Вода как добавка в двигатель

Bosch

Может быть, двигатели внутреннего сгорания доживают последние десятилетия, но производители не сдаются. Они выжимают максимум из этой технологии, оптимизируя конструкцию двигателя для повышения эффективности и экономичности. Недавно сообщалось об инновации Nissan, которая изобрела ДВС с изменяемой степенью сжатия. Теперь о своих достижениях поведала Bosch. Немецкая фирма представила систему водяного впрыска WaterBoost для простой модификации существующих ДВС.

Даже самый продвинутый двигатель внутреннего сгорания впустую тратит примерно пятую часть топлива. Например, оно расходуется на систему охлаждения двигателя. В современных двигателях немного дополнительного топлива впрыскивается в камеру сгорания не для сгорания, а для испарения со стенок, за счёт чего происходит охлаждение двигателя. Bosch предлагает модифицировать систему впрыска топлива: использовать воду вместо бензина при охлаждении камеры. То есть суть технологии WaterBoost заключается в том, что на больших оборотах в двигателе задействуется водяная помпа, которая впрыскивает в камеру сгорания немного воды незадолго до поджига топливной смеси. Требуется совсем немного воды: на 100 км уходит несколько сотен миллилитров. Поэтому маленький бачок с водой потребуется заливать дистиллированной водой каждые несколько тысяч километров, что для большинства водителей не станет накладным. Это даже приятно: заливая воду, ты знаешь, что эта вода будет использоваться вместо бензина (при охлаждении). Да и если вода в бачке кончится, тоже ничего страшного, разве что немного снизится крутящий момент и на несколько процентов вырастет потребление топлива. Как показали опыты Bosch, такая простая модификация может на несколько процентов снизить потребление топлива (до 13%) без потери мощности и крутящего момента. Экономия возможна в моменты перегрева двигателя на самых высоких оборотах: например, при резком ускорении или движении по шоссе с высокой скоростью. Кроме того что это экономит бензин, так испарение воды ещё и лучше охлаждает двигатель, чем испарение бензина.

Как дополнительный бонус к экономии топлива — на 4% снижаются выбросы CO2, так что двигателю будет легче пройти проверку на соблюдение жёстких экологических нормативов, которые предъявляются к современным бензиновым двигателям.

Наиболее эффективным внедрение водяного впрыска будет для компактных трёх- и четырёхцилиндровых двигателей. Другими словами, именно для тех двигателей, которые используются в самых популярных современных автомобилях среднего размера.

Но это ещё не всё. Кроме экономии топлива, WaterBoost может добавить до 5% мощности двигателям с турбонаддувом.

Дело в том, что добавка воды насыщает кислородом нагнетаемый воздух от турбины и увеличивает скорость горения смеси, позволяя оптимизировать угол опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем верхней мёртвой точки.

Идея опережения зажигания в том, чтобы поджигать горючую смесь заранее, до достижения поршнем верхней мёртвой точки. При правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки. Изменив угол опережения зажигания и подкрутив настройки тайминга поджигания, инженеры могут выжать ещё чуток мощности даже из мощных двигателей с турбонаддвуом, даже на спорткарах.

Первым автомобилем, в котором внедрят технологию водяного впрыска WaterBoost, станет BMW M4 GTS с шестицилиндровым турбодвижком.

BMW M4 GTS. BMW Group Про внедрение WaterBoost в автомобилях средней ценовой категории информации пока нет. У компании Bosch есть большой опыт в автомобильной промышленности. Именно Bosch в 1887 году изобрела безопасную систему детонации воздушно-топливной смеси ДВС от магнето. Такая система зажигания используется в автомобилях до сих пор. До этого изобретения смесь в ДВС поджигали через калильные трубки Даймлера открытым пламенем.

Bosch производит не только системы зажигания, стартеры, но и многие другие автомобильные компоненты. Например, недавно наладила серийное производство электромоторов для гоночных картов.

Электромотор Bosch для гоночных картов. Bosch За электромоторами — будущее, но и ДВС не собирается сдаваться без боя.

«Наш водяной впрыск показывает, что у двигателей внутреннего сгорания осталось ещё несколько трюков под капотом», — сказал д-р Рольф Буландер (Rolf Bulander), председатель подразделения Bosch Mobility Solutions и член совета директоров Robert Bosch GmbH.

