- Во время Второй Мировой войны, когда цены на нефть были чрезвычайно высоки, иногда применялись экономичные двигатели с впрыском воды. Тогда впрыск воды регулировался вручную, и забывчивость водителей приводила к поломке моторов. Поэтому, когда нефть подешевела, от моторов с впрыском воды поспешили отказаться. Но теперь управление впрыском воды можно поручить микроэлектронике. Любой ДВС впустую выбрасывает 70 - 80 % тепловой энергии и даже разрушается, если потеряет возможность, через систему охлаждения, отдавать воде своё тепло. Получающая это тепло вода, превращаясь во время кипения или испарения в пар, при обычном атмосферном давлении увеличивается в своём объёме в 1600 раз. Более того, любой газ, в том числе пар, с увеличением температуры на один градус, увеличивается на 1/273 своего объёма. При температуре 300*С в атмосферном давлении, из каждого кубического сантиметра воды получается около 4 литров перегретого пара. Давление пара может помочь рабочим газам двигать поршни или турбины и тем дать существенное приращение мощности, максимального крутящего момента и коэффициента полезного действия (КПД) теплового двигателя. Существует 3 варианта впрыска воды на ДВС:
1. От контакта воды с горячими выхлопными газами возникает пар и вращает турбину, которая помогает основному двигателю. О разработке подобной силовой установки для своих автомобилей в ноябре 2005 заявила компания BMW:
http://bmw.carclub.ru/articles/allarticles/0000004803/http://auto.mail.ru/news?id=16848http://www.membrana.ru/lenta/?5454 2. Чтобы больше сжатого воздуха вмещалось в цилиндр двигателя с меньшими затратами энергии, на многих спортивных автомобилях, использующих турбонаддув, этот воздух охлаждается распылением в нём прохладной воды.
3. Впрыск воды непосредственно в цилиндр инжекторного двигателя. От контакта с горящим топливом, раскалённым поршнем и цилиндром, вода вскипает, и расширяющийся пар помогает рабочим газам приводить поршни в движение. Здесь впрыск воды заменяет турбонаддув, не нарушая стехиометрическое (оптимальное) соотношение топлива и воздуха, в котором лишний кислород приводит к нежелательному обгоранию цилиндров, поршней, поршневых колец, клапанов и окислению электрических контактов свечей. Более эффективное непосредственное охлаждение водой раскалённых и интенсивно трущихся поверхностей цилиндра продлевает жизнь мотора. Помимо прибавки мощности и экономии топлива на 40 - 50 %, улучшается и охлаждение мотора, так как здесь цилиндры охлаждаются водой не снаружи, а изнутри. Впрыскиваемую воду важно подогревать горячими выхлопными газами, чтобы в момент впрыска температура воды максимально приближалась к своей точке кипения, которая неизбежно повышается в сжатой газовой среде (давление в цилиндрах достигает 100 атмосфер). При температуре выше 372* C весь объём воды принимает газообразное состояние независимо от дальнейшего роста давления.
Давление, p (атм.) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 … 218<
Температура кипения воды, t(С*) - 100 119 132 141 150 157 163 168 173 178 182 … 372
Предварительный подогрев воды улучшает процесс парообразования. Чем больше воды вскипит в цилиндре работающего ДВС, тем больше экономится топливо. При избыточном нагреве цилиндра, микропроцессор увеличивает подачу в него воды и снижает подачу в него топлива настолько, чтобы от этой замены при существующей нагрузке не изменилась скорость вращения маховика, установленная водителем. Мотору с впрыском воды уже не нужен громоздкий радиатор, ухудшающий аэродинамическое сопротивление быстро движущегося автомобиля, водяная рубашка цилиндров и вентилятор. На освободившееся под капотом место можно установить термос, чтобы в нём подогретая вода зимой не замерзала. Перед остановкой двигателя электроника отключает впрыск воды, возвращает в термос неиспользованную горячую воду, а остатки воды сливает на дорогу. При приближении температуры воды в термосе к точке замерзания электроника может прогреть воду микроволновой печкой или слить. В последнем случае, перед включением мотора, водителю придётся снова залить в термос тёплую дистиллированную воду. В начале работы холодного двигателя электроника откроет вентиль термоса и подключит впрыск воды только тогда, когда выхлопные газы достаточно прогреют оба водяных насоса с трубками. Выпускной патрубок с горячими выхлопными газами должен охватывать насосы и пронизываться этими трубками. Чтобы не допустить образования льда, впрыскиваемую воду можно разбавить спиртом, ацетоном, эфирами и другими растворителями, чей уровень содержания и детонации должен подсчитываться электроникой.
Для впрыска воды можно приспособить топливный насос высокого давления и форсунки немецкой фирмы Бош, используемые моторами непосредственного впрыска. Из общей рампы под давлением до 150 атмосфер вода через отверстия (диаметром около 0,1 мм) распыляется очень мелкими капельками, которые успевают полностью вскипеть ещё в цилиндре за время одного такта двигателя (1/250 долю секунды). Впрочем, допустимо, чтобы какая-то часть воды переходила в пар уже после выхода её из цилиндра с горячими газами в выхлопной трубе. Тогда удастся снизить температуру и шум выхлопных газов, а пар поможет вращать турбину в этой трубе. Пар от впрыскиваемой воды может создавать нужную температуру, давление, скорость и даже форму распространения пламени в цилиндре, что позволит предотвращать детонацию и калильное зажигание, без вреда для двигателя создавать в цилиндре ещё большее давление, использовать более дешёвый низкооктановый бензин, а также нитрометан и закись азота.
E-mail:
[email protected] http://vasilijbezukladnikov.narod.ru/eco.motor.html
