Hydrogen application in internal combustion engines

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A technical solution has been proposed to reduce the consumption of basic hydrocarbon fuel, to improve the technical, economic and environmental performance of internal combustion engines by affecting the combustion process of the fuel-air mixture with a minimum effective mass fraction of hydrogen additive in the fuel-air mixture. The burning rate of hydrogen-air mixtures is an order of magnitude greater than the burning rate of similar mixtures based on gasoline or diesel fuel, compared with the former, they are favorably distinguished by their greater detonation stability. With minimal additions of hydrogen to the fuel-air charge, its combustion time is significantly reduced, since hydrogen, having previously mixed with a portion of the air entering the cylinder and burning itself, effectively ignites the mixture in its entirety. Issues related to the accumulation of hydrogen on board the car, its storage, explosion safety, etc., significantly inhibit the development of mass production of cars using hydrogen fuel. The described technical solution allows the generation of hydrogen on board the car and without accumulation to use it as an additive to the main fuel in internal combustion engines. The technical result is to reduce the consumption of hydrocarbon fuels (of petroleum origin) and increase the environmental friendliness of the car due to the reduction of the emission of harmful substances in exhaust gases.

About the authors

Arthur R. Asoyan

Moscow Automobile and Road Construction State Technical University; Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: asoyan.ar@mail.ru

Professor of the Department of Automotive Transport and Car Service of (MADI), Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Engineering Academy of RUDN University, Doctor of Technical Sciences, Professor

64 Leningradsky Ave, Moscow, 125319, Russian Federation; 6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Igor K. Danilov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: asoyan.ar@mail.ru

Professor of the Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Engineering Academy of RUDN University, Doctor of Technical Sciences, Professor

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Igor A. Asoyan

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: asoyan.ar@mail.ru

graduate student of the Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Engineering Academy of RUDN University

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Georgy M. Polishchuk

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: asoyan.ar@mail.ru

Professor of the Department of Mechanics and Mechatronics of Engineering Academy of RUDN University, Doctor of Technical Sciences, Professor

