การใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในเครื่องยนต์สันดาปภายใน

Abstract

ปัญหาอากาศเป็นพิษกำลังเป็นปัญหาที่สำคัญในเมืองใหญ่ๆ โดยเฉพาะในกรุงเทพฯ สาเหตุที่สำคัญประการหนึ่งที่ทำให้เกิดปัญหาอากาศเป็นพิษคือควันไอเสียจากรถยนต์ซึ่งใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง เนื่องจากในควันไอเสียจะประกอบไปด้วยแกส Co, Co2,HC, เขม่าและควันดำ ซึ่งเป็นตัวการที่ทำให้เกิดอากาศเป็นพิษ ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการขาดแคลนเชื้อเพลิงปิโตรเลียม ซึ่งมีแนวโน้มจะหมดไปในอนาคต แนวทางแก้ปัญหาทางหนึ่งคือ การเลือกใช้เชื้อเพลิงไฮโครเจน ในการวิจัยครั้งนี้จะทำการทดลองใช้แกสไฮโดรเจนทดแทนน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์ดีเซลสูบเดียวเพื่อเป็นเครื่องยนต์ต้นแบบในการแก้ไขปัญหาอากาศเป็นพิษและปัญหาขาดแคลนเชื้อเพลิง โดยทำการดัดแปลงระบบต่างๆ ของเครื่องยนต์ได้แก่ ระบบเชื้อเพลิงซึ่งจะใช้ระบบฉีดแกสไฮโดรเจนลงในกระบอกสูบโดยตรงด้วยหัวฉีดแกสไฮโดครเจนที่ได้ออกแบบและจัดสร้างขึ้น ระบบจุดระเบิดจะดัดแปลงจากการจุดระเบิดด้วยกำลังอัดมาใช้หัวเทียนเป็นอุปกรณ์ช่วยจุดระเบิด กำลังอัดของเครื่องยนต์จะดัดแปลง 21:l เหลือ 11:l จังหวะฉีดแกสไฮโดรเจนแรงดันสูงฉีดที่ 50oก่อนศูนย์ตายบนและจุดระเบิดที่ศูนย์ตายบน ตามเงื่อนไขที่กล่าวมาในเบื้องต้น ผลการวิจัยที่ได้คือเครื่องยนต์ซึ่งใช้แกสไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสามารถทำงานได้ โดยสภาพการทำงานและสมรรถนะของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับแรงดันในการฉีดแกสไฮโดรเจนลงในกระบอกสูบ ซึ่งจาการทดลองฉีดแกสไฮโดรเจนด้วยแรงดันในช่วง 20-40 บาร์ ทราบว่าที่แรงดัน 35 บาร์เครื่องยนต์ไฮโดรเจนจะมีสมรรถนะดีที่สุดและเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลต้นแบบที่นำมาดัดแปลง ผลที่ได้คือ เครื่องยนต์ไฮโดรเจน เครื่องยนต์ดีเซล ความเร็วรอบสูงสุด2400 2550 rpm กำลังสูงสุด 5.98 9.43 ps ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง 25.17 26.31 % ภาระสูงสุดที่เครื่องยนต์รับได้ 114 148 N อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูงสุด 85 68 °C อุณหภูมิแกสไอเสียสูงสุด 345 290 °C CO 0 0.10 % CO20 - % BLACK SMOKE 0 570 ppm