Что такое капельный двигатель

Впрыск паров воды в топливную смесь ДВС


Впрыск паров воды в топливную смесь 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.

Коршиков Евгений Алексеевич родился 6 сентября 1935 (г. Воронеж). Мастер спорта СССР по авиамоделизму и водно-моторному спорту. 2-кратный рекордсмен мира (1951-1952, г. Воронеж), 3-кратный чемпион СССР (1951-1953, г. Воронеж) по авиамоделизму. Инструктор-авиамоделист Воронежского аэроклуба (1955-1962), преподаватель ВПИ (с 1962 по н./вр.). Шестикратный чемпион гонок на воде в классе Р4. Окончил Саранскую центральную летно-техническую школу ДОСААФ (1955), ВПИ (1962).

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.

Читайте также:  Какую марку масла лучше залить для двигателя приоры

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%.

ссылка на источник: https://irls.narod.ru/auto/pargk.htm

Вот так выглядит в современном исполнении в банке (можно приспособить и любую другую тару )

внутрь вставляется пластиковая бутылка без верха в ней делаются дырки в середину бутылки вставляются пористый материал

И немного от меня предложение

Испаоитель это мет сетка в корпусе с УЗ излучателями

Так же в дополнение к статье если в банку добавить УЗ устройство то получится весьма интересное устройство, единственно что УЗ испаритель не должен работать на холостых я так думаю

Так же есть и проекты:

смысл в чем.
вода подается в резервуар давления насосом. насос работает в унисон с оборотами двигла.
в резервуаре входное и выходное отверстие немного отличаются по диаметру вход больше чем выход. Из данной камеры есть форсунка отверстие в камеру аэрации.

Воздух (а мы знаем что это смесь газов) проходит через камеру с разрядником и также через форсунку отверстие попадает в камеру аэрации

Камера аэрации это полоска металлической сетки в несколько слоев зажатая между двумя толстыми слоями плестиглаза, в которые по ходу движения воды устанавливаются УЗ излучатели навстречу друг другу (каждый имеет свою частоту и сектор воздействия),

На выходе из камеры установлен лазерный диод, который своим лучом захватывает и камеру создания аномального электромагнитного поля (из двух встречных полуобмоток),
и далее в вакуумную камеру.

Читайте также:  Как поменять подушки двигателя рендж ровер спорт

Как говорится чем ОН не шутит, а вариант как мне кажется неплохой.

Источник

Капельница Кельвина — почти «вечный двигатель»

Всего три емкости, плюс пара металлических колец, несколько проводков — вот и весь «механизм». В устройстве совсем нет движущихся частей, и ему не нужно топливо. Только обычная вода, но она позволяет получить электрическое напряжение до 10000 Вольт. Самое обыкновенное электричество из самой обыкновенной воды.

Называется такое устройство капельницей Кельвина, в честь изобретателя — лорда Уильяма Томпсона Кельвина, известного физика, занимавшегося механикой, термо- и электродинамикой. Сделано изобретение в 1867 году, а современное название этого устройства — генератор электростатического напряжения. Сказать проще — капельница Кельвина умеет накапливать статическое электричество.

Из емкости сверху, сквозь металлические кольца, течет вода двумя несильными потоками (это важно — вода должна «разбиваться» на капли). Кольца и нижние емкости соединены «крест-накрест» парой проводов. Кольца выполняют функцию «поляризации» воды. При отрыве от них, каждая капля получает заряд, а падая в одну из нижних емкостей, отдает его ей. Заряд нижних емкостей увеличивается, также увеличивается потенциал колец. Разность зарядов емкостей можно использовать — заряжать лейденские банки, создавать искры и т. п.

Для работы крайне важна сухость воздуха, влажность мешает. Если использовать подготовленные материалы при изготовлении устройства и уменьшить паразитические факторы (исключить острые края и углы, изолировать емкости с водой, увеличить размеры капельницы, исключить брызги, уменьшить размер капель и т.д.), возможно получение напряжения в 30000-40000 Вольт.

