| Ecomotors |
 |
На некоторых американских самолётах времён войны 1939-1945 годов, использовались двигатели, в цилиндры которых, вместе с топливом и воздухом для горения, впрыскивалась небольшая порция обычной воды. От соприкосновения с горящим топливом, раскалёнными внутренними стенками цилиндра и поверхностью поршня, вода мгновенно вскипала, и при этом пар, образующийся, из воды, расширяясь, помогал рабочим газам толкать поршень, иными словами, совершал полезную работу. Этим самым достигалась не только прибавка мощности на 10-15%, а значит и экономия топлива, но и облегчение громоздкой системы охлаждения, так как здесь цилиндры охлаждались впрыскиваемой водой, не столько снаружи, сколько изнутри.
Здесь на практике использовалось то, что вода, превращаясь во время кипения или испарения в пар, в своём объёме, увеличивалась в 1700 раз (при нормальном атмосферном давлении), и это давало существенное увеличение таких важнейших показателей мотора, как мощность, макс. крутящий момент и КПД.
К сожалению, моторы с впрыском (инъекцией) воды в цилиндры не получили своего дальнейшего распространения, по причине своей сложности, но современная наука и техника, особенно электроника, достигли впечатляющих успехов, и в наши дни, когда цены на нефть неудержимо растут, самое подходящее время вернуться к этим, незаслуженно забытым, но очень перспективным двигателям. Именно электроника должна взять на себя управление точным дозированием инжектируемой воды, и, для наибольшего эффекта, её предварительным подогревом от внешних стенок цилиндра, чтобы температура этой воды максимально приближалась к своей точке кипения, учитывая то, что температура кипения воды, в сильно сжатой газовой среде, внутри цилиндра, также, неизбежно, будет повышаться.
Для усиления горения следует подогревать так же и топливо, и воздух, поступающие в цилиндры. Впрыском воды можно добиться не только повышения экономичности, но и долговечности моторов, достигаемой за счёт более эффективного охлаждения раскалённых, и к тому же, интенсивно трущихся, поршневых колец, самого поршня и цилиндра этой же водой. Здесь же снижается вероятность такого вредного для двигателей явления как детонации - взрыва топливо – воздушной смеси. Впрыскиваемой водой и образующимся из неё паром можно создавать нужную форму и скорость распространения пламени, а значит, предотвращать взрывные явления и, для увеличения мощности, безопасно создавать ещё большее давление горючей смеси, что позволит использовать более дешёвый низко октановый бензин. C помощью понижения температуры горящих газов внутри цилиндра инъекций воды можно также ограничивать содержание в выхлопных газах, образующихся при высокой температуре, из атмосферного азота, токсичных окислов азота. Воздух состоит из двух основных компонентов: азота - (N2) ~ 80%, и кислорода - (O2) ~ 20%, - другие составляют ничтожную долю, следовательно, их присутствием в воздухе можно временно пренебречь.
Едва тлеющая лучина, вносимая в пробирку с чистым кислородом, тут же вспыхивает ярким пламенем. Следовательно надо повысить процентное содержание кислорода в поступающем в цилиндр воздухе, или соответственно уменьшить присутствие главного компонента воздушной массы - азота, который не только не поддерживает горение, но и подобно воде или песку, используемых при тушении пожаров, даже препятствует этому горению. Для выделения из воздуха кислорода, или хотя бы азота, в чистом виде, современные промышленные установки используют громоздкое оборудование, с каскадом испарителей и конденсаторов, и значительными затратами энергии, а производительность ещё оставляет желать лучшего. Получать чистый кислород для автомобильных движков нужно каким-то иным, удобным (компактным), быстрым, дешёвым и надёжным способом. Могу предложить сравнительно простое, хотя далеко несовершенное, увеличение содержания кислорода в воздушной массе с помощью быстро вращающейся центрифуги, где под действием центробежных сил, более тяжелые частицы кислорода (молекулярный вес - 32), будут вытеснять собой более лёгкие молекулы азота (м.в. - 28).
