Вододизель - путь экономии топлива и снижения вредных выбросов

Снижение расхода дизтоплива и токсичных выбросов в атмосферу путём оснащения двигательных установок блоком приготовления дизельно - водной эмульсии.

Перевод стационарных и транспортных дизельных двигателей на альтернативное топливо, содержащее от 5 до 10 процентов эмульгированной воды, позволяет сэкономить пять процентов топлива, а также снизить количество токсичных выбросов в атмосферу. Это актуально с экономической и экологической точек зрения.

Вода в качестве добавки к топливу позволяет:

- увеличить детонационную стойкость низкооктановых моторных топлив;

- уменьшить до 10% удельный расход топлива на отдельных режимах работы двигателя;

- повысить долговечность работы и продлить срок службы двигателей, прошедших немалый срок эксплуатации;

- снизить концентрацию токсичных составляющих в выхлопных газах и обеспечить выполнение действующих норм .

Все перечисленные выше преимущества объясняются тем, что водотопливная эмульсия является особым видом топлива, качественно и количественно изменяющего процесс горения.

Эксплуатационные испытания ВТЭ в дизельных судовых двигателях проводились в Новороссийском и Литовском морских пароходствах. Проведенные испытания показали, что ВТЭ обеспечивает экономию топлива около 3% (обычно от 0 до 6% в зависимости от режима работы двигателя) при значительном улучшении экологических характеристик продуктов сгорания и снижении нагарообразования. Износ и надежность работы основных систем и деталей дизеля находились на том же уровне, как при его работе без воды. Мощность двигателя до содержания в ВТЭ 30% воды не снижается, а при 40% воды уменьшается на 9-12%. Механизм действия воды на горение топлива изучен достаточно подробно. Капли воды оптимального размера начинают кипеть раньше топлива, вызывая “микровзрыв” капли ВТЭ улучшая распыление топлива. Кроме того, вода является катализатором горения, особенно для углерода (сажи), что также повышает полноту сгорания топлива.

Благодаря более полному и ускоренному сгоранию топлива, постоянной газификации отложений углерода детали цилиндропоршневой группы и газовыпускного тракта не загрязняются продуктами сгорания, меньше подвержены абразивному износу.

Подача воды в двигатель может быть осуществлена тремя способами:

- в виде жидкости непосредственно в цилиндр или карбюратор;

- в виде паровоздушной смеси во впускной коллектор отдельно от топлива;

- в виде водотопливной эмульсии.

Впрыск воды в цилиндр реализовать непросто, хотя первые эксперименты в 20-х годах с водой проделали именно с впрыском воды в зону выпускного клапана.

Подача паровоздушной смеси в зону впускного коллектора может быть реализована, например, за счет предварительного испарения воды теплом выхлопных газов. Однако оба эти способа не получили практического развития из-за необходимости создания двойной системы питания со специальным оборудованием, а также значительной неравномерностью распределения воды по цилиндрам.

Поэтому третий способ представляется наиболее простым и перспективным, так как применение заранее подготовленной эмульсии позволяло бы эти трудности обойти.

Заявляемый проект относится к оборудованию для приготовления обратных эмульсий (типа «вода в масле») и питания ими ДВС дизельного типа без применения эмульгаторов. Проект предусматривает оборудование магистральных и промышленных тепловозов, а также дизель-генераторных электростанций инновационной системой приготовления топливо – водной эмульсии.

Снижение потребления дизтоплива происходит ввиду повышения полноты его сгорания, а также потому, что присутствие водной фазы (в виде пара) в цилиндрах ДВС повышает КПД цикла Дизеля за счёт увеличения количества рабочего тела, участвующего в работе расширения – водяного пара.

В РФ, Японии и некоторых западноевропейских странах имеются функционально сходные решения в области судовых дизелей (альтернативная конкуренция). Например, в Великобритании разработана и испытана в университете города Ньюкасл (после чего реализована на судах ирландской компании «Бел Лайнс») Система «Эмулса». Впрыскивание в цилиндры судовых двигателей эмульсии позволило повысить эксплуатационную экономичность, улучшить экологические показатели, снизить тепловую напряженность, использовать вязкие сорта топлива.

Однако данная система (и другие подобные ей системы) не могут быть механически перенесены на локомотивы (ввиду громоздкости, сложности и высокой стоимости). Это создаёт самые благоприятные возможность коммерциализации предлагаемого проекта путём занятия полностью свободной рыночной ниши.