СПОСОБ РАБОТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ КОЛБЕНЕВА С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F02B43/08 F02B45/10 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, горючая смесь которых содержит водород с углеводородным топливом.

Известен способ питания газового двигателя внутреннего сгорания (авт.св. СССР N 848719, кл.³ F 02 B 43/10, F 02 D 19/02, F 02 M 21/02, опубл.23.07.81 в БИ N 27), включающий получение водорода в газогенераторе путем осуществления реакции мелкораздробленного энергоносителя с водой, подачу газового потока в цилиндр двигателя, регулирование педалью акселератора расходов энергоносителя и воды, поступающих в газогенератор, и регулирование количества воздуха давлением получаемого водорода.

Известный способ питания двигателя водородом обладает рядом недостатков. Так, в результате реакции в газогенераторе образуются кроме водорода пар и твердофазные продукты реакции. Водород, пар и воздух подают в цилиндр двигателя, сжигают водород и преобразуют энергию расширяющихся газов во вращательную энергию вала. Твердофазные продукты реакции шлаки накапливаются в газогенераторе, понижают интенсивность перемешивания энергоносителя и воды, понижают скорость химической реакции, ограничивая 10 47% выхода водорода по сравнению с теоретическим, и уменьшают экономичность.

Шлак, присутствующий в газогенераторе, исключает возможность регулирования подачи энергоносителя и воды в количествах, диктуемых потребностью двигателя в водороде.

Технологический процесс в газогенераторе характеризуется медленным нарастанием температуры (до 390^oC) и давления (до 4 МПа) и, следовательно, увеличением соотношения массы пара и водорода в пароводородной смеси и самопроизвольным изменением подачи воздуха в двигатель. Все это ухудшает качество горючей смеси, неустойчивость процесса сгорания и повышенный расход топлива.

Для удаления шлака из газогенератора необходимо остановить двигатель, что понижает экономичность.

Кроме того, для известного способа характерно явление брикетирования или уменьшения объема мелкораздробленного энергоносителя, приводящее к уменьшению его подачи, увеличению механических потерь в аппаратуре энергоносителя и понижению скорости генерации водорода. В результате рассогласование режимов работы газогенератора и двигателя и понижение экономичности.

Известен способ генерации водорода для систем питания газообразным топливом малотоксичных двигателей, сведения о котором приведены в "Газогенераторе", (авт. св. N 1751373, кл.⁵ F 02 B 43/08, 1992) и представлены в докладе по поводу экспоната на международном конгрессе выставки "СММ-90" 25-29 сентября 1990 г. в Гамбурге/Германия: Kolbenev I.L. Bordwasserstoff-generator fur gering taxische verbrennungsmotoren// Hamburg Messe und Congress GMBH laden gemeinsam in zu einer vortragreine uber Konversions Technologien. 25-24 Sept. 1990. Hamburg.

В известном способе используют дозированную подачу энергоносителя, смешивают его с водой, проводят реакцию в реакционной камере при постоянной температуре, отделяют газообразный водород и пар от шлаковых продуктов реакции и удаляют последние в отстойник.

Для достижения максимальной эффективности превращения исходных продуктов в конечные устанавливают время пребывания частиц в реакционной камере по методике, приведенной в работе (Колбенев И.Л. Солдаткин А.В. Особенности режимов работы генератора водорода для малотоксичных двигателей//Двигателестроение 1986, N 8, с.54 55, 62).

Известен способ работы энергоустановки с автотракторным генератором водорода, принятый нами за прототип (Колбенев И.Л. Дмитриев Т.И. Водородная энергетика и транспортно-экологическая проблема//Двигателестроение 1984, N 10, с.58 -60), включающий получение водорода и пара в газогенераторе путем осуществления реакции взаимодействия мелкораздробленного энергоносителя с водой, отделение газообразного водорода и пара от шлаковых продуктов реакции и удаления последних в отстойник, отделение пара от водорода, подачу водорода в цилиндр двигателя, управление регулятором подачи водорода и регулирование дозатором и насосом расходов энергоносителя и воды.

Одни недостаток этого способа отсутствие регулирования количества воздуха, бензина или дизельного топлива, использование пара, согласование режимов работы двигателя и газогенератора. Другой недостаток состоит в использовании ограниченной номенклатуры энергоносителя, сплавов, содержащих Ir, Ga, Pb, Bi, Sn, Mg для увеличения скорости химической реакции. Применение этих добавок понижает экономичность.

Кроме того, известный способ не ориентирован на использование малоактивного к реакции энергоносителя, но экономически более выгодно использование, например, восстановленных оксидов кремния, металлов и их соединений из побочных продуктов тепловых электростанций и алюминиево-магниевой промышленности.

Современный уровень развития водородных энергетических установок и концепция создания силовых установок с автотракторным генератором водорода были рассмотрены в докладе на Девятой всемирной конференции по энергии водорода "Водород-92" 22 25 июня 1992 г. в Париже/Франция: (Kolbenev Igor, Hydrogen in small power engineering, Hydrogen Energy Progress IX, Proceedings of the 9th world Hydrogen Energy Conference Paris/France 22 25 June 1992, volume 2, 751 761).

Суть концепции состоит в следующем.

1. Суммарные тепловые эффекты реакции энергоносителей, полученных восстановлением оксидов алюминия, кремния, металлов и их соединений из побочных продуктов тепловых электростанций и алюминиево-магниевой промышленности, составляют 15 22,4 МДж/кг, что значительно выше плотности энергии гидридных накопителей водорода для автомобилей, где она ограничена 2 - 10 МДж/кг.

2. По сравнению с газообразным и жидким хранением водорода раздельное хранение энергоносителя и основного сырья воды исключает опасность взрыва, а наибольшая эффективность генерации водорода достигается в автотракторном генераторе водорода малогабаритном устройстве с гибкой системой управления технологическим процессом.

3. Эффективное использование водорода и пара по газодизельному варианту ограничивается добавкой водорода, при которой понижается удельный эффективный расход теплоты, снижается расход дизельного топлива, расширяются пределы мощности по детонации и предельный барьер дымности, понижаются дымность и эмиссия окислов азота, окиси углерода и углеводородов.

4. При одновременном использовании бензина и водорода из бортового генератора водорода высокие энергоэкологические показатели двигателя достигаются согласованием режимов работы двигателя и газогенератора с весьма высокой точностью, когда на всех режимах работы двигателя энергоноситель подводят со скоростью, пропорциональной скорости подачи водорода.

