2019 december 6 - péntek

2.4.1.11.30. Aggregátor meghajtása hidrogénnel

Vajon mennyi hidrogéngáz szükséges egy 250 cm3-es benzinmotoros aggregátor folyamatos üzemeltetéséhez és hogyan viselkedik az aggregátor hidrogénhajtás esetén? Ezekre a kérdésekre kerestük a választ.

A kísérletek nagy részét Zsolti és én, Tibor ketten végeztük, de két nap jelen volt István is.

A kísérleti nyúl szerepét betöltő aggregátort már itt ismertettük. Az aggregátor négyütemű, egyhengeres, 250 cm-es benzinmotorral van felszerelve, mely egy 3500 W-os 220 V-os generátort hajt meg.

A légszűrőt levettük, bár a durranógázt nem ott vezettük be, hanem azon a fúvókán, amit Zsolti még a vízbefecskendezéses kísérletekhez készített. Csak emlékeztetőül, ez a fúvóka a porlasztó és a szívócsonk között helyezkedik el, így mindenféle mechanikus szabályozás nélkül tudott a durranógáz beáramolni az égéstérbe.

A levegő a szokásos helyről, a porlasztón keresztül jutott a motorba, a mennyiségét így könnyedén szabályozhattuk a szivató pillangószelepével.

A szükséges durranógázt az itt bemutatott elektrolizáló készülékben állítottuk elő, bár az összes kísérlethez egyenáramot használtunk, mivel akkor még nem tudtuk megakadályozni annak a bizonyos negatív irányú tűimpulzusnak a kialakulását, amely jobb vezetőképességű elektrolit esetén az elektronika tönkremeneteléhez vezetett volna. (Erről bővebben itt olvashatsz.)

1. kísérlet

A kísérlet célja az volt, hogy előállítsunk annyi durranógázt, amennyivel beindul az aggregátor és alapjáraton folyamatosan jár. Ehhez a víz vezetőképességét Trisóval annyira megnöveltük, hogy az elektrolizálón 30,8 A értékű egyenáram folyt és 11,8 V feszültség esett. Az elektródák az itt ismertetett módon voltak elrendezve, a termelt gáz mennyisége 780 ml/perc volt.

Az indítás előtt benzinnel kipróbáltuk, hogy minden működik-e, majd elzártuk a benzincsapot, lehúztuk a benzincsövet a porlasztóról és addig járattuk a motort, amíg az el nem égette a maradék benzint és le nem fulladt. (Ez 3-4 másodpercig tartott.) Ezt követően az áramot az elektrolizálóra kapcsolva kb. 2-3 másodpercig vártunk, hogy az indításhoz egy kicsit több gáz termelődjön, majd indítottuk a motor. A motor könnyen indult, már az első berántásra, ami azért is kellemes meglepetés volt, mivel a benzinnél mindig kétszer-háromszor kellett megrántani a behúzó zsinórt, mire végre elindult a motor. A levegő mennyiségét azonban a minimumra kellett leszabályoznunk a szivató szerepét betöltő szeleppel. Ha ez a szelep nyitva volt, a motor leállt, mivel ekkor az elektrolizáló által termelt gáz és a beáramló levegő aránya már olyan volt, hogy a gázkeverék nem tudott begyulladni. A motor fordulatszáma az alapjárati kb. 800/perc volt, a 220 V-os generátor kimenetén mért feszültség pedig csak 5,2 V.

Kb. 40 másodpercig járattuk a motort, majd az elektrolizálóról lekapcsolva az áramot a motor még kb. 4-5 másodpercig üzemelt, ami arról tanúskodott, hogy ez a gázmennyiség (a levegő mennyiségét megfelelően lecsökkentve) bőven elegendő az alapjárati fordulatszámhoz.

Kiértékelés:

A motor a hidrogénnel sokkal könnyebben indul, mint benzinnel, valamint halkabban és egyenletesebben járt, ami a tökéletesebb égéssel magyarázható.

2. kísérlet

A kísérlet célja annak eldöntése volt, hogy beindul-e hideg motor esetében is hidrogénnel az aggregátor, mivel köztudott, hogy az LPG gázos autókat először benzinnel indítják s csak a már meleg motort üzemeltetik gázzal.

Ezért reggel kezdtük ezt a kísérletet, teljesen hideg motorral. A benzincsövet ismét lehúztuk a porlasztóról, rácsatlakoztattuk a hidrogéncsövet a neki kialakított fúvókára, rákapcsoltuk az áramot az elektrolizálóra és megpróbáltuk berántani a motort.

A "próbáltuk" kifejezés a helyes, mivel a motor nem indult be, csak töfögött párat. Égés létrejött a hengerben, s ezt nem csak az egy-két töffenésből tudtuk, hanem mert a kipufogó cső egyre melegebb lett, pár próbálkozás után már nem is lehetett megfogni égési sérülések veszélye nélkül.

Ezt követően elkezdtük növelni a fejlődő hidrogén mennyiségét. Az elektrolit vezetőképességét megnöveltük annyira, hogy 53 A folyt rajta keresztül 10,98 V-on, ami 1500 ml/perc durranógáz termelést eredményezett. Ez már majdnem a duplája volt az előző kísérletben termelt gáznak!

Újból próbálkoztunk az indítással, de csak azt értük el, hogy többet töfögött a motor, ami után viszont ismét leállt.

Tovább azért nem tudtuk növelni a gáztermelést, mert a két párhuzamosan kötött akkumulátor árama elkezdett csökkenni, s aznapra már be is kellett fejeznünk a kísérleteket, hogy időt adjunk az aksik feltöltésének.

Kiértékelés:

A hideg motor nem indult az 1. kísérletben használt gázmennyiséggel, de még a duplájával sem. Ezek szerint vagy benzint kell használni az indításhoz, vagy pedig sokkal jobb hatásfokú elektrolízissel tovább kell növelnünk a termelt gáz mennyiségét.

3. kísérlet

A kísérlet célja folyamatos működést elérni valós idejű hidrogéntermelés mellett. Ehhez az 1. kísérletben ismertetett módon meleg indítást alkalmaztunk, azaz először benzinnel megjárattuk a motort, majd elzárva a benzincsapot újraindítottuk és kifogyasztattuk a porlasztóban maradt benzint. Mikor a motor leállt, párszor még próbálkoztunk a beindításával, de az nem is töfögött. Ebből biztosan tudtuk, hogy nem maradt benzin a porlasztóban.

Utána rácsatlakoztattuk a hidrogéncsövet és az elektrolizálóra kapcsolva az áramot indítottuk a motor. Ahogy vártuk, az egyből indult is, sőt, az alapjárati fordulatszámot jóval meghaladva pörgött a motor. (Emlékezzünk vissza, hogy a termelt gáz itt már 1500 ml/perc volt!)

Nagyon örültünk az eredménynek s a szivató szelepével próbáltuk beállítani a maximális fordulatszámot. Közben párszor majdnem lefulladt a motor, s jó egy perc múlva tényleg le is állt, s valamiért nem tudtuk már újraindítani.

Újból alkalmaztuk a benzines indítást, majd ismét a hidrogénre váltottunk. Most már fixen volt rögzítve a szivató szelepe az optimális állásban, így a motor az adott gázmennyiség esetén elérhető maximális fordulatszámon járhatott.

1 perc 19 másodperc múlva azonban ismét leállt a motor, bár nem hirtelen, hanem 4-5 másodperces fokozatos lefulladás után.

Mivel ismét lemerült az akkumulátor, így aznap már nem tudtuk tovább folytatni a kísérleteket.

Kiértékelés:

A szivató szelepének segítségével sikerült beállítani az adott gázmennyiség mellett elérhető maximális fordulatszámot. Ennek ellenére – semmilyen adagolást sem változtatva – a motor magától lefulladt 79 másodperc múlva.

4. kísérlet

A kísérlet célja annak megállapítása volt, hogy mi okozza a motor lefulladását.

A feltételezett okok a következők voltak:

  • A gyújtógyertya nem szereti az égéstérben kialakult vizet, ezért a szikra-leadási képessége fokozatosan csökken
  • Az akkumulátor árama a nagy áramfelvétel miatt csökken, ami csökkenő gáztermelést ad.
  • Az elektrolizáló habosodása miatt a motor égésterébe egyre kevesebb gáz jut.

Elsőként tehát a gyújtógyertyát vizsgáltuk meg. Miután lefulladt a motor – szintén 79 másodperces folyamatos üzem után – kicsavartuk a gyertyát és megnéztük, látszik-e rajta valami hiba. A gyertya elektródái és a körülötte lévő terület teljesen száraz és őzbarna színű volt. Nedvességet csak a szélén, viszonylag messze az elektródáktól láttunk. Ezt követően megnéztük kicsavart állapotban, hogy a gyertya leadja-e a szikrát, s azt tapasztaltuk, hogy az kifogástalanul működik.