Хабы:

• Научно-популярное
• Физика
• Транспорт
• Химия

Как впрыск воды в цилиндры повышает мощность и экономичность двигателя

Впрыск воды в цилиндры звучит несколько необычно. Как вода, являясь негорючей жидкостью может повысить мощностные или экономические показатели двигателей? Но это работает.

Конечно, вода не является топливом и не может передавать энергию, но она может выполнить другие, достаточно важные функции, позволяя увеличивать степень сжатия двигателя без возникновения побочных явлений.

А это ключ к повышению мощности при меньшем расходе топлива.

Исследованиями доказано, что при увеличении степени сжатия увеличивается и мощность, но при этом возрастает опасность, что смесь воздуха и бензина воспламенится еще до того, как появится искра.

То есть произойдет так называемое детонационное горение со стремительным распространением пламени (скорость горения при детонации нарастает скачкообразно и достигает 1500 … 2500 м/сек, тогда как при нормальном — около 25 м/сек).

Это может быть фатальным для двигателя, поскольку при этом в результате взрывного горения часть топлива не успевает полностью сгореть, что внешне сопровождается появлением дымного выхлопа темного цвета.

При этом вследствие взрывного сгорания двигатель работает неуравновешенно, происходит перегрев его деталей, прогорают поршни и клапаны, пригорают поршневые кольца, резко повышается износ цилиндропоршневой и кривошипно-шатунной групп. И не допустить детонации повышением октанового числа бензина, которое характеризует стойкость его к детонации, становится невозможным, поскольку все имеет свои пределы.

Однако, на помощь может прийти вода, которая охлаждает поступающую в цилиндр смесь при большой нагрузке двигателя и предотвращает ее преждевременное возгорание.

В конце концов, ничего нового под солнцем. Этот принцип годами использовался в авиадвигателях и автоспорте. Были также попытки и на серийных автомобилях.

Однако, для массового производства автомобилей это было слишком дорого и сложно.

В последние годы наблюдается возврат к подзабытым технологиям в связи с необходимостью повышения экономических и экологических показателей поршневых двигателей.

В частности, компания Bosch, произвела тестирование системы впрыска воды в двигатель, которая предназначена для 3-х и 4-цилиндровых агрегатов с наддувом.

Специальная форсунка впрыскивает небольшое количество водяного тумана перед впускным клапаном во время всасывания смеси в цилиндр. Впоследствии вода испаряется, охлаждая при этом смесь воздуха и топлива, да и саму камеру сгорания.

Впрыск водяного тумана во впускной коллектор снижает температуру в цилиндре. Следовательно, двигатель может иметь более высокую степень сжатия и, соответственно, более высокую мощность при меньшем расходе топлива. Иллюстрация технологии Bosch WaterBoost.

Сущность процесса

В поршневом двигателе впрыск воды существенно понижает температуру топливовоздушной смеси, что увеличивает ее плотность и, следовательно, большая масса смеси, поступает в цилиндр, обеспечивая повышение литровой мощности.

Вода, находящаяся в небольших каплях, поглощает тепло (и понижает давление) при сжатии заряда, тем самым уменьшая работу, на его сжатие.

Дополнительный эффект возникает во время сгорания, когда вода поглощает значительное количество тепла при испарении, снижая пиковую температуру и, как следствие, обеспечивает уменьшение образование NOx, а также снижает потери тепловой энергии, которая поглощается стенками цилиндра.

Это позволяет преобразовать дополнительную часть энергии, получаемой при сгорания из тепловой в механическую давления на поршень. Когда капли воды испаряются, поглощая тепло, они превращаются в пар под высоким давлением. Конечный результат – получение заряда топливовоздушной смеси с более высоким октановым числом, который выдерживает высокие степени сжатия без возникновения детонации.

Контроль над впрыском воды очень важен. Такой впрыск следует применять только тогда, когда возникают соответствующие условия. Обычно это происходит, когда двигатель сильно форсирован и работает на полную мощность.

В противном случае, а также когда воды впрыскивается слишком много, значительно снижается температура в процессе сгорания, что приводит к отрицательным эффектам — снижению мощности и увеличению расхода топлива.

В принципе, прямой впрыск воды в поршневом двигателе возможен в любой точке цикла двигателя, в зависимости от желаемого эффекта, даже в конце рабочего такта или во время такта выпуска, но тогда будет использоваться только для снижения температуры двигателя.

Обычно в двигателе впрыск воды происходит прямо перед впускным клапаном. Это охлаждает всасываемый воздух, делая его более плотным (больший объемный КПД) и предотвращает детонацию топлива в цилиндрах.