5. Для ликвидации самовоспламенения водорода на впуске (обратная вспышка) и снижения эмиссии окислов азота при работе водородного двигателя (без бензина или дизельного топлива) эффективным становится использование пара из автотракторного генератора водорода при качественно-количественном регулировании горючей смеси.

На основании вышеизложенного с целью устранения недостатков прототипа нагрузкой двигателя и газогенератором управляют органом управления, сообщенным с педалью акселератора. В двигателе регулируют состав горючей смеси подачами в реакционную камеру газогенератора энергоносителя и в камеру сгорания двигателя воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи водорода, бензина или запальной порции дизельного топлива, а именно, для водородного двигателя в диапазоне скоростей (6,2 7,9) 1 и (89,3 208) 1, бензоводородного (0,18 1,25) 1 и (16,7 -34,5) 1, водородного газодизеля (0,18 0,45) 1 и (27 29): 1.

Воздух перед подачей в двигатель подогревают теплом подаваемого водорода и пара и осуществляют его подачу через реакционную камеру и газогенератор.

В реакционную камеру дополнительно подают активатор, например едкий натр NaOH, причем активатор и воду перед подачей в реакционную камеру смешивают и дробят на струи, при этом температуру воды и активатора поддерживают в интервале 48 55^oC, а соотношение масс воды, энергоносителя и активатора выдерживают в интервале (3 7):(1 5):(0,5 1,2). Реакцию взаимодействия воды, энергоносителя и активатора ведут при температуре 60 67^oC, поддерживают соотношение масс пара и водорода в пределах 5 1 и регулируют его при повышенных частичных и максимальных нагрузках двигателя.

Шлак удаляют из реакционной камеры со скоростью, пропорциональной скорости подачи энергоносителя, в диапазоне 2,1 1 6,0 1, непрерывно подвергают шлак электрохимической обработке, дополнительно извлекают из него водород и кислород и подают их в камеру сгорания.

При электрохимической обработке шлака регенерируют активатор и возвращают последний в газогенератор для повторного использования.

Известен газовый двигатель внутреннего сгорания (авт.св. N 848718, кл.³ F 02 B 43/10, F 02 M 21/02, F 02 D 19/02, опубл. 23.07.81 и БИ N 27), содержащий камеру сгорания, смеситель с патрубком для подвода воздуха, дроссель с органом управления, газогенератор с каналом, емкость с энергоносителем, бак с водой, устройство дозирования энергоносителя в виде шнека, снабженного устройством изменения числа оборотов, устройство регулирования, сблокированное с педалью акселератора, в виде насоса с устройством для изменения хода плунжера, причем орган управления выполнен в виде датчика давления, последний размещен в канале.

Известным газовым двигателем внутреннего сгорания является устройство для реализации способа питания двигателя (авт. св. N 848719), о недостатках которого говорилось выше.

Известно устройство для питания водородом ДВС -"Газогенератор", (авт.св. N 1751373, кл.⁵ F 02 B 43/08, 1992), принятое нами за прототип. В нем предложен газогенератор, содержащий резервуар с энергоносителем, его дозатор, выполненный в виде корпуса, шнека и подпружиненного клапана, реакционную камеру, выполненную в корпусе, механизм принудительного удаления шлака, снабженный шнеком и связанный с реакционной камерой и отстойником, распылитель, связанный с трубопроводом подачи воды и расположенный в реакционной камере, камеру для сбора генерируемого водорода, подключенную к реакционной камере, теплообменник-охладитель в виде рубашки, охватывающей корпус, причем резервуар с энергоносителем выполнен с крышкой и цилиндрической горловиной и в последней размещен дозатор энергоносителя.

Недостаток изобретения состоит в отсутствии возможности реализовать предлагаемый способ работы с силовой установки.

Таким образом, отличие предлагаемой силовой установки Колбенева состоит в том, что ее газогенератор содержит электролизер, имеющий вход и четыре выхода, электродвигатель, вертикальный вал, две шестерни, блок питания, насосы воды и активатора с приводами, емкость с активатором и резервуар с энергоносителем, выполненные с крышкой и цилиндрической горловиной, форсунки, выполненные в виде заостренных полых цилиндров с отверстиями, вход активатора и распылителя, патрубок подачи кислорода к двигателю.

Кроме того, шнек дозатора энергоносителя, подпружиненный клапан, первая шестерня, приводы насосов воды и активатора установлены на вертикальный вал, последний выполнен с приводом от электродвигателя.

Вход электролизера связан с камерой для сбора водорода через реакционную камеру и шнек принудительного удаления шлака, кинематически связанного с вертикальным валом, а первый его выход связывает катодные камеры с камерой для сбора водорода, второй анодные камеры с патрубком подачи кислорода, третий - анодные камеры с форсунками, установленными в емкость активатора, через насос активатора, подключенный к трубопроводу подачи воды в теплообменник.

Крышки горловин резервуара с энергоносителем и емкости с активатором выполнены с возможностью разрушения шнеком дозатора и форсунок при установке и креплении резервуара и емкости на газогенератор.

Газогенератор силовой установки Колбенева содержит подогреватель воды с полостями, охватывающими полости теплообменника-охладителя и подключенного к баку с водой через краны управления, и отстойник, снабженный разделительной мембраной в виде эластичной сетки.

Отличие предлагаемой силовой установки состоит в том, что резервуар с энергоносителем снабжен воздушным клапаном, а выходы охлаждаемых полостей теплообменника подключены к двигателю внутреннего сгорания через водяной насос двигателя и к радиатору с вентилятором через первый термостат. В свою очередь вход охлаждаемых полостей подключен к радиатору и двигателю через второй термостат и трубопровод охлаждения.

Другое отличие состоит в том, что анодные камеры дополнительно подключены к отстойнику.

Кроме того, силовая установка включает орган управления нагрузкой двигателя и газогенератором, сблокированный с педалью акселератора и снабженный шестью выходами и четырьмя входами.

Для одновременного использования бензина водорода из бортового генератора водорода двигатель силовой установки снабжен карбюратором, дроссель которого связан с педалью акселератора.

При использовании водорода по газодизельному варианту двигатель снабжен топливным насосом высокого давления и диффузором, установленным в воздушном потоке двигателя. Диффузор связан с входом органа управления, педаль акселератора которого подключена к рейке топливного насоса.

Водородный двигатель силовой установки снабжен диффузором в воздушном потоке, а педаль акселератора связана с входом органа управления. Водородный двигатель снабжен дополнительно подогревателем для обеспечения пуска газогенератора.

Отличие силовой установки состоит также в том, что она содержит конденсатор для регулирования соотношения масс пара и водорода в пароводородной смеси.

