 (rok bazowy 2010) ; załącznik nr 2 do Strategii rozwoju transportu ; Ministerstwo Infrastruktury; luty 2012 2. Waśkiewicz Jerzy, Chłopek Zdzisław Projekcja zapotrzebowania nośników energii przez polski park samochodów osobowych w latach 2015-2030 3. Tuan Le Anh, Khanh Nguyen Duc, Huong Tran Thi Thu, Tai Cao Van, Improving Performance and Reducing Pollution Emissions of a Carburetor Gasoline Engine by Adding HHO Gas into the Intake Manifold SAE International, 2013, TSAE-13AP-0104. 4. Deczyński J., Żółtowski B., Wodór jako paliwo alternatywne do zasilania silników ze spalaniem wewnętrznym Polskie Towarzystwo Zarządzania Wiedzą, seria: Studia i Materiały, 2014 5. Malinowska M. Ocena możliwości zastosowanie gazu Browna w okrętnictwie 6. Skrzyniowski A., Gaz Browna HHO jako dodatek do paliw zasilających silniki spalinowe, Czasopismo Techniczne Politechniki Krakowskiej. Mechanika, 5-M/2012, s. 281 290. 7. Kardasz P. Włostowski R.. Ekologiczny gaz Browna. Auto naprawa 75 (2013) 8. Projekty AVT Regulator HHO Elektronika dla wszystkich (Grudzień 2015) 9. Musmar Sa'ed A., Al-Rousan Ammar A., Effect of HHO gas on combustion emissions in gasoline engines, Fuel, 2011, Vol. 90, s. 3066 3070. 10. Mustafa Kaan Baltacıoğlu, Hüseyin Turan Arat, Mustafa Özcanlı, Kadir Aydın; Experimental comparison of pure hydrogen and HHO enriched biodisel fuel in a comercial diesel engine 6th International Conference on Hydrogen Production May 3-6, 2015 UOIT Oshawa, Ontario, Canada 11. Tuan Le Anh, Khanh Nguyen Duc, Huong Tran Thi Thu, Tai Cao Van, Improving Performance and Reducing Pollution Emissions of a Carburetor Gasoline Engine by Adding HHO Gas into the Intake Manifold, SAE International, 2013, TSAE-13AP-0104 12. Yilmaz A.C., Uludamar E., Aydin K., Effect of hydroxy (HHO) gas addition on performance and exhaust emissions in compression ignition engines, International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(19), s.1 7. 13. Dobrzaniecki P., Kaczmarczyk K.: Badania stanowiskowe instalacji HHO w układzie z silnikiem spalinowym Volvo Penta D5A T Maszyny Górnicze 01/2016 s. 11-21 Assessment of the possibility of use of gas brown as addition to fuel Pollution reduction resulting from the emission of fuel combustion is becoming more and more popular all over the world. Brown s gas is an alternative source of clean energy, the literature review shows that a mixture of this gas and fuel enables to improve efficiency of combustion and reduce emission factors, and only water, which is widely available renewable resource, is necessary for its production. The synthesis of knowledge within the scope of using Brown s gas as fuel additive was conducted in this article. The main information concerning the use of hydrogen as fuel and the use of hydrogen generator were discussed. Autorzy: mgr inż. Gracjana Woźniak doktorantka, Katedra Pojazdów Samochodowych, Politechniki Lubelskiej dr hab. inż. Rafał Longwic, prof.pl Politechnika Lubelska dr hab. inż. Krzysztof Górski, prof. nadzw. - Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu 478 AUTOBUSY 6/2017