Не все так просто

Большинство современных двигателей транспортных средств заранее запрограммированы на определенные пропорции топлива и воздуха, поэтому добавление воды без перепрограммирования электронного блока управления (ЭБУ) или иного изменения этих соотношений, скорее всего, не принесет никакой пользы и может даже снизить его показатели или вовсе повредить двигатель.

Кроме того, системы управления большинства современных топливных систем в которых не предусматривался впрыск воды, не могут определить наличие воды в смеси, и, соответственно, не могут определить новую оптимальную степень сжатия или иным образом воспользоваться преимуществами более низких температур цилиндров.

В большинстве случаев в обычных предварительно запрограммированных двигателях автомобилей использование метода непрямого впрыска воды приводит к потере мощности, поскольку водяной пар заменяет воздух, который требуется для осуществления процесса сгорания и выработки энергии.

Как правило, хороший результат получают только двигатели, специально переоборудованные для впрыска воды и имеющие соответствующие прошивки системы управления.

Кроме того, двигатель может быть поврежден, если впрыскивается слишком много воды или если сам инжектор неисправен и заливает цилиндр.

Вода не сжимается, и слишком много воды в цилиндре во время такта сжатия может вызвать гидроудар, когда объем жидкости в двигателе близок или превышает объем между поршнем и головкой цилиндра двигателя в верхней мертвой точке, что приводит к чрезвычайно высокому давлению в цилиндре, которое может вызвать разрушение головки, поршней, шатунов, а также другие повреждения двигателя. Такие ситуации обычно являются фатальными требует его капитального ремонта или даже замены двигателя.

Многие «специалисты» утверждают, что, вставив трубку для подачи воды во впускном коллекторе, гарантируют увеличение пробега или повышение мощности. Однако, если при этом не перепрограммируется ЭБУ автомобиля или не будут внесены существенные изменения в двигатель, в конечном итоге может произойти потеря мощности и его повреждение.

Удачные апробации Bosch

Компания Bosch совместно с BMW разработала технологию впрыска воды под названием WaterBoost. Компания заявляет о повышении мощности двигателя до 5%, снижении выбросов в отработавших газах до 4% и снижении расхода топлива до 13%.

Несколько лет назад Bosch произвела исследования впрыска воды в двигатель на автомобиле BMW.

При этом было выполнено тестирование системы на экспериментальном 1,5-линдровом бензиновом двигателе, степень сжатия которого увеличили с 9,5 до 11,5.

Благодаря этому он развивал почти удвоенную мощность — 160 кВт, да еще и при значительно меньшем расходе топлива. Также BMW применила впрыск воды на M4 GTS — трехлитровому 6-цилиндровому двигателе.

Впрыск воды — также называемый «впрыск противодетонанта» — это технология, которая, как утверждается, снижает как расход топлива, так и выбросы CO2, одновременно повышая мощ-ность двигателя.

Пяти литров дистиллированной воды хватает примерно на 3000 километров пробега. Даже если вода закончилась, двигатель будет продолжать работать в обычном режиме, но с меньшим крутящим моментом из-за подачи меньших доз топлива или снижении давления в турбонагнетателе. Bosch, применяя впрыск воды, заявляет, что у двигателя внутреннего сгорания все еще есть в запасе несколько козырей.

По заявлению Bosch, впрыск воды в цилиндры сэкономит в среднем четыре процента топлива, а при высоких нагрузках — до 13 процентов. Система, конечно же, требует специального резервуара для дистиллированной воды, который будет нагреваться, чтобы не замерзнуть зимой, и вся вода из системы впрыска после выключения двигателя будет возвращаться обратно в бак.

Но не все автомобилестроительные фирмы разделяют взгляды Boschю.

Так, Mercedes-Benz заявил, что хорошо знаком с этой технологией, но считает ее нерентабельной, поскольку система слишком сложная, дорогая и ее эффект до конца неясен.

Они также исследовали технологию снижения температуры камеры сгорания впрыском воды, но считают ее не вполне подходящей на сегодняшний день с точки зрения снижения выбросов.

Впрыск воды в двигатель: как сделать самому

Система впрыска воды в двигатель является одним из доступных способов тюнинга  силового агрегата.  Данное решение позволяет  увеличить мощность, крутящий момент и экономичность ДВС, повысить детонационную стойкость и улучшить ряд  других характеристик мотора.

При этом  такой тюнинг не предполагает каких-либо серьезных доработок силового агрегата по «железу», то есть впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор может быть установлен с минимальным вмешательством в конструкцию.

Для чего нужен и как работает впрыск воды в двигатель: плюсы и минусы

Для начала немного истории. Самой идее впрыска воды в мотор больше сотни лет. Наибольшее практическое применение такая система нашла в авиации применительно к поршневым авиамоторам.

В 1940-е годы немецкие и американские пилоты, а также летчики из других стран активно использовали впрыск воды для того, чтобы увеличить мощность своих авиамоторов. Если точнее, в силовые агрегаты впрыскивалась смесь воды и метанола.

Однако после появления реактивного двигателя большинство работ по усовершенствованию системы впрыска воды были свернуты. Только ближе к 1980-м впрыск воды снова стал применяться, но теперь уже на автомобилях. Другими словами, указанное решение стало способом тюнинга и форсирования поршневого автомобильного ДВС, активно применяется в автоспорте.

• Теперь давайте взглянем, как вода может обеспечить дополнительную мощность, экономичность, а также какие плюсы имеет способ. Прежде всего, конструктивно впрыск воды реализуется во впускной коллектор через специальную форсунку. Получается, вода распыляется и становится еще одним компонентом в составе топливно-воздушной смеси из бензина и воздуха.
• В результате горючая смесь получает эффективное охлаждение после впрыска воды, также топливный заряд с частицами воды становится «тяжелее», такой плотный заряд в цилиндрах сильнее сжимается поршнем перед воспламенением. Работа на такой смеси в ряде случаев немного уменьшает общую токсичность выхлопа.

При этом сама скорость сгорания смеси замедлятся, то есть двигатель не подвергается риску детонации топлива. Температура в камере сгорания также уменьшается. Таковыми являются основные плюсы системы в случае, если было принято решение установить впрыск воды в дизельный двигатель, бензиновый атмосферный или турбоагрегат и т.д.

• Однако есть и минусы. Более существенным недостатком считается нестабильность работы мотора при полностью открытой дроссельной заслонке, а также когда частота вращения коленвала не является высокой, машина движется с небольшой скоростью. Эти нюансы возникают по причине того, что вода не совсем равномерно распределяется по цилиндрам мотора.
• Еще одним неприятным моментом можно считать обязательное условие использовать исключительно чистую дистиллированную воду. Дело в том, что для эффективной работы всей системы необходимо подавать на 10 кг. горючего около 2 кг. воды. Вполне очевидно, что при соотношении 1/5 использование обычной воды приведет к тому, что с каждыми 2 кг. воды в камере сгорания будет откладываться около 200 мг. солей и других примесей.

В результате двигатель выйдет из стоя уже через 100-150 моточасов работы. Именно по этой причине для системы водяного впрыска нужна предварительная качественная очистка базового компонента. Что касается практической пользы, для увеличения только порога детонации намного проще использовать химические добавки в топливо, чем бороться с детонацией при помощи добавки воды в рабочую смесь.

В списке минусов также отмечен факт, что  в морозы использовать данную систему  впрыска достаточно сложно, так как вода попросту замерзает. Использование спиртовых добавок способно решить проблему только при незначительном похолодании. С наступлением сильных морозов всю систему нужно снимать или сливать воду, после чего отключать.

Впрыск воды в двигатель своими руками

Итак, давайте разберемся с тем, как сделать впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор. Сразу отметим, что в свободной продаже имеются готовые установочные комплекты для реализации такого впрыска.

В комплекте находятся специальные форсунки, бак, управляющее устройство для  точного дозирования воды, насос, шланги и другие элементы, необходимые для установки. Основным недостатком можно считать очень высокую стоимость комплекта (около 2.5 — 3 тыс. у.е).

По этой причине энтузиасты предпочитают реализовать задачу самостоятельно.

• Как правило, водяную форсунку со специальным соплом для наилучшего распыления ставят во впускном коллекторе, причем областью установки становится место за инжектором или карбюратором.
• Далее воду на форсунку подает насос, который монтируется в салоне. Для этих целей подходит электронасос 12 В.
• Вода поступает из бачка (часто используют дополнительно установленный бачок омывателя ветрового стекла);

В случае с карбюратором также применяется следующий простой вариант, исключающий форсунку:

• Все элементы системы, перечисленные выше, соединяются при помощи резиновых трубок или трубочек от медицинской капельницы.
• Далее на трубочку, установленную на выходе из насоса, ставится игла от шприца.
• Указанной иглой следует проколоть резиновую трубку регулятора опережения зажигания.
• Далее следует зафиксировать иглу при помощи герметика. От толщины иглы будет зависеть количество воды, которая подается.

Также используется способ, когда трубка от капельницы подключается к заранее сделанному отверстию в первой камере карбюратора. В этом случае вода будет затягиваться в двигатель посредством разрежения, напоминая принцип работы распылителя.

Чаще всего схема реализована так, что водитель сам физически включает подкачку через переключатель, получая временный прирост мощности. Главной особенностью является точная настройка самодельной системы с учетом производительности электронасоса.  Рекомендуется придерживаться пропорций в соотношении вода/воздух 1 к 10-и  или 1 к 14-и, то есть 30-35 литров для ДВС с рабочим объемом 1500 см3.

Вода во время впрыска становится мелкодисперсной субстанцией, частицы имеют размер около 0,01 мм. Такая частица сразу обволакивается жирным бензином. В итоге смесь становится однородной (гомогенная ТВС),  равномерно и полноценно заполняет камеру сгорания. На такой смеси мотор демонстрирует больший КПД, отодвигается детонационный порог.

При этом очень важно понимать, что избыточное количество воды во впуске может привести к гидроудару двигателя, то есть к его серьезной поломке. Также отметим, что в случае с атмосферными моторами не следует ожидать значительного увеличения мощности и крутящего момента. Для таких агрегатов главным плюсом можно считать лучшую стойкость к детонации.

Что касается двигателей с турбонаддувом, в этом случае заметных плюсов немного больше. На таких моторах форсунку для впрыска воды устанавливают за турбокомпрессором или за интеркулером. В результате удается эффективно снизить температуру поступающей в цилиндры рабочей смеси. Готовые фирменные комплекты водяного впрыска в двигатель снижают этот показатель до 40-60 градусов по Цельсию.

В итоге получается так, что для сжатия холодной смеси двигатель тратит меньше энергии. Также в цилиндры удается подать больше кислорода.

В самом начале может показаться, что после попадания в горячий ДВС вода начинает активное испарение, то есть места для кислорода остается меньше.

Однако при испарении воды происходит ее увеличение в объеме, то есть наблюдается рост давления в цилиндре. Это позволяет на 7-10% увеличить мощность турбомотора.

Дополнительные рекомендации

Следует обратить внимание на то, что оптимально подавать в мотор не просто дистиллированную воду, а смесь спирта и воды в соотношении 1/1. Такая водно-спиртовая добавка лучше распыляется, в итоге образуется мелкодисперсная смесь из воды, воздуха, спирта и бензина.

Если вода позволяла, главным образом, уменьшить детонацию и лучше охлаждать смесь, наличие в смеси метанола обеспечило ряд дополнительных преимуществ. Дело в том, что скорость горения спирта намного медленнее того же бензина. В результате давление в цилиндре растет плавне, что позволяет увеличить крутящий момент применительно к количеству оборотов коленвала.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как форсировать двигатель. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое форсированный двигатель, а также какие существуют способы форсирования мотора.

Хотелось бы еще раз отметить, что вода для впрыска должна быть дистиллированной, чтобы исключить образование отложений в камере сгорания. Также необходимо стремиться к наилучшему распылению, так как  большее количество частиц  позволяет добиться  улучшения теплообмена и последующего испарения воды.

Это значит, что необходим мощный насос и отдельно подобранный распылитель форсунки. По этой причине способ с иглой от шприца многими специалистами и опытными тюнерами ставится под сомнение.

Подведем итоги

Напоследок добавим, что даже готовый комплект для впрыска не получится нормально использовать без предварительной тонкой настройки инжекторного или карбюраторного  двигателя. Другими словами, потребуются  дополнительные манипуляции с составом смеси (обеднение или обогащение), увеличение давления воздуха при наддуве, коррекция зажигания на более раннее и т.д.

Получается, купить готовый комплект или изготовить впрыск воды своими руками нельзя считать готовым решением. Намного важнее правильно настроить двигатель и саму систему с учетом дозированной подачи качественно распыленной смеси дистиллированной воды и метанола.

Впрыск воды в топливную смесь

Горючее всегда дорожало. Автомобиль – роскошь. Бензин – дефицит. В те времена машины ходили даже на воде. Капельницы ставили…

Эту историю нам поведал человек, выросший в СССР. Экономили и в то время. Что уж сказать о сегодняшних ценах?..

Теория

Впрыск воды в топливную смесь двигателей внутреннего сгорания использовался для дополнительного охлаждения двигателя и временного повышения его характеристик (форсажа). Впрыск воды (чаще — смеси 50% воды и 50% спирта) получил широкое распространение во время Второй мировой войны на истребителях при работе на форсажных режимах.

Вода или смесь впрыскивается во впускной коллектор в определенных пропорциях к топливовоздушной смеси (обычно от 12,5% до 25%) и потоком увлекается в камеры сгорания. Обеспечивает уменьшение детонационного порога по причине большой теплоемкости воды, которая охлаждает рабочую смесь и разогретые детали двигателя.

В результате возникает возможность использовать топливо с более низким октановым числом, уменьшается термическая нагрузка на детали двигателя.

Также впрыск воды позволяет повысить степень сжатия без возникновения детонации, использовать турбину или приводной нагнетатель (которые также во время своей работы повышают степень сжатия).

Из относительно современных автомобилей система впрыска воды использовалась на турбированном Saab 99 Turbo.

После появления «интеркулеров» подобные системы по сути потеряли смысл, но до сих пор широко предлагаются за границей на вторичном рынке автозапчастей и тюнинг-китов.

Некоторый интерес к системам впрыска воды возникает в последнее время также в связи с потенциальной возможностью снижения вредных выбросов и экономией топлива.

Практика

Все эксперименты на ваш страх и риск. Далее – истории и опыт других людей.

* Расход у моего «пятака» 10 л/100 км в смешанном режиме — вроде все так и должно быть, но так как езжу я довольно часто, а сейчас у меня отпуск, на бензине надо поэкономить.

И вот я решил отцовским способом уменьшить расход топлива за счет подачи воды в карбюратор через капельницу во впускной коллектор. Все вроде бы хорошо, расход уменьшился — 8.5/100.

Но есть одно «но»! Когда машина холодная, она при переключении на повышенную (2) передачу — начинает чуть подергиваться, и расход намного увеличивается, но когда прогрета — все отлично.

* Конечно — не на воде, а с добавкой воды в распыленном виде в топливную смесь. Все реально работает, расход воды (3 л на 300 км) регулируется колесиком медицинской капельницы. Никто не замечал, что в дождь и туман машина лучше тянет? Здесь туман сделан искуственно…

* Полгода езжу, полет нормальный. В туман же все ездят, и движку от этого ничего не делается. К тому же, на поршнях нет никакого нагара — будто с завода (светил фонариком в отверстие свечного колодца). Масло чистое, по трассе пробовал — 150кмч идет, расход не сильно растет.

* Еще в советские времена в журнале «За рулем» была опубликована такая установка, только более простая, на «Ниве» — связана как-то с картерными газами и «воздуханом». Большая экономия топлива и мягкая работа двигателя. Кстати, сам замечал, что в дождь двигатель мягче работает, правда, на ваз-2105.

Мнений – сотни. Золотой середины – нет. Пробовать – страшно. Данная тема остается мифом и одновременно вызовом. В скором времени мы вернемся к этой теме…

Павел КОЛЕНВАЛОВ

Смешивание бензинов и дизельных топлив с водой. водотопливные эмульсии для автомобилей и промышленных котлов

полезная статья — ключевые моменты СЏ выделил…

Р° именно — никто РЅРµ РїСЂРѕРІРѕРґРёР» длительные испытания РЅР° безотказность двигателя, композиция может быть получена обычным насосм Рё расход топливы вырос РЅР° величину добавленой РІРѕРґС‹. Это военные испытания, Р° РЅРµ любительской лаборатории.

Читайте также:  Nissan liberty 2001 с двигателем sr20 не заводится

Федеральное агентство по промышленности

http://www.rosprom.gov.ru/ Раздел: Новости науки и техники URL исходной страницы: http://www.faprom.gov.ru/snews.php?id=117

Горючее, которое горит только в двигателе

Водно-топливная композиция стоит дорого, но не дороже жизни экипажа танка.

РћР± авторах: Валерий Степанович Азев — доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Р Р¤. Лебедев Святослав Романович — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник 25 ГосНР�Р� РњРћ Р Р¤.

Дорогостоящая и изнурительная дуэль брони и снаряда, развернувшаяся после первого крупного применения танков, в сражении при реке Сомме 15 сентября 1916 г.

, продолжается в конструкторских бюро, на полигонах и в войнах различного масштаба и по сей день.

Очень часто танк в этой борьбе терпит поражения, особенно в специфических условиях боевых действий: на городских улицах, в горной местности и т.п.

Особенно СЏСЂРєРѕ эта тема прозвучала РІ статье Рђ. Бабакина «РўР°РЅРєРё Рё БМП горели РІ горах Дагестана» («РќР’Рћ» # 9, 12-18 марта 2004 Рі.).

Р’ статье, РІ частности, отмечено: «Р•СЃР»Рё РІ моторно-трансмиссионное отделение или механизм заряжания (танк Рў-80) попадала кумулятивная граната, то мгновенно загоралось топливо, воспламенялись заряды Рё РІ конечном итоге взрывался боекомплект».

Основная причина недостаточной боевой живучести бронетанковой техники кроется в том, что танк является носителем двух очень пожаровзрывоопасных элементов: боезапаса и нефтяного горючего (как правило, это дизельное топливо), обеспечивающего автономность действия машины до 300-400 км. Вся мощь противотанковых средств направлена на преодоление брони танка и оказания огневого воздействия именно на эти два самых уязвимых его элемента. При этом нельзя не отметить, что если боезапас размещен только в боевом отделении танка под защитой боковой брони и бронированной башни, то для увеличения объема заправки танка горючим предусмотрены топливные баки по всему внутреннему объему танка и даже наружные баки, толщина металлических стенок которых составляет несколько миллиметров. Перед боем топливо из наружных баков переливается в основные баки или сливается, но вертолеты противника вооруженные ПТУР предпочитают уничтожать танки на подходе их к полю боя в маршевых колоннах.

Современные танковые автоматические системы пожаротушения не способны бороться с взрывом и горением большого количества легковоспламеняющего топлива на борту танка.

Как снизить пожаровзрывоопасность нефтяного горючего, сама природа и состав которого определяют его высокие огнетехнические характеристики, без которых невозможно быстрое воспламенение и сгорание топлива в цилиндрах двигателя? А если представить себе горючее, которое не горит, то на чем будет работать двигатель?

Несмотря на эти принципиальные и объективные противоречия, решение найдено.

Отечественными учеными создано пожаровзывобезопасное летнее дизельное топливо (ПБД-Р›), которое практически РЅРµ воспламеняется Рё РЅРµ РіРѕСЂРёС‚ РїСЂРё мощном огневом воздействии РЅРµ только РЅР° танк, РЅРѕ РЅР° любое транспортное средство или объект СЃ топливными баками Рё дизельным двигателем, которые надежно работают РЅР° таком «РЅРµРіРѕСЂСЋС‡РµРј» горючем.

Секрет состава уникальной топливной композиции прост. �звестно, что вода при испарении поглощает большое количество тепла. Поэтому исстари и до наших дней огонь в основном тушат водой.

Теплоемкость воды выше всех природных и технических газообразных, жидких и твердых веществ и поэтому принята за единицу (1 кал/гЧград). Для сравнения: теплоемкость стали составляет 0,12 кал/гЧград.

К тому же вода характеризуется наивысшей теплотой парообразования, то есть способностью поглощать тепло при испарении (539 кал/г).

Наиболее близкий к воде по данному показателю метиловый спирт имеет теплоту парообразования всего лишь 263 кал/г.

Образующийся при испарении воды водяной пар предотвращает доступ воздуха и, следовательно, кислорода к источнику пламени и тем самым прерывает процесс горения.

К тому же водяной пар очень теплопроводен, то есть способен быстро отводить тепло из нагретого объекта, объема или поверхности, и так же, как и вода, характеризуется высокой теплоемкостью (0,48 кал/гЧград) по сравнению с другими газообразными веществами.

Основываясь на этих факторах, разработана на базе стандартного дизельного топлива композиция высокостабильной водно-топливной микроэмульсии, показавшей на многочисленных огневых и баллистических испытаниях не только высокие пожаровзрывобезопасные свойства, но и хорошие эксплуатационные характеристики в условиях применения в двигателях, без каких-либо конструктивных изменений узлов топливной аппаратуры и систем питания машин. При баллистических испытаниях баков с топливом ПБД-Л отмечены факты гашения топливом очагов пламени на грунте.