На фиг.1 приведено распределение скорости генерации водорода по времени реакции, где α_o - соотношение масс воды и энергоносителя, Т₀ начальная температура реакции; на фиг.2 влияние температуры на степень превращения α алюминия в присутствии едкого натра, где 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90^oC; отношение объема V_τ выделившегося водорода к его максимально возможному, теоретическому значению, V_m - характеризует эффективность процесса генерации водорода; на фиг.3 влияние концентрации едкого натра на степень превращения алюминия, моль/л, где 1, 2, 3, 4, 5, 6 0,06, 0,012, 0,25, 0,50, 1,0, 2,0; на фиг.4 влияние изменения теплового потока на процесс генерации водорода; на фиг.5 схема силовой установки Колбенева с двигателем внутреннего сгорания и бортовым газогенератором, бензоводородный вариант; на фиг.6 термостат; на фиг.7 - схема силовой установки Колбенева для использования водорода по газодизельному варианту; на фиг.8 схема силовой установки Колбенева с водородным двигателем; на фиг.9 фотография водородно-дизельного трактора ВДТ-01; на фиг.10 вариант компоновочной схемы энергоустановки микроавтобуса РАФ-23ЛЗ с бортовым генератором водорода; на фиг.11 сравнительные характеристики автотракторного генератора водорода, криостата, гидридного накопителя и газовых баллонов с 1 кг (kg) водорода в зависимости от времени работы силовой установки t где m_pp масса водородной системы, m_sl масса шлака, h час, P_e эффективная мощность двигателя, P_enom эффективная мощность при номинальном режиме, 1, 2, 3, 4 масса автотракторного генератора водорода при P_e/ P_enom 1, 0,8, 0,6, 0,4, 5, 6, 7 масса криостата, гидридного накопителя, газового баллона; 8, 9, 10, 11 масса шлака при P_e/ P_enom 1, 0,8, 0,6, 0,4.

Пример. Изучались реакции взаимодействия энергоносителя с водой:

где Q -теплота, некоторые результаты которых опубликованы в работах (Колбенев И.Л. Солдаткин А.В. Особенности режимов работы генератора водорода для малотоксичных двигателей; Волынец Н.Ф. Колбенев И.Л. Кинетические закономерности реакции активированного алюминия с водой//Проблемы машиностроения, 1988, Вып. 29, с. 96-99).

Экспериментально установлено, что в диапазоне 20 60^oC скорости реакции в случае алюминия, активированного In, Ga, Pb, Bi, Sn, Mg в 1000 раз больше, чем для не активированного алюминия. При осуществлении химической реакции (фиг. 1) распределение скорости генерации водорода по времени ΔV/Δτ зависит от сорта активатора реакции, начальной температуры Т₀ и соотношения масс воды и энергоносителя a_o На фиг.1 ΔV/Δτ приведено к 1 г энергоносителя при a_o 10; 1, 2 Т₀ 40, 60^oC.

Площадь, заключенная между кривой распределения ΔV/Δτ и осью абсцисс, равна общему количеству газа, прошедшему через газовый счетчик в течение всего времени реакции. Принято время химической реакции t_ch время, вблизи которого на единичный интервал приходится наибольшее количество полученного водорода.

При увеличении начальной температуры максимум распределения ΔV/Δτ смещается в сторону уменьшения времени реакции, при этом t_ch уменьшается, а общее количество водорода (площадь, о которой говорилось выше) остается неизменным.

Об эффективности режимов работы газогенератора со струйным смешением реагентов можно судить, сопоставляя τ_ch с гидродинамическим временем, τ_ch - время пребывания активных к реакции частиц энергоносителя в реакционной камере.

Если τ_h < τ_ch то работа газогенератора малоэффективна. При τ_h> τ_ch струйное смешение эффективно, в реакционной камере исходные продукты полностью превращаются в конечные (водород, шлак) и работа газогенератора происходит в оптимальном режиме.

Эффективное использование энергоносителя не менее 0,95 в газогенераторе достигается при τ_ch 20 30 с и τ_h 58 с (условие эффективного смешения τ_h > τ_ch ) на длине реакционной камеры 150 160 мм.

Ля реакций (3) и (4) характерно использование в качестве активатора едкого натра NaOH и получение шлака в виде растворов 2AlNa₂O₂, Na₂SiO₃.

Работа газогенератора эффективна при τ_ch 20 -40 с, когда концентрация едкого натра 0,5 2,0 моль/л и температуре реакции превышает 60^oC (фиг. 2 и 3). Для мелкораздробленного алюминия и едкого натра полученные результаты, аналогичны опубликованным в работе (Новиков Н.М. Интенсификация щелочно-алюминиевого способа получения водорода//Автореф.диссерт. канд.техн.наук, Л. 1980, 20 с).

Электрохимическая обработка шлака.

В предлагаемой силовой установке шлак в виде растворов 2AlNa₂O₂, Na₂SiO₃ удаляют из реакционной камеры со скоростью, пропорциональной скорости подачи энергоносителя, в диапазоне 2,1 1 6,0 1 и направляют в электролизер, где подвергают его электрохимической обработке. Из него дополнительно извлекают водород, кислород и регенерируют активатор NaOH, последний возвращают в газогенератор для повторного использования.

После регенерации активатора шлак в виде H₂SiO₃ сбрасывается в отстойник для использования в безотходной технологии, например при приготовлении строительного материала.

В электролизере: система анод катионоактивная мембрана катод при постоянном токе происходят процессы:
на аноде
H₂O - 2e _→ 2H⁺+ 1/2O₂ (5)
на катоде
2H₂O + 2e _→ 2OH^- + H₂ (6)
в растворе
Na₂SiO₃ + H⁺ _→ H₂SiO₃ + Na⁺ (7)
в католите
Na⁺+ OH^- _→ NaOH (8)
Через катионоактивную мембрану осуществляется перенос ионов натрия Na⁺ из анолита в католит.

Электрохимическая обработка раствора шлака позволяет регенерировать 95 - 98% NaOH. Затраты электроэнергии на получение 1 кг щелочи могут составлять 3
3,6 кВт•ч.

При наличии тока в цепи на аноде выделяется кислород, а на катоде - водород в объемном отношении 1 2. Для получения 1 м³ водорода и 0,5 м³ кислорода при нормальных условиях необходимо затратить 820 850 г воды и 4,0 4,5 кВт•ч. электроэнергии.

Принцип повышения эффективности за счет электрохимической обработки шлака состоит в следующем.

