Николай Леонидович Егин -
изобретатель и рационализатор

Главная страница

Правовые аспекты
Новые изобретения

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Форсаж дизельного двигателя - солярка, водород, кислород, вода дают экономию 54%

Эксперименты с добавками водорода к топливу различных двигателей транспортных средств и энергетических установок проводятся давно, о чем и сообщений было немало. Смотри, например, статью «Двадцать лет спустя — уже в импортной упаковке» (ИР, 3, 2008). К сожалению, такие работы энтузиастов водородной энергетики дальше отдельных опытных лабораторий не уходят. И вот эпохальное событие! На совещании правительства по инновациям, в марте 2010 года, президент ОАО РЖД (Российские железные дороги) В. Якунин доложил президенту РФ об инновационной технологии добавления водорода в дизельное топливо локомотивов. При этом присутствие, всего 1% водорода в объеме цилиндров экономит 4% топлива или на те же 4% увеличивает мощность двигателя. Инновация получила высокую оценку, Д.А.Медведева и рекомендацию к ее ускоренному и широкому внедрению.

Итак, применению бинарного топлива с водородом включен зеленый свет на самом высоком государственном уровне. Теперь возникла проблема: как перейти от разрозненных, в разной степени удачных лабораторных решений к реализации в отраслевом (РЖД) и общепромышленном масштабах.

Одна из первых проблем — запас топлива на борту. Возить на тепловозах баллоны со сжатым до 150 — 200 ат водородом опасно, дорого и неудобно. С жидким водородом получается еще опаснее и дороже: требуется сложная криогенная техника и специально обученный персонал. Получается, что на инновационном пути применения водорода в локомотивах РЖД новаторов поджидают все те же грабли, знакомые многим изобретателям в этой области.

Если ставить задачу полного перевода дизеля на водород, то действительно придется искать способ хранения его запасов на борту. Но это еще полбеды: возникает необходимость кардинально переделать сам двигатель. Проблема в том, что водород легко проникает в металлы и сплавы деталей двигателя, вызывая их хрупкость и ускоренный износ (питтинг). Значит, неизбежен переход на композитные детали из керамики, что дорого, сложно и практически нереально для серийных заводов с традиционным литьем заготовок и металлообработкой на станках и линиях с ЧПУ.

Очевидно, сложности применения водорода сегодня понимают и руководство министерств, поэтому осторожно говорят о добавках всего 1%.

Положительный опыт водородных добавок к топливу ДВС, накопленный в разработках изобретателя Николая Леонидовича Егина больше чем за 20 лет, свидетельствует о том, что можно эффективно добавлять до 6% водорода от объема цилиндров без всяких негативных последствий в виде охрупчения и питтинга («Экономим тормозя», ИР, 1, 1987).

Одновременно учеными решена и задача хранения запасов водорода ввиду их полного отсутствия на борту за ненадобностью. Необходимое его количество можно производить в режиме онлайн, то есть ровно столько, сколько необходимо в настоящий момент в данном режиме эксплуатации. И в настоящее время для реализации этой идеи нет лучшего устройства, чем электролизер. Он вне конкуренции по всем показателям: низкая стоимость, безопасность, компактность и легкость, простота технического обслуживания, длительность работы до ремонта или замены, высокая, легко регулируемая производительность.

Эти параметры можно улучшить на порядок, если в качестве электродов применять углеродные пластины с высокоразвитой и активированный поверхностью (УВС). Кроме водорода, являющегося прекрасным топливом, электролизер вырабатывает еще и кислород — мощный окислитель для полного сгорания смеси в цилиндрах.

Таким образом, добавка 6% водорода сберегает 24% топлива. Еще 10% экономии дает кислород за счет лучшего сгорания. Итого получаем 34%. И такие фантастические результаты без особых затрат и усилий можно получить уже сегодня на любом тепловозе РЖД. Важно и то, что бинарное топливо значительно (не меньше 40%) снижает дымность выхлопа, приводя его в соответствие экологическим нормам не ниже «Евро-4». А это уже открывает для наших тепловозов зарубежные рынки.

Бортовой электролизер, конечно, самое важное, но не единственное устройство, предлагаемое Н.Егиным для модернизации наших локомотивов. Компоновочное пространство в кабине машиниста позволяет разместить здесь еще несколько важных узлов, также основательно проверенных на различных типах ДВС.

Это, прежде всего, воздухоочиститель-ионизатор-озонатор («Возрождение эффекта», ИР, 6, 2009). Установленный на воздухопроводе, он не только задерживает электрическим полем разнодисперсную пыль, но и превращает кислород из воздуха и электролизера в озон, еще более активирующий горение смеси в цилиндрах дизеля. Температура горения при этом возрастает, что позволяет для дополнительного наддува добавлять в топливную смесь до 20% эмульгированной воды («Бензин не пиво, можно разбавить», ИР, 5, 2007).

Водотопливные эмульсии (ВТЭ) высокоэффективны не только для бензинов, но и для дизельного топлива. В этом случае лучше использовать эмульгатор мелкодисперстных ВТЭ ультразвукового типа с кавитатором, например ТОРНАДО-1 («Торнадо в нефтяной скважине», ИР, 12, 2009).

Активированное таким образом дизельное топливо стабилизируется по температуре горения, а расширение водяных паров в цилиндрах создает дополнительное давление на поршни и повышает мощность двигателя. Расход солярки еще больше снижается (до 20%), так что суммарная экономия топлива возрастает до 54%.

Все дополнительное оборудование компактно, недорого, свободно размещается рядом с дизелем и совмещается с его штатными системами.

Экологические показатели выхлопных газов становятся намного лучше. Так, например, можно использовать композицию: дизельное топливо марки Л-0,2-40 по ГОСТ 305-82 — 79%, вода — 20%, и поверхностно-активное вещество (ПАВ) типа АМДМ — 1%. Водотопливная эмульсия, полученная из этих компонентов, при сгорании в дизеле тепловоза 2ТЭ10М выделяет меньше оксида углерода (СО) на 40% в скоростном режиме и на 20% при нагрузке, а окислов азота (МО„) — на 25% и 18% соответственно. Такие показатели отвечают требованиям стандарта «Евро-5» и сделают наши локомотивы конкурентоспособными с лучшими мировыми моделями. К тому же проведенная модернизация резко снижает нагарообразование в цилиндрах, уменьшает износ деталей, тем самым значительно увеличивая моторесурс двигателя без текущих ТО и капитальных ремонтов.

Модернизации поддаются все марки тепловозов, а дополнительную комплектацию могут наладить не только заводы-изготовители, но и сами эксплуатационщики. Причем на локомотивах-ветеранах со значительным сроком эксплуатации эффект обновления особенно заметен.
Все необходимые устройства (смотри фото) — бортовой электролизер типа БЭЛ-24, воздухоочиститель-ионизатор-озонатор типа ОЗОН-6, водотопливный эмульгатор типа ТОРНАДО-1 — освоены различными предприятиями России и производятся на заказ в соответствии с техническими требованиями потребителя по производительности, мощности, компоновочным размерам и пр.

Важно отметить, что сказанное также актуально и в полной мере применимо к судовым дизелям речного и морского флота, энергетическим контейнерным установкам (когенераторы), дизелям большегрузных автомобилей и т.п.

Только за счет экономии солярки от 34% до 54% модернизация окупается за 2 — 4 месяца эксплуатации.

---

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах