Вода в бензобаке и другие добавкиК.Чириковфрагмент (начиная со с.40) ... Автор уверен - такой заголовок заставит учащенно биться сердце каждого автолюбителя. Правда, точнее было бы сказать "вода в двигателе", ибо речь пойдет в основном о нем. Точно установлено, что вода позволяет: увеличить детонационную стойкость низкооктановых моторных топлив; экономить топливо; снизить концентрацию особо токсичных составляющих в выхлопных газах; повысить надежность и долговечность двигателя при работе на низкооктановых бензинах. Все это объясняется тем, что вода снижает температуру горения и скорость горения топливовоздушной смеси; ускоряет превращение вредной окиси углерода в нейтральную двуокись; уменьшает содержание в выхлопных газах окислов азота; тормозит развитие цепных реакций предпламенного окисления углеводородов, повышает коэффициент наполнения цилиндра и др. Стоит сразу сказать энтузиастам: почти все перечисленное выше можно было прочитать в книгах по двигателям, выпущенным в 20-30-х годах. Уже на заре автомобилизма было замечено, что в сырую погоду двигатели работают как будто лучше. Исследования феномена не замедлили себя ждать. В двигатели различными способами стали, наряду с бензином и дизтопливом, подавать воду. И хотя результаты, впрочем, как и сейчас, иногда были противоречивы, положительное влияние добавок воды в целом было установлено. В нашей стране в 30-х годах воду добавляли в топливо тракторных двигателей, а во время войны - авиационных. Известный афоризм "Новое - это лишь хорошо забытое старое", как видите, вновь подтверждается. Как подавать воду в двигатель? Есть три пути: в виде жидкости непосредственно в цилиндр или карбюратор; в карбюратор или впускной коллектор в виде паровоздушной смеси отдельно от бензина; совместно с бензином в виде водотопливной эмульсии в карбюратор. Впрыск жидкости в цилиндр реализовать, очевидно, непросто, хотя первые эксперименты в 20-х годах с водой проделали именно со впрыском в зону выпускного клапана. Вода, кроме всего, непосредственно охлаждала клапан, что, при известных в то время недостаточно термостойких материалах, было немаловажно. Подача в зону впускного коллектора реализуется достаточно просто в различных вариантах. Один из них предполагает предварительное испарение воды теплом выхлопных газов и ввод водяного пара как можно ближе (для уменьшения возможности конденсации) к цилиндрам. Согласно второму воздух под влиянием разряжения "пробулькивают" через воду в бачке, и уже увлажненный воздух подают под карбюратор. Самый простой способ предполагает непосредственный ввод воды в карбюратор в зону наибольшего разряжения (в диффузор) через дозирующее устройство (иглу шприца). В этом случае вода распыляется подобно бензину. Водотопливные эмульсии заливают в бак. Технология их приготовления достаточно сложна. Сколько воды подавать? Считается, что оптимум лежит где-то около 10%. При дальнейшем увеличении концентрации воды мощность двигателя начинает падать. Однако, по оценкам, для увеличения октанового числа бензина на 10 единиц нужна водотопливпап смесь, содержащая 30-50% воды; воды требуется многовато. Какой же выигрыш можно получить реально? Представление об этом дает нижеследующая таблица, в которой приведенные данные получены на водотопливной эмульсии. Данных применительно к чистой воде пока нет. В таблице дано октановое число бензоводяной эмульсии (по моторному методу) при различном содержании воды.
Как видите, 20%-ная добавка переводит низкосортные бензины в вышестоящую категорию. А вот с бензином А-76 хуже. Нормального топлива для машин, потребляющих АИ-93 при 20%-ном содержании воды, не получается. Надо бы повысить концентрацию води еще на 10-20%. Но... В этой области уже начнутся неприятности. Какие? Двигатель станет плохо заводиться, ухудшится устойчивость его работы на переходных режимах. Упадет мощность. Вместе с тем автолюбители наверняка вспомнят рассказы энтузиастов, уже долгое время эксплуатирующих, например, "Жигули" на бензине А-76 с 10%-ной добавкой воды. Обычно утверждают, что никакого снижения динамических качеств автомобиля не замечается, что никаких отклонений двигателя от нормы нет. Это субъективные ощущения. Точно также можно услышать уверения, что автомобиль прекрасно работает на бензине А-76 без всяких добавок и изменений. Работать-то он работает. Но вот из строя выйдет гораздо раньше. Просто владелец не слышит, не хочет слышать или просто не умеет слышать характерных детонационных звуков. Дело еще вот в чем. Для бездетонационной работы двигателя на каждом режиме требуется бензин с различным октановым числом, увеличивающимся по мере роста частоты вращения коленчатого вала. Рекомендуемая марка бензина гарантирует нормальную работу на любых режимах. Если никогда не переходить на высокие обороты, автомобиль можно практически безболезненно эксплуатировать и на низкооктановом бензине. Каждый двигатель в части требований к бензину обладает индивидуальным характером. Так что универсальных рекомендаций тут быть не может. Да и результатов испытаний такого рода недостаточно. В качестве примера можно привести зависимость требуемого октанового числа бензина от скорости движения для западногерманского автомобиля "Фольксваген-Сирокко" с двигателем объемом 1500 см3, степенью сжатия - 12, мощностью 85 л. с. При скорости до 90 км/ч автомобилю требуется бензин с октановым числом 86-87, повышение скорости до 120 км/ч требует увеличения октанового числа до 90 и только при скорости 150-170 км/ч необходим бензин с октановым числом 92 -93. Спору нет. С водой будет получше. Но насколько? Никаких особых