Original title: Přestavba zážehového motoru na spalování vodíku
Translated title: Conversion of a gasoline engine to burn hydrogen
Authors: Prchal, David ; Böhm, Michael (referee) ; Drápal, Lubomír (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Diplomová práce se zabývá spalováním vodíku v pístových spalovacích motorech, což je téma, které s plánovaným přechodem na nízkoemisní mobilitu nabývá na důležitosti. V rámci práce jsou popsány základní fyzikální vlastnosti vodíku, jež jsou porovnány s konvenčními uhlovodíkovými palivy. Jsou popsány odlišnosti z hlediska tvorby směsi, vývinu tepla, přestupu tepla, dosahovaných výkonů, emisí a dalších provozních parametrů. Na základě zjištěných informací je proveden teoretický návrh přestavby zážehového motoru 1,5 TSI evo2 na spalování vodíku, přičemž je kladen důraz na dosažení dostatečného výkonu, vhodného průběhu točivého momentu, nízkých emisí a co nejmenších nákladů na přestavbu. Jsou analyzována data z jiných vodíkových zážehových motorů, na jejichž základě jsou sestaveny různé modely hoření pro vodík. Je vytvořen zjednodušený 1D model výchozího motoru, který je upravován pro použití na vodík. Pro oblast vysokého zatížení je navržen nový profil sací vačky, je doporučena přibližná velikost potřebného turbodmychadla, stanoveny nároky na chlazení stlačeného vzduchu a proveden návrh drobných konstrukčních úprav hlavy válců. Výsledný návrh vyhovuje stanoveným cílům a ukazuje, že s nízkými náklady na přestavbu lze používat moderní zážehové spalovacích motory v kombinaci s vodíkem jakožto nízkoemisním palivem. The master’s thesis deals with the hydrogen combustion in reciprocating internal combustion engines, a topic that is becoming more important with the planned transition to low-emission mobility. basic physical properties of hydrogen, which are compared with conventional hydrocarbon fuels. Differences in terms of mixture formation, heat release rate, heat transfer, performance, emissions and other operating parameters are described. Based on the information found, a theoretical proposal for the conversion of the 1.5 TSI evo2 gasoline engine to hydrogen combustion is made, with emphasis on achieving sufficient power, a suitable torque curve, low emissions and the lowest possible conversion costs. Data from other hydrogen spark ignition engines are analysed and few different combustion models for hydrogen are developed. A simplified 1D model of the baseline engine is created and modified for hydrogen applications. A new intake cam profile is designed for the high engine load, the approximate size of the required turbocharger is recommended, intake air cooling requirements are determined and minor structural modifications to the cylinder head are proposed. The result meets the stated objectives and demonstrates that modern spark ignition internal combustion engines can be used in combination with hydrogen as a low-emission fuel with low conversion costs.
Keywords: 1.5 TSI; cam profile; emissions; H2ICE; heat release; HICE; HICEV; hydrogen combustion; hydrogen conversion; hydrogen engine; spark ignition engine; turbocharger; 1; 5 TSI; emise; H2ICE; HICE; HICEV; hoření vodíku; profil vačky; přestavba na vodík; turbodmychadlo; vodíkový motor; vývin tepla; zážehový motor

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/248613

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-618602


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses