Журнал «Юный техник» http://publ.lib.ru/ARCHIVES/YU/''Yunyy_tehnik''/_''Yunyy_tehnik''_1989_.html
ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ
ИДЕИ И РЕШЕНИЯ
КАНУН XXI века
НОВАЯ «ЭРА» В ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЯ!
Н. ЕГИН, инженер
Наш постоянный корреспондент Н. Егин и его молодежная, постоянно обновляемая команда разработали и реализовали в действующих конструкциях, агрегатах спектр изобретений, нацеленный на решение едва ли не самых актуальных для выживания городов и самых инженерно престижных проблем современности: повышение эффективности и снижение вредоносности автомобильных двигателей. За плечами этих рязанских новаторов признание, награды ВДНХ СССР, впереди, возможно, признание мировое. Не будем ждать, поприветствуем энергичных сегодня!
АВТОЛЮБИТЕЛИ ЗНАЮТ, ЧТО ИЗ КАЖДЫХ 10 РУБЛЕЙ, ПОТРАЧЕННЫХ НА БЕНЗИН, 7 РУБЛЕЙ УЛЕТАЮТ «НА ВЕТЕР», ПРИЧЕМ НЕ В ПЕРЕНОСНОМ, А В ПРЯМОМ СМЫСЛЕ. ЧЕРЕЗ ВЫХЛОПНУЮ СИСТЕМУ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТЕРЯЕТ ОКОЛО 40 % ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРИ СГОРАНИИ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРАХ, А ЕЩЕ 30% ТЕПЛА ИСКУССТВЕННО ОТВОДЯТ ОТ ДЕТАЛЕЙ ДВС В АТМОСФЕРУ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ОХЛАЖДЕНИЯ. ЕСЛИ ЭТОГО НЕ СДЕЛАТЬ, ТО ДЕТАЛИ ДВС ТЕРМИЧЕСКИ РАСШИРЯТСЯ И ЗАКЛИНЯТ, ДВИГАТЕЛЬ БЕЗНАДЕЖНО ИСПОРТИТСЯ. И ЗА ВСЕ ПОТЕРИ И ЛИШНИЕ ХЛОПОТЫ ПРИХОДИТСЯ РАСПЛАЧИВАТЬСЯ УДУШЛИВОЙ АТМОСФЕРОЙ ЗАГАЗОВАННЫХ УЛИЦ И ГОРОДОВ. ЕСТЬ НАД ЧЕМ ПОДУМАТЬ...
В термодинамике известны решения, позволяющие повысить кпд двигателя, увеличив тепловую нагруженность за счет использования более жаропрочных материалов. Именно так и поступили некоторые японские фирмы, изготовив наиболее важные детали ДВС из керамики. Однако существенного прироста кпд достичь все еще не удалось, а двигатель потребовал кардинальной переработки.
Есть и другой путь решения проблемы. «Бросовую» тепловую энергию ДВС можно запасать и рекуперировать, т. е. превращать в другой вид энергии, более удобной для использования. Пойти именно по этому пути нам было проще потому, что рекуперация энергии, выделяющейся при торможениях, возможна (ИР, 1, 87, «Экономим, тормозя»). Оставалось лишь подобрать цепь преобразований одного вида энергии в другой вид с наименьшим числом промежуточных звеньев, чтобы максимально сократить потери.
Поскольку конечным продуктом в цепи преобразования энергии удобнее всего иметь горючие газы (их можно использовать вместе с основным топливом), то все поиски были направлены на получение, точнее сказать, на синтезирование горючего газа под действием тепла прямо на борту автомобиля. В начале рабочего хода давление в цилиндрах достигает 35—40 атмосфер при температуре 2000[sup]О[/sup]С, а при выпуске отработанных газов 1,5-2 атм. при 800—1100[sup]О[/sup]С для легковых автомобилей. Для грузовых карбюраторных и тем более дизельных ДВС температура и давление аналогичны. Таким образом можно использовать высокотемпературные газы, поступающие в выпускной коллектор, а не собирать рассеявшееся по сторонам тепло. Поиски решения привели к неожиданно простым результатам: если через раскаленный кокс или углерод пропустить острый или перегретый водяной пар, идет эндотермическая реакция и образуется синтез-газ, который состоит окиси углерода и водорода, примерно в равных соотношениях с теплопроизводительностью около 3000 ккал/м[sup]3[/sup]. Реакция начинается при 750[sup]О[/sup]С, смесь газов не взрывоопасна, а их калорийность лишь немного уступает пропанбутановым смесям, которые широко используют на автомобильных газобаллонных установках. Но главное, что расходуемые компоненты — вода и уголь — дешевы. Годится любая модификация углерода: каменный уголь или кокс, древесный уголь, графит, отходы углеродных тканей и нетканых материалов и войлоков.
Для начала решили использовать лишь половину тепловой энергии выхлопных газов с учетом неизбежных потерь преобразования. Поскольку в выпускном тракте теряется до 40% энергии сгоревшего топлива, это сулило экономию основного топлива на 20%. Возникал вопрос: на какой объем компонентов проектировать установку и как часто проводить её заправку? Частые заправки неудобны, но и лишний вес возить незачем. Поэтому решено проводить заправку одновременно с заправкой бензобака. В бензобаке легкового автомобиля помещается 45 литров или 36 кг бензина. Значит, для того, чтобы экономить 20% бензина, надо иметь 7,2 кг компонентов. Это 4 литра воды и 3,2 кг угля. Столь небольшие объемы воды и угля легко размещаются под капотом автомобиля. Тогда на каждой заправке можно экономить 7,2 кг бензина, что составляет 9 литров. Легко подсчитать, что на
Заправив свой автомобиль углём и водой, вы сэкономите горючее и снизите токсичность выхлопных газов. Но прежде надо установить рекуператоры «ЭРА».
