* Dr inż.AndrzejSkrzyniowski, InstytutPojazdówSamochodowych iSilnikówSpalinowych,Wy-działMechaniczny,PolitechnikaKrakowska.

ANDRZEJSKRZYNIOWSKI*

„GAZBROWNA–HHO”JAKODODATEKDOPALIWZASILAJĄCYCHSILNIKISPALINOWE

„BROWNGAS–HHO”FORSUPPLYINGVEHICLE(ENGINE)

S t r e s z c z e n i e

Oszczędnośćenergiiipaliwawpojazdachsamochodowychtoodwiecznyproblemwłaścicie-lipojazdówsamochodowych.Wdobiewyczerpywania się zasobówpaliwa (kryzyspaliwo-wy),wzrostu cen, a takżeochrony środowiskaposzukuje się nowych źródeł energii, tanichijednocześnienieniszczącychśrodowiska.Jednązmożliwościwprzypadkupojazdówsamo-chodowychodniedawnajestwykorzystanietzw.gazuBrownadowspomaganiapracysilnikaspalinowego.Wprzedstawionymartykuleprzytoczonobadania,jakieprzeprowadzonowIn-stytuciePojazdówSamochodowychiSilnikówSpalinowychPKzwykorzystaniemhamownipodwoziowejiporównanomocorazmomentobrotowysilnikanapaliwiekonwencjonalnymorazwspomaganymgazemHHO.

Słowa kluczowe: gaz Browna – HHO, silniki wodorowe, silniki na wodę, oszczędność energii, ochrona środowiska, generator wodoru

A b s t r a c t

Savingenergyandfuelinautomobileisimmemorialproblemofautomobiles’owners.Inageofdepletionoffuelresources(fuelcrisis),increaseofpricesandenvironmentalprotectionitis lookedfornewenergysources,cheepandprotectingenvironment.Oneofpossibilities inautomobilesisBrown’sgasforfurtheranceinternal-combustionengine.Thisarticlepresentsresearching on chassis dynamometer and comparison power and torque of engine withconventionalfuelandwithHHOgas.

Keywords: Brown gas, HHO, 2HO, hydrogen engine, hydrogen generator, chassis dynamometer

282

Oznaczenia

H – entalpiawłaściwa[kJ/mol]P – moc[kM][kW]EngSpd – prędkośćobrotowasilnika(ilośćobrotównaminutę)[RPM]

1. Wstęp

Wysokiecenyropynaftowej1,acozatymidziewzrostcenwszystkichproduktówdo-stępnychnarynku,spowodowałynacałymświecieposzukiwaniaalternatywnychrozwiązań,którymimożnabyzastąpićdzisiejszepaliwapłynnedonapędunaszychsamochodów.

Jednymz takich jestmożliwośćzastosowaniadonapędupojazdów tzw.gazuBrowna(rys. 1) (HHO –mieszanina piorunująca,mieszanina tlenowodorowa; dawniej powietrzegrzmiące)[6].Niestetygaztenjestjeszczemałoznany,ajedyneinformacjenajegotematmożnaznaleźćwinternecielubpozyskaćodproducentówgeneratorówHHO(sprowadzanezUSA).

Rys.1.Pierwszypojazd–zsilnikiemzasilanym„wodą”[6]

Fig.1.Hydrogenbicykle[6]

HHO(gazBrowna)tomieszaninawodoruitlenuwstosunku2:1(objętościowo)lub1:8(wagowo),wytworzonapoprzezelektrolizęwody:

2H2O→2H2↑+O2↑

Mieszaninatakapowstajeprzezelektrolizęwody,produkującwodórnakatodzieitlennaanodzie.Gazytesąprzechwytywanewtymsamymczasiebezseparacji,apowstałamie-szaninatychgazówjestznanajakoHHO.Jesttobezbarwny,bezwonny,aconajważniejsze,nietrującygaz.GazBrownamatakiesameelementywodoruitlenuorazproporcjejakwodalubparawodna.Dlategoczęstomylonyjestzparąwodną.WilliamRhodesiprofesorYullBrownodkryli,żeHHOniejestparąwodną,azupełnieczymśinnym.Udowodnilioni,żewodawystępujewwięcejniż3postaciach,tj.stanstały(lód),ciekły(woda),gazowy(parawodna)iwpostacizwanejgazemBrowna(HHO).

1 Kryzyspaliwowy–1973.

283

Pierwsze„prymitywne”instalacjegazuBrownaaraczej„mgiełkiwodnej”wykorzysty-wanebyływlotnictwiepodczasIIwojnyświatowej.ZasadatworzeniagazuBrownapodobnabyładoPatentupanaprofesoraJanaGulaka.Parawodna(wprzypadkupatentupanaGulakaprzegrzanapara)dostarczanabyładokomoryspalania,gdzierozbijanazostawałanawodóritlen,anastępniespalanazpaliwem.BadanianadgazemBrownabyłyprowadzonewSta-nachZjednoczonych.ObecnieHHOmożnawytworzyćwtzw.generatorzeHHO(rys.2).

2. Zastosowanie gazu browna w instalacjach samochodowych

Systempolegazasadniczonaprzystosowaniupojazdu(systemuzasilaniapaliwowegosil-nika)doużyciawodyjakoźródłauzupełniającegolubnawet(teoretycznie)pierwszorzędnegopaliwa.Silnikjestzasilanymieszankąwodoruztlenemuzyskanychprzezelektrolizęwody.

Jedynym produktem ubocznym spalania wodoru z tlenemw silniku jest para wodnai dlatego emisje spalin są zwykle czystsze i wydzielają mniej zanieczyszczeń. Krótkomówiąc,HHOsystemzwiększatrwałośćsilnika,zwiększabezpieczeństwo,redukujeCO2 ,dajemożliwośćwyborutrybupracysilnika:benzynaczyzewspomaganiemHHO,aponadtodziękiprostejprodukcjigazuHHOiprostemumontażowibezingerencjiwpodzespołyjestniedrogiweksploatacji.

HHOsystemwprowadza„czyste”uzupełniającepaliwouzyskanezdarmowego inie-wyczerpanegozasobu–czyliWODY.Wodamaunikalnązaletęusuwaniazanieczyszczeńpodczasspalaniainawetredukujepozostałościwęgla(nagaru)wsilniku[2].

Rys.2.ZasadadziałaniageneratoragazuBrowna–HHO[1]

Fig.2.PrincipleofoperationBrown’gasgenerator[1]

Rys.3.KompletnysystemHHOwraz zgeneratoremEKO[1]

Fig.3.CompletelyBrown’gasgenerator withEKO[1]

284

Rys.4.PodłączeniegeneratoraHHOdoukładusamochodowego

Fig.4.ConnectionofAutomobilewithHHOgenerator

Rys.5.GeneratorHHOzamontowanywsamochodzie

Fig.5.AutomobilewithHHOgenerator

Wpływ układu zasilania gazem HHO na parametry silnika – redukcja CO2. Przebieg spalania gazu Browna

Głównymcelemstosowaniaalternatywnychpaliwjestochronaśrodowiska.Douzyska-niagazuBrownawystarczawodaiprąd.Wodajesttakżeproduktemspalania,któreprzed-stawiasięwnastępującysposób:

2 2 286 022 2 2H O H O( ) , kJmol H O( ) ( )

2g g c H+ → = −

( )∆

2 2 241 992 2 22

H O H O , kJmol H O( ) ( ) ( )g g g H+ → = −

( )∆

DziękizastosowaniuHHOzmniejszasięilośćCO2wśrodowisku–zmniejszasięefektcieplarniany.

Systemnietylkopomagawzmniejszeniuemisjiszkodliwychskładników,aletakżeusu-wanagar.Powodujetakżecichszą,stabilniejsząpracęsilnika.