Következő lépésként folyamatosan mértük az elektrolizáló áramfelvételét, de még a motor lefulladása után se láttunk áramerősség vagy feszültség csökkenést.

Végül az elektrolitot cseréltük le, Trisó helyett NaOH-t használtunk, amit az egyik Olvasó, Laci küldött nekünk postán. Az indítás előtt lemértük a gáztermelést, 1200 ml/perc volt, a szokásos melegindítással indítottuk a motort, s mikor az ismét leállt 80 másodperc múlva (nagy bánatunkra), akkor ismét lemértük a fejlődő gáz mennyiségét, ami a motor indítása előtti értéken maradt, azaz 1200 ml/perc volt. A habosodást ismét észleltük, ennek ellenére a gáztermelés nem csökkent.

Kiértékelés:

A hidrogén használatakor a gyújtógyertya szintén kifogástalanul működik!

5. kísérlet

A kísérlet célja annak megállapítása, hogy ha olyan áramforrást használunk, ami garantáltan stabilan működik akármennyi ideig, akkor is leáll-e a motor. Ehhez egy hegesztő trafót akartunk használni, aminek az áramát egyenirányítottuk volna, de közben egy másik Olvasó, István felajánlotta az 5 V 120 A-es nagyon stabil tápegységét, amit másnap le is hozott hozzánk.

Az elektródák elrendezésén nem változtattunk, az elektrolit itt is NaOH volt, ugyanaz a koncentráció, amit a 4. kísérletnél is használtunk. Annyi volt a különbség, hogy az alacsonyabb feszültség miatt az elektrolizáló árama leesett, ami természetesen maga után vonta a gáztermelődés drasztikus csökkenését is. Ennek kompenzálásaként folyamatosan növeltük az elektrolit NaOH koncentrációját, majd a feszültségszabályozó potméterrel beállítottuk az elérhető legmagasabb feszültséget, azaz 6,35 V-ot. Ekkor a gáztermelés ismét 1200 ml/perc volt.

A szokásos melegindítás után szépen, egyenletesen járt a motor, lemértük a generátor feszültségét is, ami most már 175-180 V körülire emelkedett. 1 perc 19 másodperc után azonban ismét lefulladt a motor, s utána már nem tudtuk újraindítani, csak a szokásos benzinfröccsöt alkalmazva.

A fejlődő gáz mennyisége változatlan volt, stabilan termelődött az 1200 ml/perc mennyiségű durranógáz.

Kiértékelés:

Ahhoz, hogy egy belsőégésű motor működjön, alapvetően két dolog szükséges: üzemanyag és gyújtás. Mivel a gyújtással nem volt semmi probléma, ezért csak az üzemanyag ellátás körül lehetett valami gond. Azt is tudtuk azonban, hogy a motor folyamatosan kapja a durranógázt is és a levegőt is.

Végül is arra a következtetésre jutottunk, hogy a porlasztóban maradt még annyi kis benzin, ami a motor önálló meghajtására már nem volt elegendő, de a beáramló hidrogénnel elegyedett benzingőz már elegendő volt a motor beindításához és járatásához. Ez a mennyiség azonban egy idő után elhasználódott, így a beadagolt hidrogén, ami önmagában szintén kevés volt a motor önálló hajtására, már nem tudta tovább működtetni a motort.

A kísérletek összegzése

A kísérletekkel sikerült megerősítenünk, hogy a belsőégésű motorok hidrogénnel sokkal könnyebben indulnak és a járásuk is egyenletesebb, sőt valamivel halkabb is.

A gyújtógyertya szintén kifogástalanul működik hidrogén elégetése esetén is.

További lehetséges kísérletek

A motor leállását 79 másodperc után úgy tudjuk megakadályozni, hogy megnöveljük a termelt gáz mennyiségét. Ezt mi a kísérletek idején azért nem tudtuk megtenni, mert az impulzus-előállító elektronikánál a negatív irányú tűimpulzusokat még nem sikerült semlegesíteni. Erre is van persze megoldás, ezt itt már ismertettük is, de akkor egyéb technikai okok miatt ezt nem tudtuk elvégezni.

Az impulzusos elektrolizáló segítségével drasztikusan megnövelhetjük a fejlődő gáz mennyiségét, miközben a felhasznált energia mennyiségét még csökkenthetjük is!

Ha van hozzá kedved, ismételd meg az általunk elvégzett kísérleteket, kiegészítve további lehetséges kísérletekkel – és természetesen a saját ötleteiddel – és küldd el nekünk az eredményeidet!

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás