Экономичный ДВС с впрыском воды.
. - 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, увеличивается в объёме в 1673 раза. Дальнейшим увеличением температуры на каждый градус пар увеличивается ещё на 1/273 своего объёма. При температуре 300 *С 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://auto.mail.ru/news?id=16848 ,
http://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 - 60 %, 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 её температура приближалась к точке кипения, возрастающей в сжатой среде цилиндра. 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 чистую 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, используемые моторами непосредственного впрыска. Из общей рампы под давлением воды 150 атмосфер через отверстия 0,1 мм распыляются мелкие капельки и кипят в цилиндре за один такт двигателя -1/250 секунды. Часть воды может давать пар после выхода из цилиндра, чтобы пар вращал турбину в выхлопной 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.
Опровержение:
Обнаружилась серьёзная ошибка:
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.cgi?board=general&action=display&num=1160393441 . Оказывается, конденсируемый холодной водой пар не охлаждается, наоборот, нагревается и увеличивает объём и давление:
http://railways.id.ru/glossary/injector.html . Сомневаюсь, что получится работа, если поменять время впрыска воды и выпуска пара. Была ещё мысль добиться температуры порядка 2000 *С, когда происходит расщепление воды на водород и кислород, но не хватает знаний в этом вопросе.
Внимание! Размещение заведомо ложной информации (п.4.2(й) правил форума) будет наказываться в 2х кратном размере.