285

3. Badania wstępne dotyczące zastosowania gazu browna w instalacjach samochodowych

BadaniaprzeprowadzononapojeździesamochodowymVWPassatB3.Samochód tenposiadasilnik2.02E8V(przebiegok.200000km).WyposażonyjestwinstalacjęgazowąIIgeneracji.BadaniazostałyprzeprowadzonenahamownipodwoziowejmodelAutodyn30amerykańskiejfirmySuperFlow.Jesttohamowniapodwoziowaprzeznaczonadotestowaniasamochodówwwarunkachstanowiskowych.

AutoDyn30jesturządzeniemskalowanym,któremożnadostosowaćdowarunkównie-zbędnychdoprzeprowadzanychbadań.Testyprzeprowadzonenahamownizastępujątestydrogowe,zwiększającprzytymwydajnośćidokładnośćpomiarową.

Podczastestówrealizowanopomiarmocyimomentusilnikawsposóbpośredni.Podsta-wowezastosowanietejhamowniobejmuje: – badaniestratmomentuobrotowegoimocywukładzieprzeniesienianapędu, – pomiarmomentuobrotowegoimocynakołachnapędowychpojazdu, – wyznaczenieskorygowanejmocyimomentuobrotowegosilnika, – diagnozowaniesilnikaijegoosprzętupodobciążeniem, – pomiarśredniegolubchwilowegozużyciapaliwa, – diagnostykaukładuprzeniesienianapędupodobciążeniem, – odczytdanychzOBD.Badanianahamownipodwoziowejzaczętoodkalibracjidokonanejna4biegu.Mato

naceluskalibrowanieobrotówsilnikazkomputeremhamowni.Następniezrealizowanotesttzw.strathamowniiukładunapędowego.Wykonanotentestprzezrozpędzeniepojazduna4 biegu domaksymalnej prędkości, następniewłączono bieg neutralny. Resztę dokonałyurządzeniapomiarowehamowni.Pokalibracjiiobliczeniustratdokonanopomiarówmocyimomentu.Pomiaryprzeprowadzonowpierwszejkolejnościnabenzynie,następnienaben-zyniezdodatkiemgazuHHOinakońcuzzastosowaniemsterownikaEFIE.Dodatekgazuwynosiłok.0,4–0,5l/min,sterownikEFIEustawionyzostałnaok.1/3.Testy,któredokony-wano,totestyinercyjne(bezwładnościowe)itestyobciążeniowe.Obciążeniewynosiło10%.

Testybezwładnościowesątoprostetestyprzyspieszenia,któreniewprowadzająobcią-żenianahamulecelektrowirowypodczasdokonywania testu.Testy te sąuruchamianenajednymbieguprzymaksymalnieotwartejprzepustnicy.Mocobliczanajestzewspółczyn-nikaprzyspieszeniamasybezwładnościsystemuhamowniorazzestratwłasnychsystemuhamowni.Nakoniectestuwłączanyzostajehamulecelektrowirowy.

Testyobciążeniowesątotestysymulacjiobciążeniadrogowego.Używająoneszacun-kowejmasypojazduiszacunkowejpowierzchniczołowejdosymulowaniaobciążeniadzia-łającegonapojazd,gdyrośniejegoprędkość.Mogązostaćwykorzystanepodczaskontrolidiagnostycznychpojazduwwarunkachobciążeniapodobnegodopanującychnadrodze.

4. Wyniki badań na hamowni

Badaniaprowadzonebyłynahamownipodwoziowej superflowAutoDyn30.Podczastestówrealizowanopomiarmocyimomentusilnikawsposóbpośredni,przyobciążeniu10%hamulcahamowniiinercyjniewróżnychkonfiguracjachzasilaniagazemBrowna.

286

Przytoczonewykresyprzedstawiająwynikibadań.Rys.6przedstawiastratymocywsil-nikuVW2.0związanezoporamiukładuprzeniesienianapędusamochoduihamownipod-woziowej.Rysunki7–13przedstawiająwynikitestówbezwładnościowychiobciążeniowychpojazduzasilanegobenzynąorazdodatkiemwpostacigazuHHOiwłączeniusterownikaEFIEprzyróżnychstężeniachwmieszaninie.

