Ещё учась в ВУЗе помню отдельную лекцию на тему работа двигателя на воде. Многие знают или слышали, что наличие воды в топливе это плохо. А тут специально добавлять? Что-то тут не чисто. Давайте разберёмся.
Автомобили
Идея добавления воды в двигатель появилась более 100 лет назад. Серийный автомобиль с впрыском воды появился в послевоенные годы. Это был Oldsmobile F-85 Jetfire 1962 года.
В его двигатель инженеры GM подали воду, чтобы бороться с детонацией. С этой темой долго работали инженеры Saab с моделью Saab 99 Turbo 1967 года выпуска. В наши дни выпускается BMW M4, в котором на одном из моторов тоже используется эта технология. Формула-1 тоже не обошла стороной эту затею. В начале 80-х, до введения запрета, команды ставили подобные системы и ради прибавки в мощности. Если уж инженеры "королевы" автоспорта работали над этой темой значит во впрыске воды есть смысл?
Технически реализовать впрыск воды можно по разному. Любая емкость, шланг от капельницы, моторчик стеклоомывателя, форсунка для распыления во впускной коллектор, простая электрическая схема. Но это, конечно, ненадежно и рискованно – чуть перестарался с подачей воды и здравствуй, гидроудар. Сегодня есть системы с компьютерным управлением. Это позволяет системе работать стабильно, но и, конечно, повышает стоимость установки. Сейчас некоторые компании наладили продажи готовых комплектов – однако стоят они 800-1000 долларов.
Вода тоже совсем бесплатной не будет. Для этого необходима как минимум дистиллированная вода. А её надо купить. Да и чтобы зимой не замерзала, нужно в нее добавлять метанол. То есть помимо затрат на бензин появляется необходимость покупать жидкость для впрыска. А это вряд ли позволит снизить стоимость эксплуатации. Экономическую сомнительность использования воды в массовом автопроме можно проследить на примере BMW M4.
По заверениям инженеров за счет использования воды удалось повысить мощность мотора на 14 л.с., при этом расход топлива снизился на 8%. Двигатель потребляет 1,5 литра водно-метанольной смеси на 100 километров. В повседневной жизни это ни о чём, а вот для гонок, где нужна сиюминутная прибавка в мощности, система впрыска воды оправдана - на воду денег там найдут.
Водотопливная эмульсия
В дизелестроении существует такое понятие как водотопливная эмульсия (ВТЭ), количество воды в которой варьируется от 20 до 50 процентов. В ВТЭ вода находится в связном состоянии в виде мелких капель. В этом и есть главная разница между просто топливом, в котором содержится "много" воды и ВТЭ, где вода хорошо смешана с топливом. И капли воды покрыты тонким слоем эмульгатора. при этом вода не является опасной для цилиндро-поршневой группы и топливной аппаратуры. Эмульгированная вода, находящаяся в топливе, не имеет контакта с деталями топливной аппаратуры.
Работы по использованию ВТЭ начались ещё в 20-е годы прошлого века. В основном это дизельные двигатели речных и морских судов. Известна длительная и успешная эксплуатация береговой электростанции на о. Куба в Гаване, начиная с 1920 года. Там впервые была использована водотопливная эмульсия, которая обеспечила существенное улучшение экономичности работы пяти мощных четырехтактных дизелей. В 1920 году В. Ф. Кустов и В. М. Варшавский в лаборатории двигателей
АН СССР провели комплекс научно-исследовательских работ по приготовлению и использованию ВТЭ в качестве моторного топлива.
В 1930 - 1940 гг. в Калифорнийском университете Беркли (США) Comet и Nero применили ВТЭ на 2-х тактном быстроходном дизеле “General Motors” при 2 000 об. мин и получили вполне перспективные параметры работы. 1985г. в Эстонском речном пароходстве (СССР) озерный толкач ОТ-2117 на ВТЭ отработал 1100 час. Там же озерный толкач типа ОТ и шесть речных буксиров-толкачей типа РТ-600 за сезон летней навигации израсходовали 2700 т водотопливной эмульсии. В 2002 году фирма MAN ввела в эксплуатацию пять четырехтактных высокофорсированных мощных дизелей агрегатной мощностью 10500 кВт, оборудованных транзитно-установленными бортовыми модулями приготовления ВТЭ.
Тема добавления воды в топливо очень привлекательна, ведь это нескончаемое топливо. Как говорится – просто добавь воды. Одним из главных положительных воздействий на дизель является: - существенное снижение оксидов азота в отработавших газах
- уменьшение нагарообразования в камере сгорания и в выпускном тракте - уменьшение износа цилиндропоршневой группы
Главное, работа на ВТЭ позволяет отказаться от сложных и дорогостоящих
установок для снижения эмиссии оксидов азота
Как и все ныне существующие ДВС на альтернативных видах топлив, двигатели работающие с применением воды они мало изучены по сравнению с классическими бензиновыми и дизельными.