Топливо ПБД-Л прошло с положительными результатами все этапы межведомственных приемочных испытаний (включая баллистические) и получило в 2001 г. допуск Межведомственной комиссии при Госстандарте России к производству и применению.

Состав ПБД-Р›: товарное летнее дизтопливо — 77%, РІРѕРґР° — 15%, специально синтезированное поверхностно-активное вещество (эмульгатор) — 8%.

Эмульгатор обеспечивает быстрое образование стабильной микроэмульсии типа «РІРѕРґР° РІ масле» СЃ размером микрокапель РІРѕРґС‹ РІ объеме топлива менее 1 РјРёРєСЂРѕРЅР°.

При приготовлении ПБД-Л может быть использована пресная вода любого происхождения.

Компонентный состав топлива разработан с учетом возможности приготовления его отдельных партий не только на заводах, но и на местах эксплуатации техники с использованием штатных средств перекачки, транспортирования и хранения горючего. При этом значительно повышается пожаровзрывобезопасность и живучесть самих средств нефтепродуктообеспечения, заполненных топливом ПБД-Л.

Разработка оптимального состава эмульгатора и самой топливной композиции была сложным процессом, в котором постоянно учитывались многочисленные требования, как к эксплуатационной надежности, так и высокой огнестойкости нового топлива.

Результаты испытаний ПБД-Л на двигателях и машинах показали надежную работу техники на столь экзотическом типе горючего при значительном снижении токсичности и дымности отработавших газов. В настоящее время испытывается опытный образец пожаровзрывобезопасного топлива зимнего вида (ПБД-З), которое можно надежно применять на технике в зимний период.

Борьба за живучесть и пожаровзрывобезопасность актуальна не только для военной техники, но и для специальной (пожарной, перевозящей опасные грузы и т.д.

), а также гражданских транспортных средств.

Достаточно отметить, что в странах с развитой дорожной системой и высоким техническим уровнем автомобильного парка (Великобритания, Германия), пожары автомобилей с человеческими жертвами составляют более 7% от общего количества дорожно-транспортных происшествий. Настоящим бедствием стали лесные пожары, количество которых ежегодно возрастает, и не только в России. Пожарная техника, ценой неимоверных усилий прибывающая по бездорожью в районы пожаров, не может подъехать к кромке огня из-за пожароопасных топливных баков.

Проблема низкой огнестойкости транспортных средств приобрела еще большую актуальность в последнее время в связи с активизацией терроризма.

РћРґРёРЅ выстрел РёР· гранатомета, подрыв РјРёРЅС‹ — Рё РіРѕСЂСЏС‚ вместе СЃ пассажирами многоместные автобусы, автомобили, топливные баки которых абсолютно РЅРµ защищены броней.

Но, как и любая медаль, имеющая оборотную сторону, пожаровзрывобезопасное топливо не лишено недостатков.

Цена его на порядок выше товарного дизтоплива, а эксплуатационный расход больше на 10-12%.

Последние цифры надо рассматривать с учетом содержания в топливе 15% воды, как бы негорючего балласта.

Относительно высокую цену ПБД-Л можно сопоставить с ценой танка или дорогостоящей спецтехники, которые могут сгореть при огневом воздействии, или, например, с колоссальными убытками из-за не потушенных месяцами лесных пожаров. А сколько человеческих жизней может быть спасено в боевых условиях, автокатастрофах при применении на технике пожаровзрывобезопасного топлива!

�так, пожаровзрывобезопасное топливо разработано, всесторонне испытано и допущено к применению.

Перед разработчиками и их руководителями стоят не менее сложные вопросы, в основном экономического и организационного характера: как профинансировать и организовать промышленное производство основного компонента топлива (эмульгатора), а также организовать производство самого топлива и применение его в войсках при ведении боевых действий, например, в антитеррористических операциях. При этом необходимо учесть, что Минобороны испытывает значительный дефицит финансовых средств для обеспечения войск обычными марками горюче-смазочных материалов.

Возможно, состоявшаяся реформа министерств и ведомств, в том числе отвечающих за вопросы обеспечения военной безопасности страны, модернизацию военной техники и обеспечение ее боеспособности поможет практически реализовать разработку пожаровзрывобезопасного топлива, столь необходимого не только для военной и специальной техники, но и для автотранспорта в целом в условиях неослабевающей угрозы терроризма.

�сточник: http://nvo.ng.ru, Валерий Азев, Святослав Лебедев [ 24.05.2004 ]