Перед подачей в реакционную камеру воду и активатор смешивают и дробят на струи, при этом соотношении масс воды, энергоносителя и активатора выдерживают в интервале (3 7):(1 5):(0,5 -1,2). Выберем скорость подачи воды, энергоносителя и едкого натра 16,38 кг/ч; 3,42 кг/ч и 1,368 кг/ч соответственно. Тогда скорость генерации водорода в реакционной камере составит 0,432 кг/ч, а скорость выхода шлака 20,73 кг/ч.

Шлак, движущийся со скоростью, пропорциональной скорости подачи энергоносителя, в электролизере подвергают обработке, затрачивая 4,0 -4,5 кВт•ч. электроэнергии, достаточной для регенерации активатора и получения дополнительно 0?0969 кг (22,4%) водорода и 0,775 кг кислорода.

После электрохимической обработки шлака H₂SiO₃ сбрасывается в отстойник, а водород (основной и дополнительный) и кислород направляются в двигатель (табл.1 5): бензоводородный, водородный или водородный газодизель. Активатор NaOH возвращают в газогенератор.

Бензоводородный двигатель.

В табл.1 в качестве примера приведены нагрузочные характеристики малотоксичного бензоводородного двигателя, согласованные с режимом работы газогенератора, где n частота вращения коленчатого вала, P_em - эффективное давление, B_H2, B_б, B_air, B_e скорость подачи водорода, бензина, воздуха, энергоносителя (числитель с электрохимической обработкой шлака, знаменатель без обработки), α - коэффициент избытка воздуха.

Для получения высоких энергоэкологических показателей бензоводородного двигателя осуществляют смешанное регулирование мощности, т.е. используют смеси при переменном соотношении бензин-водород и различной степени обеднения смеси в зависимости от нагрузки. Режимы работы двигателя и газогенератора согласованы с весьма высокой точностью.

В двигателе регулируют состав горючей смеси подачей в реакционную камеру энергоносителя и в камеру сгорания воздуха, пропорциональной скорости подачи бензина: B_e: B_б и B_air: B_б в диапазонах (0,18 -1,25) 1 и (16,7 34,5) 1.

В табл. 2 приведены характеристики холостого хода бензоводородного двигателя при работе на водороде (без бензина).

При частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу n 600 800 мин^-1 скорость подачи энергоносителя B_e 0,8 1,092 кг/ч заменяет превышающий в 2 раза традиционный расход бензина на холостом ходу 2,5 кг/ч.

Водородный двигатель.

В водородном двигателе используют качественно-количественное регулирование мощности (табл.3).

В водородном двигателе регулируют состав горючей смеси подачей в реакционную камеру энергоносителя и в камеру сгорания воздуха, пропорциональными скорости подачи водорода: B_e B_H2 и B_air B_H2 в диапазонах (6,2 7,9) 1 и (89,3 208) 1.

Для предотвращения обратных вспышек, детонационного горения и снижения эмиссии окислов азота при повышенных частичных и максимальных нагрузках регулируют содержание водяного пара в пароводородной смеси в количествах, аналогичных опубликованным в работе (Gwinner Dietrich Der Wasserstoffantrieb im praktischen Einsatz//Automob. Ind. -1985,-30 -N 5, 505-511), изменением количества пароводородной смеси, проходящей через конденсатор.

Водородный газодизель.

Установлено, что минимальная запальная порция дизельного топлива, обеспечивающая требуемую неравномерность подачи дизельного топлива и качество его распыла в условиях газодизельного процесса ограничена 20% от номинальной цикловой подачи дизельного варианта (без водорода).

Безотказная работа двигателя (при отсутствии детонации) возможна при вводе с водородом 30 35% необходимой теплоты. Более богатые смеси водорода с воздухом склонны к детонации. Пар в смеси расширяет предел ограничения мощности по детонации. Регулированием генератора водорода достигают соотношение масс пара и водорода в пределе 5 1.

В табл. 4 приведено влияние добавки водорода j на удельный эффективный расход теплоты g_e, где P_e эффективная мощность, B_дт - скорость подачи дизельного топлива.

В табл.5 показаны режимы работы водородного газодизеля и газогенератора.

Сравнительные испытания водородного газодизеля на дизельном топливе и с добавками водорода позволили установить, что при добавке водорода 0,6 4,5% по отношению к массе дизельного топлива происходит понижение удельного эффективного расхода теплоты от 10 до 9,4 МДж/(кВт•ч), что свидетельствует об эффективном использовании водорода по газодизельному варианту.

В области эксплуатационных режимов добавка водорода 5,12 5,20% еще обеспечивает минимальный удельный эффективный расход теплоты. На основании вышесказанного для эксплуатационных режимов двигателя принята j 4,5%
В табл.5 приведены режимы работы водородного газодизеля, аналогичные данным, опубликованным в работе (Колбенев И.Л. Повышение энергоэкологических показателей дизелей//Двигателестроение, 1987, N 12, с. 53 56).

В предлагаемой силовой установке состав горючей смеси водородного газодизеля регулируют подачей в реакционную камеру энергоносителя и в камеру сгорания воздуха, пропорциональной скорости подачи запальной порции дизельного топлива: B_e B_ДТ и B_air B_ДТ в диапазонах (0,18 0,45) 1 и (27 29) 1.

Повышение эффективности воздействием на гидродинамическую структуру исходных продуктов.

С целью повышения эффективности путем ликвидации брикетирования энергоносителя и уменьшения трения его частиц воздух перед подачей в двигатель пропускают через энергоноситель, подогревают теплом водорода и пара и осуществляют его подачу в цилиндр через реакционную камеру и газогенератор.

Активатор и воду перед подачей в реакционную камеру смешивают и дробят на струи, температуру воды и активатора поддерживают в интервале 48 -55^oC.

В соответствии с теорией струйных химических реакторов, разработанной в последнее время (Колбенев И.Л. Сокольский Д.В. Сармурзина Р.Г. Солдаткин А. В, К теории химических реакторов, Доклады АН СССР, 1986, 284, N 2, с. 416-419; Колбенев И. Л. Солдаткин А.В. Особенности режимов работы генератора водорода. //Двигателестроение, -1986, N 8, с. 54 55; 62), подача энергоносителя на вход реакционной камеры ограничивается его максимальной величиной, зависящей от режимных параметров:

где β - относительный поток теплоты за счет конвекции Q_см и химической реакции Q_ch;
D_a число Дамкеллера для струйного течения;
x длина реакционной камеры, на которой осуществляется химическая реакция.

Необходимость осуществления химической реакции при выполнении условия τ_h > τ_ch т.е. на заданной длине реакционной камеры приводит к зависимости:
daX = f(β),
а влияние изменения теплового потока на количество генерируемого водорода B_H2 и, следовательно, подачу энергоносителя B_e можно представить в следующем виде:

Из уравнения (9) получаем
dBe/dβ = exp(-2DaX), (11)
Разложив экспоненту в уравнении (11) по степени β, в результате аппроксимации зависимости DaX = f(β) получим
dBe/dβ = aβ²+ bβ (12)
где a 0,3; b 1,5.

Зависимость (12) в виде графика dβe/dβ = f(β) приведена на фиг.4, из которой следует, что максимум искомой функции соответствует β 1,6 -2,5.

Поясним этот график на примере, принимая B_e, B_H2 B_air 1,14, 0,13, 1,93 2,2 кг/ч соответственно. Причем здесь B_air расход воздуха через газогенератор. С учетом соотношения масс и энергоносителя 5 1 10 1, примем расход воды BH₂O 5,68 11,36 кг/ч.

Для реагирующей смеси, когда поток теплоты за счет химической реакции составляет Q_ch 1416 кДж/ч, условие b 1,6 2,5 достигается при значении потока теплоты за счет конвекции Q_см 926,24 2044,85 кДж/ч.

Поток теплоты Q_см является суммой потоков теплот, вносимый подогретым воздухом Q_air 93,27 кДж/ч, подогретым энергоносителем Q_e 47,64 кДж/ч. и водой QH₂O обладающей наибольшей удельной теплоемкостью и вносящей основной вклад в величину Q_см. Так, при температуре окружающей среды 15^oC расход воды 5,68 11,36 кг/ч, нагретой до 48 55^oC, вносит в Q_см добавку в виде QH₂O 785,33 1903,93 кДж/ч.

Так что суммарная величина Q_см 926,24 2044,85 кДж/ч, а это значит, что b 1,69 2,52 и функция dBe/dβ = f(β) достигает максимума при соотношении масс воды и энергоносителя 5 1 -10 1, когда в реакционную камеру воду и активатор подводят в виде струй при 48 55^oC.

Количество воздуха, поступающего в реакционную камеру и газогенератор, изменяют с помощью воздушного клапана в резервуаре энергоносителя.

Газогенератор универсальное устройство, предназначенное для получения водорода, кислорода и регенерации активатора, питания газообразным топливом двигателей различного назначения, входящих в состав заявляемой силовой установки (фиг.5).

Газогенератор содержит резервуар 1 и емкость 2, заполненную энергоносителем и активатором в виде пасты, порошка или гранул.

Резервуар 1 через реакционную камеру 3 связан с камерой 4 для сбора водорода. Газогенератор содержит вертикальный вал 5, на котором установлены шнек 6 дозатора энергоносителя и шестерня 7. Вертикальный вал 5 связан с приводом насоса воды 8 и насоса активатора 9 электродвигателем 10. Шнек дозатора 6 снабжен подпружиненным клапаном 11 и помещен в резервуар 1, который имеет горловину 12 с крышкой (не показана). Крышка прорывается шнеком 6 во время установки и закрепления резервуара 1. Распылитель 13 выполнен в виде диафрагмы с жиклерами, установленной перпендикулярно оси вала 5. Теплообменник охватывает корпус газогенератора охлаждаемыми полостями и имеет вход 14 и выход 15.

Корпус газогенератора снабжен углублениями 16, повторяющими форму горловины 12 резервуара 1 и емкости 2, последняя через форсунки 17 для смешения активатора и воды, выполненные в виде полых заостренных цилиндров с отверстиями, и вход 18 связан с распылителем 13. Емкость 2 имеет горловину с крышкой (не показана). Крышка прорывается форсунками и заостренными кромками входа 18 во время установки и закрепления емкости 2.

В днище газогенератора расположен шнек 19 механизма принудительного удаления шлака с шестерней 20, связанной через шестерню 7 с вертикальным валом 5 и электродвигателем 10. Механизм принудительного удаления шлака связан с входом электролизера: с катодными 21 и анодными 22 камерами электродами 23, не растворяемыми в ходе электролиза, разделенными катионоактивными мембранами 24.

Катодные 21 и анодные 22 камеры подключены к реакционной камере 3 через шнек 19 механизма принудительного удаления шлака, причем катодные камеры 21 имеют дополнительное подключение к камере 4 для сбора водорода, а анодные 22
к патрубку 35 для подачи кислорода к насосу 9 активатора. Электроды 23 подключены к бортовому источнику 26 постоянного тока.

Выход 15 охлаждаемых полостей подключен к двигателю внутреннего сгорания 27 через насос охлаждения 28 двигателя 27 и радиатору 29 с вентилятором 30 через первый термостат 31. Вход 14 охлаждаемых полостей подключен к радиатору 29 через второй термостат 32 и двигатель 27 через термостат 32 и трубопровод охлаждения 33.

Газогенератор содержит дополнительно подогреватель воды, полости которого охватывают полости теплообменника-охладителя. Одна полость подогревателя имеет вход 34, подключенный к баку воды 35, и выход 36, подключенный к входу 37 другой полости подогревателя через насос воды 8. Выход 38 этой полости связан с баком воды 35, патрубком 39 подачи воды к распылителю 13 через электромагнитный клапан управления 40, трубопроводом 41 активатора через клапан управления 42 и насосом активатора 9 через клапан управления 43.

Выход электролизера подключен к отстойнику 44, снабженному разделительной мембраной 45 в виде эластичной сетки, подключенному к насосу активатора 9.

Двигатель 27 снабжен карбюратором 46 (имеется в виду бензоводородный двигатель), который подключен к трубопроводу 47 подачи кислорода через входной патрубок 48, трубопроводу 49 для подачи углеводородного топлива и воздушному коллектору 50. К воздушному коллектору 50 подключена камера 4 для сбора водорода через нагнетатель 51, клапан управления 52 и конденсатор 53.

Орган управления 54, сблокированный с педалью акселератора, снабжен выходами 55 60 и входами 61 64. Выход 55 подсоединен к клапану управления 52, выход 56 к клапану управления 40, 57 к 42, 58 к 43, выход 59 к блоку питания 26, выход 60 -к электродвигателю 10.

Вход 61 органа 54 связан с педалью акселератора, вход 62 с измерителем частоты вращения коленчатого вала двигателя 27, вход 63 с карбюратором для измерения разрежения за дроссельной заслонкой последнего, вход 64 с датчиком температуры 65, размещенным в термостате 32 (фиг.6). Датчик температуры 65 омывается горячей жидкостью, поступающей из двигателя 27.

