Каталог радиолюбительских схем

Подмес воды в топливо ДВС

КПД даже самых технологичных дизельных моторов не превышает 33%, бензиновые ДВС еще менее эффективны – их КПД с трудом дотягивает до 25%.

Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Для отвода тепла применяется мощная система охлаждения. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.

Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере?

И вот тут сама напрашивается идея подмешать что-то в топливо для отбора бесполезной тепловой энергии, например воду.

Вопрос о применении воды в качестве охлаждающей и антидетонационной присадки к топливу был детально исследован еще в 30-х годах прошлого века в СССР, Германии и Соединенных Штатах

Технология получила широкое применение в теплоэнергетике и эксплуатации корабельных силовых установок. А на Харьковском тракторном заводе в 1930-х годах выпускалась модель трактора с системой впрыска воды в цилиндры. На Западе в 1930–1940-х годах впрыск воды в ДВС завоевал огромную популярность как простой и эффективный способ повышения мощности и снижения детонации.

Водяной форсаж авиадвигателей

Технология широко применялась во время Второй мировой войны в радиальных авиационных двигателях американских и немецких самолетов для кратковременного форсажа. Системой впрыска воды оснащались авиамоторы Daimler Benz серии 605 и BMW 801D для Messerschmitt Bf 109, Junkers Jumo 213 A1 для FockeWulf 190D, Pratt & Whitney J57 для американского B-29 Stratofortress и многие другие. Вода добавлялась в уже готовую смесь, охлаждая ее, и попадала вместе с ней в камеру сгорания. От контакта с раскаленной поверхностью поршня и стенок цилиндра вода мгновенно превращалась в пар, который помогал рабочим газам толкать поршень. Предварительное охлаждение топливовоздушной смеси позволяло увеличить ее объем на впрыске и повышало эффективность сгорания топлива. Впоследствии воду заменили специальной смесью MW-50, состоящей из равных частей воды и метанола, тем самым увеличив мощность двигателей на 25–30%. Автопроизводители, в частности Chrysler, также применяли этот метод для увеличения мощности и снижения детонации на моделях с моторами большого объема. Saab, компания с авиационными корнями, устанавливала систему впрыска воды на скоростном Saab 99 Turbo S вплоть до начала 1980-х годов. С появлением интеркулеров, охлаждающих воздух перед впрыском в цилиндры, применение воды в автомобильных моторах потеряло актуальность.

Вместе с тем, в нашей стране, еще очень и очень много карбюраторных автомобилей, владельцы которых заинтересуются данной темой, т.к. пи этом повышается КПД ДВС, а следовательно и мощность, а следовательно снижается расход бензина. По разным источникам экономия топлива при подмесе воды составляет от 10 до 25%.

Существует несколько способов подмеса воды в топливо

Подмес воды в карбюратор из дополнительного омывательного бачка. Подача штатным электронасосом 12 В. Изготавливается переходник с штатного шланга (прозрачной трубки) на медицинскую иглу, которая вводится (просто прокалываем) в резиновую трубку вакуумного регулятора опережения зажигания (конечно у кого оно есть J ). Место ввода заливается герметиком. Толщиной иголки регулируется Количество подмешиваемой воды. А местом прокола - качество смеси.

Подмес из дополнительной емкости(возможно использование того же расширительного бачка) по капилярной трубке в отверстие в карбюраторе внизу первичной камеры или дополнительной прокладке толщиной 6…10 мм через специальный жиклер, изготавливаемый, как правило, также из иглы от медицинского шприца за счет разряжения в камере (как в пуливезаторе).

Подмес воды из специального парогенератора в специальную прокладку под карбюратором.

Этот способ был разработан и испытан в разнобразных вариантах известным воронежким изобретателем, авиамоделистом и гонщиком на глисерах - Коршиковым Евгением Алексеевичем.

По моему мнению этот способ наиболее прост и эффективен. Расход воды составляет всего 25 мг на 10 л бензина, при этом за счет лучшего смешивания (воздушно-бензиновая смесь смешивается с водой в газообразном состоянии - паром) создаются условия для оптимального сгорания бензиновой смеси.