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Avramenko AN, Levterov AM, Bgantsev VN, Gladkova NYu, Kireeva VN. Perspektivy primeneniya mikrodobavok vodoroda dlya uluchsheniya ekologicheskikh pokazatelei dizel'nogo dvigatelya [Prospects for the use of hydrogen microadditives to improve the environmental performance of a diesel engine]. Journal of Mechanical Engineering. 2019;22(2). (In Russ.)
  2. Mishchenko AI. Primenenie vodoroda dlya avtomobil'nykh dvigatelei [The use of hydrogen for automotive engines]. Kiev: Naukova dumka Publ.; 1984. (In Russ.)
  3. Bortnikov LN, Rusakov MM. Otsenka ekonomicheskikh i ekologicheskikh pokazatelei porshnevykh DVS s iskrovym zazhiganiem pri ikh rabote na smesi “benzin – vodorod” [Evaluation of the economic and environmental indicators of piston ICEs with spark ignition during their operation on a gas-hydrogen mixture]. Avtomobilnaya promyshlennost [Automotive industry]. 2008;(2):12–15. (In Russ.)
  4. Pevnev NG, Ponamarchuk VV. Analiz svoistv vodoroda s tselyu vozmozhnosti ego primeneniya v kachestve dobavki k osnovnomu toplivu [Analysis of the properties of hydrogen with a view to the possibility of its use as an additive to the main fuel]. Progressivnye technologii v transportnykh sistemakh [Advanced technologies in transport systems]: proceedings of conference. Orenburg; 2015. p. 304–309. (In Russ.)
  5. Gilchrist S, Rand T. Hydrogen fuel injection to improve engine efficiency the practical beginning of the hydrogen economy. Canada: Canadian Hydrogen Energy Company. Available from: http://nha.confex.com/nha/2007/ recordingredirect.cgi/id/196 (accessed: April 20, 2020).
  6. Kudryash AP, Marakhovsky VP, Kaydalov AA. Teoreticheskie i eksperimental'nye issledovaniya sgoraniya vodoroda v dizele [Theoretical and experimental studies of hydrogen combustion in a diesel engine]. Voprosy atomnoi tekhniki i tekhnologii. Seriya: Yadernaya tekhnika i tekhnologii [Questions of atomic engineering and technology. Series: Nuclear technics and technology]. 1989;(2): 48–50. (In Russ.)
  7. Marakhovsky VP, Kaydalov AA. Vodorodnyi dizel [Hydrogen diesel]. Avtomobilnaya promyshlennost [Auto industry]. 1992;(2):17–19. (In Russ.)
  8. Levin YuV. Uluchshenie toplivnoi ekonomichnosti i ekologichnosti rotorno-porshnevogo dvigatelya za schet dobavok svobodnogo vodoroda k osnovnomu toplivu [Improving fuel economy and environmental friendliness of a rotary piston engine due to the addition of free hydrogen to the main fuel]: dissertation of the Candidate of Technical Sciences. Volgograd; 2016. (In Russ.)
  9. Krutenev VF, Kamenev VF. Perspektivy primeneniya vodorodnogo topliva dlya avtomobil'nykh dvigatelei [Prospects for the use of hydrogen fuel for automotive engines]. Konversiya v mashinostroenii [Conversion in mechanical engineering]. 1997;(6):73–79. (In Russ.)
  10. Smolensky VV., Smolenskaya NM, Shaikin AP. Vliyanie dobavki vodoroda na protsess goreniya v benzinovykh dvigatelyakh s iskrovym zazhiganiem [Influence of hydrogen additives on the combustion process in gas engines with spark ignition]. Progress transportnykh sredstv i sistem – 2009 [Progress of Vehicles and Systems – 2009]: materials of the International Scientific and Practical Conference (part 1). Volgograd; 2009. p. 247–248. (In Russ.)
  11. Shatrov EV., Ramensky AYu, Kuznetsov VM. Issledovanie moshchnostnykh, ekonomicheskikh i toksicheskikh kharakteristik dvigatelya, rabotayushchego na benzino-vodorodnykh smesyakh [Study of power, economic and toxic characteristics of an engine running on gasoline-hydrogen mixtures]. Avtomobil'naya promyshlennost’ [Automotive industry]. 1979;(11):3–5. (In Russ.)
  12. Ramensky AYu, Shelisch PB, Nefedkin SI. Primenenie vodoroda v kachestve motornogo topliva dlya avtomobil'nykh dvigatelei vnutrennego sgoraniya. Istoriya, nastoyashchee i perspektivy [The use of hydrogen as a motor fuel for automotive internal combustion engines. History, present and prospects]. Alternativnaya energetika i ekologiya [Alternative energy and ecology]. 2006;(11):63–70. (In Russ.)
  13. A History of the Automobile. Available from: https://www.thoughtco.com/who-invented-the-car-4059932 (accessed: April 19, 2020).
  14. RONN Motor Group, Inc. (RMG/RONN). Available from: https://www.ronnmotorgroup.com/ (accessed: April 20, 2020).
  15. Roberts D. This company may have solved one of the hardest problems in clean energy. Vox. 2018, February 16. Available from: https://www.vox.com/energyand-environment/2018/2/16/16926950/hydrogen-fuel-tech nology-economyhytech-storage (accessed: April 20, 2020).
  16. Asoyan AR, Bityukov SI, Lebedev IA, Asoyan IA. Ispol'zovanie vodoroda v kachestve dobavki k osnovnomu toplivu v dvigatelyakh vnutrennego sgoraniya [The use of hydrogen as an additive to the main fuel in internal combustion engines]. Problemy tekhnicheskoi ekspluatatsii i avtoservisa podvizhnogo sostava avtomobilnogo transporta [Problems of technical operation and car service of rolling stock of motor vehicles]: collection of proceedings on the materials of the 77th Scientific-Methodological and Scientific-Research Conference of MADI. Moscow; 2019. p. 103–108. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».