Поддержание заданной температуры осуществляется путем автоматического перераспределения потоков охлаждающей жидкости: к двигателю 27 либо радиатору 29 для отбора теплоты.

При использовании водорода и пара по газодизельному варианту (фиг.7) двигатель 27 снабжен топливным насосом высокого давления 66 и диффузором, установленным в воздушном потоке двигателя 27, и связан с входом 63 органа управления 54, педаль акселератора которого подключена к рейке топливного насоса.

Водородный двигатель силовой установки (фиг.8) снабжен диффузором 67 в воздушном потоке двигателя 27, связанным с входом 63 органа управления 54, сообщенным с педалью акселератора, и подогревателем 68, подключенным к двигателю 27, термостатам 31, 32 и радиатору 29.

В днище резервуара 1 с энергоносителем установлен воздушный клапан 69 для регулируемой подачи воздуха через реакционную камеру и газогенератор.

Силовая установка работает следующим образом.

Резервуар 1 с энергоносителем и емкость 2 с активатором помещают в углубления 16 корпуса газогенератора. При этом шнек 6 дозатора энергоносителя и форсунки 17 активатора разрушают крышки горловин резервуара 1 и емкости 2.

Пусковой период силовой установки включает подогрев газогенератора до заданной температуры, включение его в работу и пуск двигателя.

В силовой установке с водородным двигателем подогрев газогенератора осуществляют включением подогревателя 68 (фиг.8), в котором предусмотрен подвод теплоты от постороннего источника энергии. В силовой установке с бензоводородным или водородно-дизельным двигателем подогрев осуществляют теплотой, источником которой является двигатель.

Для энергоносителя из восстановленных оксидов кремния, металлов и их соединений рабочая температура может быть ограничена 60 67^oC, что соответствует соотношению масс водяного пара и водорода в пароводородной смеси 5 1.

До включения газогенератора в работу воздух в цилиндр двигателя 27 поступает через карбюратор 46 (фиг.5) или диффузор 67 (фиг.7 и 8), минуя реакционную камеру 3 и газогенератор. Воздушный клапан 69 резервуара 1 закрыт.

Пуск двигателя 27 осуществляется на углеводородном топливе либо смеси: углеводородное топливо водород, либо водороде, который может находиться в камере 4 для сбора водорода, путем включения органа управления 54. В водородном двигателе орган управления 54 автоматически включает подогреватель 68 (фиг.8), в результате чего происходит подогрев двигателя 27 и газогенератора до заданной температуры. Затем по сигналу датчика 65 термостата 32 происходит отключение подогревателя 68 двигателя 27, включение последнего, нагнетателя 51 и пуск газогенератора. В днище резервуара 1 открывается воздушный клапан 69.

В силовой установке с бензоводородным или водородно-дизельным двигателем вначале осуществляется пуск двигателя 27, а затем происходит подогрев газогенератора. При достижении заданной температуры по сигналу датчика 65 термостата 32 происходит включение нагнетателя 51, открытие воздушного клапана 69 и пуск газогенератора.

Пуск газогенератора осуществляется включением электродвигателя 10, подачей электрического тока к электродам 23 от бортового источника питания 26 и открытием: частичным пли полным клапанов управления 40, 42, 43. Электродвигатель 10 приводит во вращение вертикальный вал 5, шнек 6 дозатора энергоносителя, шестерни 7 и 20, шнек 9 механизма принудительного удаления шлака, насоса воды 8 и активатора 9.

Через воздушный клапан 69 резервуара 1 к энергоносителю поступает воздух, который, проходя через резервуар 1, нагревается теплом, заключенном в подогретом газогенераторе, ликвидирует брикетирование энергоносителя и уменьшает трение его частиц. Энергоноситель с помощью шнека 6 дозатора отжимает пружину клапана 11 и поступает в реакционную камеру 3 вместе с воздухом, количество которого регулируется воздушным клапаном 69.

К насосу 8 подается вода с заданной температурой из выхода 36 полости подогревателя воды. От насоса 8 вода направляется к входу 37 и выходу 38 полости подогревателя воды, к баку воды 35, а через краны управления 40, 42
к распылителю 13 и форсункам 17, расположенным в емкости активатора 2, где происходит смешение активатора с водой.

Смесь, состоящая из активатора и воды, поступает к входу 18 активатора, дополнительно смешивается с водой, нагретой до 48 55^oC, поступает к распылителю 13, где активатор и воду перед подачей в реакционную камеру 3 дробят на струи. Струйки воды и активатора смешивают энергоноситель, образуя коллоидно-дисперсную суспензию, например, состоящую из порошков кремния Si и/или алюминия Al, едкого натра NaOH и воды.

Соотношение масс воды, энергоносителя и активатора выдерживают в интервале (3 7):(1 -5):(0,5 1,2) и регулируют изменением подачи активатора и/или воды, т. е. изменением частоты вращения вертикального вала 5 и "времени-сечения" клапанов управления 40, 42, 43. Частота вращения вертикального вала 5 и частоты колебаний электромагнитных клапанов управления 40, 42, 43 согласованы, зависят от потребности двигателя в водороде и регулируются органом управления 54.

Реагирующая суспензия поступает на вращающийся шнек 19 механизма принудительного удаления шлака, где заканчивается полное превращение исходных продуктов в конечные.

Время пребывания частиц энергоносителя в реакционной камере 3 и время удаления шлака соответствуют условия τ_h > τ_ch что достигается выдержкой соотношением скорости удаления шлака и скорости подачи энергоносителя в диапазоне 2,1 1 -6,0 1.

В катодных 21 и анодных 22 камерах с электродами 23, разделенными катионоактивными мембранами 24, происходит электрохимическая обработка шлака, при которой дополнительно получают водород, кислород и регенерируют активатор.

Дополнительный водород заполняет камеру 4 для сбора водорода и смешивается с водородом, полученным в результате химической реакции. Добавка дополнительного водорода учитывается при регулировании состава горючей смеси в камере сгорания (см.табл. 1-5) подачей энергоносителя в реакционную камеру 3.

Кислород поступает через трубопровод 47 к входному патрубку 48 двигателя 27. Количество кислорода учитывается при обеспечении коэффициента избытка воздуха α (см.табл.1-5).

Регенерируемый активатор направляют к трубопроводу 41 активатора через насос 9 активатора и клапан управления 22.

Шлак, лишенный активатора, например, в виде H₂SiO₃ сбрасывается в отстойник 44. Твердая фаза шлака задерживается мембраной 45, а жидкая фаза проникает через мембрану 45 и направляется насосом активатора 9 к трубопроводу 41 активатора через клапан управления 43.