Парогенератор изготавливается из любого герметично закрывающегося сосуда. Так, автор использовал стеклянную банку для консервации овощей. Принцип работы парогенератора показан на рис. 1.

Рис. 1. Принцип работы парогенератора

В резервуар из стеклянной банки заливается вода. Обычно в бензосмесь подмешивается только дистиллированная вода. В данной конструкции это необязательно, что очень важно при перезаправке в полевых условиях. Далее резервуар-стеклобанка герметизируется посредством прокладки и шпилек-стяжек. При рабочем двигателе во впускном коллекторе двигателя создается разряжение достаточно большой величины, а так как резервуар-банка подключен к входу впускного коллектора посредством шланга и прокладки подкарбюратором, то и в нем тоже. При низком давлении верхний слой воды в резервуаре-банке закипает и превращается в пар, который по тому же шлангу засасывается во впускной коллектор двигателя автомобиля через соответствующие жиклеры и легко смешивается с бензосмесью, приготовленной карбюратором, т.к. это в принципе уже перемешиваются газы.

Диаметор жиклера в прокладе сопла первичной камеры составляет 1,25 мм, вторичной камеры - 2,65 мм.

Таким образом в цилиндры подается бензосмесь с паром, что при воспламенении в цилиндрах отбирает тепловую энергию и приводит к дополнительному расширению пара и следовательно поднятию мтепени сжатия в цилиндре. При этом возрастает мощность двигателя, значительно снижается детонация. К тому же так снижается так называемый нагар на стенказ цилиндра и поршня за счет меньшей температуры нагревания цилиндров и поршней.

На основе данного принципа был построен макет парогенератора и он был испытан на стенде и подобраны оптимальные параметры. Внешнимй вид макета представлен на рис. 2.

Рис. 2. Внешнимй вид макета парогенератора

Евгенией Алексеевич Коршиков опробывав это принцип на макете применил его в деле, установив парогенератор на собственный автомобиль ГАЗ-24 Волга (кстати седьмой по счету двадцатьчетверке пришедшей в г.Воронеж) и долгие годы - уже более сорока лет и по сей день без проблем экспулатирует его.

Было изготовлено несколько подобных парогенераторов и установлены на различные карбюраторные автомобили. Расчетные значения диаметров жиклеров проверялись на практике. Были проведены работы по подмесу метанола в растворе с водой, но ввиду значительного объема расчетов и испытаний для создания нужной сеси пара и отсутствия времени практических результатов достигнуто не было.

Внешнимй вид парогенератора установленного на автомобиль ГАЗ-24 Волга показан на рис.3.

Рис. 3. Внешнимй вид парогенератора установленного на автомобиль ГАЗ-24 Волга

Внутри резервуара-стеклобанки на специальной шпильке установлены диски из нержавеющего железа см. рис. 4.

Рис. 4. Внешнимй вид резервуара-стеклобанки парогенератора установленного на автомобиль ГАЗ-24 Волга

Они необходимы для стабилизации воды в резервуаре-стеклобанке для уменьшения образования частичек воды в паре, получаемом при разряжении.

Длительная эксплуатация автомобилей с парогенераторами показала достаточную эффективность разработанной Коршиковым Е.А. конструкции, заметное увеличение мощности (особенно это заметно на обгонах и затяжных подъемах с полной нагрузкой). Экономия топлива по субъективным оценкам водителей разных автомобилей составляет от 4 до 12 процентов в зависимости от типа автомобиля и стиля вождения (при агресивном стиле - до 20%!).

К недостаткам двигателя с парогенератором следует отнести повышенное внимание к наличию герметичности системы парогенератора, сложности залива воды (необходимо раскрутить неудобные гайки на двух шпильках и вытащить резервуар-стеклобанку).

Основным же недостатком парогенератора является сложность эксплуатации парогенератора в зимнее время в связи с возможностью замерзания воды. Евгений Алексеевич зимой свой автомобиль не экслуатировал. Водители не ставящие свои машины на зиму добавляли в воду метиловый спирт в соотношении 1 к 4, что по их мнению даже приводило к повышению мощности на 2...3%.

Источник материала