Rys.6.StratymocywsilnikuVW2.08V

Fig.6.Powerlossesofengine

Rys.7.Benzynatestbezwładnościowy(VWPassatB3111)

Fig.7.Fuelinertialtest(VWPassatB3111)

287

Rys.8.Benzynatestobciążeniowy(VWPassatB3112)

Fig.8.Fuelstresstest(VWPassatB3112)

Rys.9.HHOtestbezwładnościowy

Fig.9.HHOinertialtest

288

Rys.10.HHOtestinercyjny

Fig.10.HHOinertialtest

Rys.11.HHO(12%stężenieKOH)testbezwładnościowy

Fig.11.HHO(Higherconcentrationofelectrolyte)inertialtest

289

Rys.12.HHO(12%stężenieKOH)+EFIEtestbezwładnościowy

Fig.12.HHO(higherconcentrationofelectrolyte)+EFIEinertialtest

Rys.13.HHO(12%stężenieKOH)+EFIEtestobciążeniowy

Fig.13.HHO(higherconcentrationofelectrolyte)+EFIEstresstest

290Ta b e l a 1

Wyniki testów na hamowni podwoziowej

Rodzajpaliwa/test Maksymalnamoc[KM]

Maksymalnymomentobrotowy[Nm]

Benzyna/bezwładnościowy 101,2 157Benzyna/obciążenie10% 100,9 160

Benzyna+HHO/bezwładnościowy 99,6 153Benzyna+HHO/bezwładnościowy 100,1 160Benzyna+HHO/obciążenie10% 99,1 160

Benzyna+HHO+EFIE/bezwładnościowy 98,3 153Benzyna+HHO+EFIE/obciążenie10% 98,9 154

Jakwynikaz tabeli1wczterechostatnichpomiarachwgeneratorzebyłozwiększonestężenieKOHdo12%,cowpłynęłonawiększąprodukcjegazuBrowna,atymsamymbyćmożenazwiększenieudziałuobjętościowegowmieszaniniepaliwowejspalanejwsilnikutzw.gazuBrowna(HHO).

5. Wnioski

Pierwszewyniki testu zużycia paliwapozwalają przypuszczać żewykorzystanie gazuBrownawskazuje na pewne oszczędności paliwa, a przez to chroni środowisko poprzezograniczenieilościszkodliwychzwiązkówtworzącychsięwprocesiespalaniamieszaninybenzyny i powietrza.ZastosowaniegazuBrownazmniejsza tworzenie zwęglonegoosadu(nagaru)wsilnikuwydłużającjegożywotność.

Wdalszejkolejnościplanujesiękolejnebadaniamającenacelupotwierdzeniewnioskówwynikającychzpierwszychpodstawowychbadańirozszerzeniebadańdlainnychpojazdówsamochodowych(innychsilników).

L i t e r a t u r a

[1] Autonawodę(http://www.autonawode.eu–eBook.[2] Superflow(http://www.www.superflow.com).[3] Rzeczpospolita, Samochód na wodór zaprezentowano na Politechnice Lubelskiej

(http://www.rp.pl/artykul/55386,875802-Samochod-na-wodor-zaprezentowano-na-Politechnice-Lubelskiej.html)

[4] M i c h a ł e k B.,Wpływ układu zasilania gazem HHO na parametry silnika,pracady-plomowainżynierska.

[5] InstrukcjaobsługiimontażuHHO.[6] AlternativeEnergyNews(http://www.alternative-energy-news.info/hydrogen-fuel-cell-

-bikes).[7] Generator i palnik jubilerski – budowa, zasada działania, eksploatacja (http://autona-

wode.otwarte24.pl/6,DRY-CELL-HHO-Generator-i-palnik-jubilerski-budowa-zasada-dzialnia-eksploatacja).