Скорость электрохимической обработки шлака регулируют изменением силы (плотности) электрического тока к электродам 23 от бортового источника питания 26.

Вода, циркулирующая в подогреваемых и охлаждаемых полостях газогенератора, поддерживает заданную температуру в зоне реакции и электролизере.

Пароводородная смесь поступает к двигателю 27 через нагнетатель 51. Для регулирования соотношения масс водяного пара и водорода в пароводородной смеси меняют "время-сечение" электромагнитного клапана управления 52 и пропускают частично или полностью пароводородную смесь через конденсатор 53.

Во время работы силовой установки в водородном двигателе 27 регулируют состав горючей смеси подачей в реакционную камеру 3 энергоносителя в камеру сгорания воздуха, пропорциональными скорости подачи водорода в диапазоне (6,2 7,9) 1 и (89,3 208) 1.

В бензоводородном двигателе регулируют состав горючей смеси в реакционную камеру 3 энергоносителя и в камеру сгорания двигателя воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи бензина в диапазонах (0,18 1,25) 1 и (16,7 34,5) 1.

В водородном газодизеле регулируют состав горючей смеси подачей в реакционную камеру 3 энергоносителя и подачей в камеру сгорания воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи запальной порции дизельного топлива в диапазонах (0,18 0,45) 1 и (27 29) 1.

Опережение зажигания горючей смеси автоматически изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и степени разрежения после дроссельной заслонки карбюратора 46 или диффузора 67 путем воздействия на регулятор зажигания (не показан) связи от органа 54 управления, в котором сравнивают изменение частоты вращения коленчатого вала, поступающее на вход 62 органа 54, и степени разрежения, поступающее на вход 63 блока 54, и перемещения регулирующего органа (не показано).

Для изменения режима работы двигателя и газогенератора меняют положение органа 54 управления, частоту вращения вала электропривода 10, "время-сечение" электромагнитных клапанов управления 40, 42, 43 и силу электрического тока к электродам 23 от бортового источника питания 26.

Термостаты 31, 32 и радиатор 29 с вентилятором 30 обеспечивают поддержание заданной температуры на всех режимах путем перераспределения потоков охлаждающей воды.

Силовая установка рассчитана и на использование энергоносителя, непосредственно реагирующего с водой. В этом случае газогенератор работает без электролизера. Резервуар 1 с энергоносителем и емкость 2 без активатора ("пустышка") помещают в углубления 16 корпуса газогенератора. Отключают патрубок 25 подачи кислорода к двигателю 27, анодные камеры от насоса 9 активатора, а электроды 23 от блока питания 26.

Пуск и остановка двигателя и газогенератора осуществляются включением и отключением органа управления 54.

Некоторые результаты теоретических, экспериментальных и эксплуатационных испытаний малотоксичного водородно-дизельного трактора ВДТ-01 (фиг. 9), первого в мировой практике, приведены и обсуждены в докладе на 7-й Всемирной конференции по энергии водорода "Водород сегодня" 22-25 сентября 1988 г. в Москве (Kolbenev I. L. Kolpakov V.E. Soldatkin A.V. Hydrogen diesel fuel engine for application on a universal tractor//Hydrogen Energy Progr.VII, 7th Hydrogen Energy Conf. 25-29 Sept. 1988, Moscow, volume 3, 2095 2104).

Вариант компоновочной схемы (без детализации) водородной энергоустановки микроавтобуса РАФ 2303 с бортовым генератором водорода (фиг.10) и массо-габаритные показатели автотракторного генератора водорода в сравнении с криостатами, гидридным накопителем и газовыми баллонами с 1 кг водорода рассматривались в докладе на упомянутой выше Всемирной конференции "Водород-92" 22-25 июня 1992 г. в Париже (фиг.11).

Принципиальное отличие автотракторного генератора водорода от других водородных систем состоит в следующем.

Бортовой генератор водорода устройство с гибкой системой управления технологическим процессом. Его производительность определяется потребностью двигателя в водороде. В связи с этим повышение эффективности и экономичности приводит, естественно, к улучшению массогабаритных показателей силовой установки.

Масса газогенератора в снаряженном состоянии m_pp включает массу газогенератора и вспомогательных систем в сухом состоянии, массу исходных и конечных продуктов и зависит от их удельных параметров на единицу энергии.

Масса генератора водорода в снаряженном состоянии зависит от заданного времени работы и эффективной мощности P_e двигателя и может составлять 33 67 кг. В течение заданного времени работы в отстойник автоматически удаляется 3 32 кг шлака в зависимости от потребности двигателя в водороде.

Масса криостата, гидридного накопителя и газовых баллонов не зависит от времени работы силовой установки поскольку масса тары значительно превосходит массу потребного водорода (1 кг). Масса генератора водорода соизмерима с массой криостата (30 кг), которая в несколько раз легче эквивалентных металлогидридной и газобаллонной систем (130 150 кг). Потери газа на испарение в криостате вследствие неизбежного теплопритока исключают возможность предварительной заправки сосуда жидким водородом, что в сочетании с централизованным способом получения водорода, по-видимому, ограничивают перспективу легкой системы.

Таким образом, поставленная цель повышение экономичности и эффективности достигается использованием гибкой системы управления рабочим процессом двигателя и технологическим процессом газогенератора, регулированием состава горючей смеси подачей в реакционную камеру энергоносителя и в камеру сгорания воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи водорода, бензина или запальной порции дизельного топлива, расширением номенклатуры использования энергоносителя, в том числе полученного путем восстановления оксидов кремния металлов и их соединений из побочных продуктов тепловых электростанций и алюминиево-магниевой промышленности, ликвидацией явления брикетирования или уменьшения объема мелкораздробленного энергоносителя в виде порошка, использованием активатора, предварительно смешанного с водой и раздробленного, непрерывным удалением шлака из реакционной камеры при заданной температуре, электрохимической обработкой шлака, дополнительным извлечение из него водорода и кислорода, регенерацией активатора и возвращением в газогенератор для повторного использования.

Предлагаемые способ и устройство предназначены для силовой установки с двигателем внутреннего сгорания. Они могут быть использованы и в других установках, потребляющих водород и кислород, например в энергоустановках с электрохимическими генераторами.