Эта конструкция продолжает работать до тех пор, пока нижние емкости не заполнятся полностью. И тут возникает проблема из-за которой этот крайне простой механизм, получающий электричество словно бы из ниоткуда, никак не может быть причислен к «вечным двигателям» — чтобы обеспечить непрерывность работы, нужно как-то решить проблему отвода воды. А за 150 лет она так и не решена.

Главной проблемой практического применения таких «капельниц» — крайне маленькое КПД, ведь накапливаемые заряды невелики и разрядный ток «не сильный». Вот если бы найти способ откачки воды и зацикливания водяного цикла, и увеличить количество банок, и сделать множество таких «блоков»… тогда и вечный двигатель можно получить! 🙂

Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития «НМ». А еще нам нужны репосты в соцсети!

Источник

Впрыск воды в двигатель: как сделать самому

Система впрыска воды в двигатель является одним из доступных способов тюнинга силового агрегата. Данное решение позволяет увеличить мощность, крутящий момент и экономичность ДВС, повысить детонационную стойкость и улучшить ряд других характеристик мотора.

При этом такой тюнинг не предполагает каких-либо серьезных доработок силового агрегата по «железу», то есть впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор может быть установлен с минимальным вмешательством в конструкцию.

Для чего нужен и как работает впрыск воды в двигатель: плюсы и минусы

Для начала немного истории. Самой идее впрыска воды в мотор больше сотни лет. Наибольшее практическое применение такая система нашла в авиации применительно к поршневым авиамоторам.

В 1940-е годы немецкие и американские пилоты, а также летчики из других стран активно использовали впрыск воды для того, чтобы увеличить мощность своих авиамоторов. Если точнее, в силовые агрегаты впрыскивалась смесь воды и метанола.

  • Теперь давайте взглянем, как вода может обеспечить дополнительную мощность, экономичность, а также какие плюсы имеет способ. Прежде всего, конструктивно впрыск воды реализуется во впускной коллектор через специальную форсунку. Получается, вода распыляется и становится еще одним компонентом в составе топливно-воздушной смеси из бензина и воздуха.
  • В результате горючая смесь получает эффективное охлаждение после впрыска воды, также топливный заряд с частицами воды становится «тяжелее», такой плотный заряд в цилиндрах сильнее сжимается поршнем перед воспламенением. Работа на такой смеси в ряде случаев немного уменьшает общую токсичность выхлопа.

При этом сама скорость сгорания смеси замедлятся, то есть двигатель не подвергается риску детонации топлива. Температура в камере сгорания также уменьшается. Таковыми являются основные плюсы системы в случае, если было принято решение установить впрыск воды в дизельный двигатель, бензиновый атмосферный или турбоагрегат и т.д.

  • Однако есть и минусы. Более существенным недостатком считается нестабильность работы мотора при полностью открытой дроссельной заслонке, а также когда частота вращения коленвала не является высокой, машина движется с небольшой скоростью. Эти нюансы возникают по причине того, что вода не совсем равномерно распределяется по цилиндрам мотора.
  • Еще одним неприятным моментом можно считать обязательное условие использовать исключительно чистую дистиллированную воду. Дело в том, что для эффективной работы всей системы необходимо подавать на 10 кг. горючего около 2 кг. воды. Вполне очевидно, что при соотношении 1/5 использование обычной воды приведет к тому, что с каждыми 2 кг. воды в камере сгорания будет откладываться около 200 мг. солей и других примесей.
Читайте также:  Двигатель 21083 кипит причины

В списке минусов также отмечен факт, что в морозы использовать данную систему впрыска достаточно сложно, так как вода попросту замерзает. Использование спиртовых добавок способно решить проблему только при незначительном похолодании. С наступлением сильных морозов всю систему нужно снимать или сливать воду, после чего отключать.

Впрыск воды в двигатель своими руками

Итак, давайте разберемся с тем, как сделать впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор. Сразу отметим, что в свободной продаже имеются готовые установочные комплекты для реализации такого впрыска.

В комплекте находятся специальные форсунки, бак, управляющее устройство для точного дозирования воды, насос, шланги и другие элементы, необходимые для установки. Основным недостатком можно считать очень высокую стоимость комплекта (около 2.5 — 3 тыс. у.е).

По этой причине энтузиасты предпочитают реализовать задачу самостоятельно.

  • Как правило, водяную форсунку со специальным соплом для наилучшего распыления ставят во впускном коллекторе, причем областью установки становится место за инжектором или карбюратором.
  • Далее воду на форсунку подает насос, который монтируется в салоне. Для этих целей подходит электронасос 12 В.
  • Вода поступает из бачка (часто используют дополнительно установленный бачок омывателя ветрового стекла);

В случае с карбюратором также применяется следующий простой вариант, исключающий форсунку:

  • Все элементы системы, перечисленные выше, соединяются при помощи резиновых трубок или трубочек от медицинской капельницы.
  • Далее на трубочку, установленную на выходе из насоса, ставится игла от шприца.
  • Указанной иглой следует проколоть резиновую трубку регулятора опережения зажигания.
  • Далее следует зафиксировать иглу при помощи герметика. От толщины иглы будет зависеть количество воды, которая подается.

Также используется способ, когда трубка от капельницы подключается к заранее сделанному отверстию в первой камере карбюратора. В этом случае вода будет затягиваться в двигатель посредством разрежения, напоминая принцип работы распылителя.

Чаще всего схема реализована так, что водитель сам физически включает подкачку через переключатель, получая временный прирост мощности. Главной особенностью является точная настройка самодельной системы с учетом производительности электронасоса. Рекомендуется придерживаться пропорций в соотношении вода/воздух 1 к 10-и или 1 к 14-и, то есть 30-35 литров для ДВС с рабочим объемом 1500 см3.

Вода во время впрыска становится мелкодисперсной субстанцией, частицы имеют размер около 0,01 мм. Такая частица сразу обволакивается жирным бензином. В итоге смесь становится однородной (гомогенная ТВС), равномерно и полноценно заполняет камеру сгорания. На такой смеси мотор демонстрирует больший КПД, отодвигается детонационный порог.

Что касается двигателей с турбонаддувом, в этом случае заметных плюсов немного больше. На таких моторах форсунку для впрыска воды устанавливают за турбокомпрессором или за интеркулером. В результате удается эффективно снизить температуру поступающей в цилиндры рабочей смеси. Готовые фирменные комплекты водяного впрыска в двигатель снижают этот показатель до 40-60 градусов по Цельсию.

В итоге получается так, что для сжатия холодной смеси двигатель тратит меньше энергии. Также в цилиндры удается подать больше кислорода. В самом начале может показаться, что после попадания в горячий ДВС вода начинает активное испарение, то есть места для кислорода остается меньше. Однако при испарении воды происходит ее увеличение в объеме, то есть наблюдается рост давления в цилиндре. Это позволяет на 7-10% увеличить мощность турбомотора.

Дополнительные рекомендации

Следует обратить внимание на то, что оптимально подавать в мотор не просто дистиллированную воду, а смесь спирта и воды в соотношении 1/1. Такая водно-спиртовая добавка лучше распыляется, в итоге образуется мелкодисперсная смесь из воды, воздуха, спирта и бензина.

Если вода позволяла, главным образом, уменьшить детонацию и лучше охлаждать смесь, наличие в смеси метанола обеспечило ряд дополнительных преимуществ. Дело в том, что скорость горения спирта намного медленнее того же бензина. В результате давление в цилиндре растет плавне, что позволяет увеличить крутящий момент применительно к количеству оборотов коленвала.

Хотелось бы еще раз отметить, что вода для впрыска должна быть дистиллированной, чтобы исключить образование отложений в камере сгорания. Также необходимо стремиться к наилучшему распылению, так как большее количество частиц позволяет добиться улучшения теплообмена и последующего испарения воды.

Это значит, что необходим мощный насос и отдельно подобранный распылитель форсунки. По этой причине способ с иглой от шприца многими специалистами и опытными тюнерами ставится под сомнение.

Подведем итоги

Напоследок добавим, что даже готовый комплект для впрыска не получится нормально использовать без предварительной тонкой настройки инжекторного или карбюраторного двигателя. Другими словами, потребуются дополнительные манипуляции с составом смеси (обеднение или обогащение), увеличение давления воздуха при наддуве, коррекция зажигания на более раннее и т.д.

Источник