Конечно, чистый кислород таким способом не получить, даже если очистка будет совершаться в несколько этапов, или, если здесь же, задействовать технологию мембранных молекулярных фильтров, или же разделять молекулы азота и кислорода по разности их намагниченности с помощью предварительной их ионизации. И если, в поступающем в цилиндр воздухе, удастся сократить количество азота хотя бы в два раза - с 80% до 40%, то количество кислорода, в этом случае, увеличится уже почти в три раза - с 21% до 60% (!), а выделяющаяся при горении, в этих условиях, энергия, возрастёт ещё больше - в 5-7 раз!
При столь интенсивном горении нетрудно добиться полного сгорания горючего. Тогда обязательный для всех современных автомобилей нейтрализатор, «ворующий» у двигателя часть энергии для дожигания впустую ядовитых остатков несгоревшего топлива, сажи (углерода), угарного газа и, при некачественном горючем, сероводорода, окажется уже не нужным, что снизит общие затраты на обслуживание автотранспорта. Хотя бы частично удалив азот из воздуха, поступающего в цилиндры, добьёмся снижения количества выбрасываемых оксидов азота, которые также вызывают кислотные дожди, губительные не только для всего живого на земле, но и для архитектурных памятников, различных зданий, сооружений и, даже для лакокрасочных покрытий кузовов самих же автомобилей. Ионизировать при высоких температурах, и намагничивать при низких, можно все компоненты, находящиеся в цилиндре: воздух, топливо, инжектируемую воду, а затем и продукты сгорания. С помощью расположенных вокруг цилиндра катушек индуктивности, создающих определённое магнитное поле и защищённых термостойкой, не проводящей электричество, керамикой, можно получать нужную форму горючей смеси - компактно группировать её в центре, или равномерно распределять по всему объёму цилиндра, или же смещать её ближе к стенкам - и скорость её возгорания, повышая которую - увеличивать мощность, или понижая - не допускать детонации.
Эту детонацию неплохо бы целенаправленно использовать, так как скорость распространения пламени при взрыве во много раз больше, чем при регулируемом (ограниченном) горении. Создавая заведомо избыточное давление воздуха, можно, не снижая мощности, значительно сократить количество поступающего в цилиндр топлива. При этом, чтобы снизить нежелательные последствия от резких газовых ударов, верхнюю часть поршня или его сочленения с шатуном - палец, лучше слегка «подпружинить». Известный двигатель Стирлинга, обладающий поистине фантастическими характеристиками, остаётся, по сути, незамеченным производителями серийных легковых автомобилей. Возьмём такие параметры, как мощность, коэффициент полезного действия, высочайший максимальный крутящий момент на низких оборотах (благодаря чему "Стирлинг" способен преодолевать значительные перегрузки, и при этом он, в отличие от обычных моторов, не глохнет, и позволяет обойтись даже без коробки передач), экономичность и экологичность, нетребовательность к топливу и смазке, неприхотливость и простота обслуживания, универсальность применения, бесшумность, лёгкий запуск в холодное время года, долговечность, небольшой удельный вес и компактность, выгодная себестоимость, надёжность и многое другое. Здесь, в абсолютно замкнутом пространстве, желательно под очень большим давлением (200-500 атмосфер), помещается рабочий, химически инертный, газ - гелий, который от печки с внешним подводом тепла нагревается, следовательно, дополнительно расширяется, и одновременно, с другой стороны цилиндра, уже в особом холодильнике, охлаждается - сравнительно «сжимается». Возникающая разница давления, над поршнем, и под ним, толкает этот поршень вниз, - затем в работу вступают другие цилиндры или запасённая энергия вращающегося маховика и весь цикл повторяется вновь. Вместо поршней могут применяться и турбины. "Стирлинг" может работать на любом топливе: твёрдом, жидком, газообразном, от энергии солнца или атомного реактора и, вообще, от любых источников тепла, даже не связанных с горением.
Именно поэтому «Стирлинги» уже используются и на подводных лодках, и в далёком космосе, и глубоко под землёй, и на мощных электростанциях, и в комнатных условиях, так как процесс сжигания горючего в печке «Стирлинга» легко сделать оптимальным или предельно чистым.
Безукладников Василий Александрович 347913 до востребования Таганрог Рост. |
|
|
|
|