Использование: в двигателестроении. Сущность изобретения: в двигателе - водородном, бензоводородном или водородно-дизельном регулируют состав горючей смеси подачами в реакционную камеру газогенератора энергоносителя и в камеру сгорания воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи водорода, бензина или запальной порции дизельного топлива. В реакционную камеру подают активатор, предварительно смешав с водой и раздробив на струи. Генерацию водорода осуществляют при заданной температуре воздействием энергоносителя на воду. Полученный шлак удаляют из реакционной камеры, подвергают электрохимической обработке, дополнительно извлекают водород, кислород и регенерируют активатор, последний возвращают в газогенератор для повторного использования. Шлак сбрасывают в отстойник для пользователей безотходной технологии. Изобретение обеспечивает улучшение экономической эффективности и экологических показателей, понижение массогабаритных характеристик и обеспечение взрывобезопасноти. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

1. Способ работы силовой установки с двигателем внутреннего сгорания путем воздействия в газогенераторе энергоносителя на воду, проведения водородообразующей реакции, отделения газообразного водорода и пара от шлаковых продуктов реакции и удаления последних в отстойник, направления в камеру сгорания смеси регулируемого количества воздуха с водородом, управления нагрузкой двигателя, подачами энергоносителя и воды педалью акселератора, отличающийся тем, что в двигателе силовой установки водородном, бензоводородном или водородном газодизеле регулируют состав горючей смеси подачей в реакционную камеру газогенератора энергоносителя и подачей в камеру сгорания воздуха со скоростями, пропорциональными скорости подачи водорода, бензина или запальной порции дизельного топлива, а именно для водородного двигателя в диапазоне скоростей 6,2 7,9 1 и 89,3 208 1, бензоводородного 0,18 1,25 1 и 16,7 34,5 1, водородного газодизеля 0,18 0,45 1 и 27 29 1, воздух перед подачей в двигатель пропускают через энергоноситель, уменьшают трение его частиц, подогревают теплом водорода и пара и осуществляют подачу воздуха через реакционную камеру, в последнюю дополнительно подают активатор, например, едкий натр, причем активатор и воду перед подачей в реакционную камеру смешивают и дробят на струи, при этом температуру воды и активатора поддерживают в интервале 48 55^oС, соотношение масс воды, энергоносителя и активатора выдерживают в интервале 3 - 7 1 5 0,5 1,2, полученный шлак из реакционной камеры удаляют при 60 - 67^oС со скоростью, пропорциональной скорости подачи энергоносителя, в диапазоне 2,1 1 6,0 1, и непрерывно подвергают электрохимической обработке, дополнительно извлекают водород, кислород и регенерируют активатор, последний возвращают в газогенератор для повторного использования, водород и кислород направляют в камеру сгорания, поддерживают соотношение масс водяного пара и водорода в пароводородной смеси в пределах 5 1, регулируют это соотношение при повышенных частичных и максимальных нагрузках двигателя, изменяют количество воздуха, поступающего в реакционную камеру, с помощью воздушного клапана, управляют нагрузкой двигателя и газогенератором органом управления, сблокированным с педалью акселератора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение масс водяного пара и водорода в пароводородной смеси регулируют изменением подачи последней через конденсатор. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение масс вода/энергоноситель/активатор регулируют изменением подачи воды. 4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что соотношение масс вода/энергоноситель/активатор регулируют изменением подачи активатора. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что подачи энергоносителя и подачи шлака для электрохимической обработки регулируют изменением частоты вращения привода дозатора энергоносителя. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что скорости дополнительно генерируемых водорода и кислорода и регенерируемого активатора регулируют изменением силы электрического тока к электродам от бортового источника питания. 7. Силовая установка, содержащая газовый двигатель внутреннего сгорания, снабженный камерой сгорания, бак с водой, отстойник, газогенератор, снабженный резервуаром с энергоносителем, дозатором, выполненным в виде корпуса, шнека и подпружиненного клапана, реакционной камерой, выполненной в корпусе, механизмом принудительного удаления шлака, снабженным шнеком и связанным с реакционной камерой и отстойником, распылителем, связанным с трубопроводом подачи воды и расположенным в реакционной камере, камерой для сбора водорода, подключенной к реакционной камере, теплообменником-охладителем, выполненным в виде рубашки, охватывающей корпус, причем резервуар с энергоносителем выполнен с крышкой и цилиндрической горловиной с размещенным в последней дозатором энергоносителя, и педаль акселератора, отличающаяся тем, что силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания водородный, бензоводородный и водородный газодизель, орган управления нагрузкой двигателя и газогенератором, сблокированный с педалью акселератора и снабженный шестью выходами и четырьмя входами, четыре крана управления, блок питания, патрубок подачи кислорода, трубопровод охлаждения, отстойник, снабженный мембраной в виде эластичной сетки, разделяющей сухие и влажные фракции шлака, радиатор с вентилятором, два термостата, конденсатор, двигатель снабжен карбюратором или топливным насосом высокого давления и/или диффузором, установленным в воздушном потоке, газогенератор снабжен катодными и анодными камерами с электродами, не растворяемые в ходе электролиза, разделенные катионоактивными мембранами, резервуаром с энергоносителем, содержащим воздушный клапан, емкостью с активатором, выполненную с крышкой и цилиндрической горловиной и установленными форсунками в виде полых заостренных цилиндров с отверстиями, электродвигателем, вертикальным валом, насосами воды и активатора с приводами, двумя шестернями, подогревателем воды в виде рубашки с полостями, охватывающими полости теплообменника-охладителя, патрубком подачи воды к распылителю, трубопроводом активатора, причем шнек дозатора энергоносителя, подпружиненный клапан, первая шестерня, приводы насосов воды и активатора последовательно установлены на вертикальный вал, выполненный с приводом от электродвигателя, шнек принудительного механизма удаления шлака кинематически связан с вертикальным валом через вторую шестерню, катодные и анодные камеры подключены к реакционной камере через шнек механизма принудительного удаления шлака, катодные камеры подключены дополнительно к камере для сбора водорода, а анодные камеры подключены к патрубку подачи кислорода, к форсункам через насос активатора и сухой фракции шлака в отстойнике, выход охлаждаемых полостей теплообменника подключен к двигателю через водяной насос последнего и к радиатору через первый термостат, а вход подключен к радиатору и двигателю через первый и второй термостаты, вход полости подогревателя подключен к баку воды, ее выход подключен к входу другой полости подогревателя через насос воды, в свою очередь выход этой полости связан с баком воды, патрубком подачи воды к распылителю через клапан управления, трубопроводом активатора через клапан управления, первый, второй, третий, четвертый выходы органа управления подсоединены к клапанам управления конденсатором, подачами воды и активатора к трубопроводу активатора, блоку питания и электродвигателю, первый вход органа управления связан с педалью акселератора, второй вход с измерителем частоты вращения коленчатого вала двигателя, третий вход с измерителем разрежения в воздушном потоке двигателя, четвертый с датчиком температуры термостата.