криминалов в переводе "Жигулей" на водобензиновую смесь нет. Однако надо оговориться, что сравнения по токсичности выхлопных газов при работе на 10-20% водобензиновой смеси и чистом бензине АИ-93 тоже нет. К тому же "чистота" выхлопа зависит от многих причин. Поэтому отсутствие претензии со стороны ГАИ при проверке состава выхлопных газов вашего автомобиля гарантировать никто пока не сможет. Важно уточнить еще один момент. Воду желательно применять дистиллированную. При добавке 2 л обычной воды на 10 л бензина в двигатель попадет в 3-4 раза больше солей, чем содержится антидетонационной присадки в бензине. Очевидно, процессы, аналогичные нагарообразованию, усилятся. Результат ясен. Для примера можно указать, что эксперимент с работой автобусов па водотопливной эмульсии, проводившийся не так давно в Подмосковье, пришлось прервать из-за закоксовывания колец двигателей после пробега не более 10 тыс. км. Воды в смеси было 10%, эмульгатора - около 1%. Это одновременно ответ на вопрос, почему эмульсии пока не распространены. Уже 0,5% известных эмульгаторов заметно ускоряют нагарообразование. А для образования устойчивых эмульсий их нужно около 1%. Однако эмульсии вскоре все же получат широкое распространение. Идут интенсивные поиски новых эмульгаторов, способов приготовления эмульсий, всевозможных экологически чистых антидетонаторов. Добавка воды в целом положительно влияет на работу двигателей. Не реализовать заманчивые возможности двигателисты и химики себе не позволят. Дело лишь за новыми разработками. Приемлемый по стойкости эмульсии и содержанию эмульсатора метод смешивания бензина с водой разработан в Японии. Интенсивное перемешивание воды, неионного поверхностно-активного вещества с гидрофильно-олеофильным отношением 4,3 (по объему около 0,01%) и бензина обеспечивает поддержание эмульгированного состояния в течение часа. При этом воды может быть до 30%. Теплотворная способность смеси составляет 10232 ккал/кг, а исходный бензин имеет 10933 ккал/кг. Так что разница не велика. Смешивание может осуществляться в баке автомобиля или непосредственно перед впрыском топлива в камеру сгорания. Для этого на топливном трубопроводе нужно разместить смеситель. Испытания смеси выявили значительное снижение содержания окиси углерода и окислов азота. Указывалось даже на 10%-ное увеличение мощности двигателя. Проводятся эксперименты с эмульсиями и двигателями с целью увеличения содержания воды до 40-50%. В случае успеха эффект может быть очень существенный. Ведь даже снижение октанового числа вырабатываемых бензинов на 4-7 единиц, компенсируемое добавкой воды, позволяет увеличить выход бензинов на 10-15%, Каждому ясно, что высокооктановых бензинов из одного и того же количества нефти получится меньше, чем низкооктановых. Следует сразу оговориться, что под высокооктановыми здесь понимаются неэтилированные бензины. Этилирование свинцовыми соединениями дает тот же эффект, но... экологически нежелательно. Нужны новые, безвредные антидетонаторы. Несколько лет назад среди автолюбителей распространился слух, что "щепотка нафталина на бак" позволяет использовать 76-й вместо 93-го, что-де есть даже американский патент на эту тему. Есть и любители, испытавшие присадку нафталина, утверждающие, что слух правильный. Вольному, как говорится, воля. Однако ни нового, ни верного здесь нет. Нафталин как топливо известен давно. Уже в 20-х годах испытаны смеси из 15% по весу нафталина (отнюдь не щепотка!) и 85% бензола. Бензол тогда считался одним из лучших топлив. Но был дорог, а нафталин - гораздо дешевле. Была отмечена удовлетворительная работа моторов и даже некоторое снижение расхода топлива. В те же годы в Германии были широко (!) распространены смеси, включавшие до 25% тетрагидронафталина (тетралина). Заметьте - широко! Только вот, к сожалению, нафталин вовсе не является антидетонатором. Единственная его заслуга в том, что он несколько способствует удалению нагара из камер сгорания, правда, одновременно увеличивая содержание канцерогенных веществ в выхлопных газах. Более того, его разновидность присутствует во многих этилированных тетраэтилсвинцом бензинах. "Этиловая жидкость" помимо тетраэтилсвинца включает так называемые "выносители" (удаляющие окись свинца из двигателя) и твердую смазку штоков клапанов, которой и является монохлорнафталин. Сам по себе нафталин характеризуется октановым числом на уровне лучших бензинов. Поэтому эффект может быть только при его введении в значительных количествах. Но теперь он гораздо дороже бензина, а, стало быть, это просто невыгодно и, кроме того, "ухудшает" состав выхлопных газов. Так что добавлять его в бензин практически бессмысленно. Можно назвать еще ряд топлив, аналогичных по свойствам нафталину. Это пикриновые кислоты, тринитробензол, родственные им соединения. К высокооктановым присадкам относится и всем известный анилин, повышающий (при 10%-ной добавке) октановое число бензина с 78 до 89. Однако из-за высокой температуры кипения более 5% его обычно не добавляют. Для повышения октанового числа бензина на 10 единиц можно добавить к нему 60% бензола, 30% этилового спирта, 8-9% анилина или 0,1% тетраэтилсвинца. Поэтому последний, несмотря на ядовитость и осаждение на деталях моторов, пока остается основным антидетонатором. Известны и другие соединения, даюшие чуть меньший эффект. Это, например, пентакарбонилжелезо, диэтилтеллур (расположены в порядке убывания эффективности). Однако все они экологически отнюдь не безвредны. Нужны, повторяем, вещества не усугубляющие и без того неприятный "выдох" моторов. О некоторых находках на этом пути стоит рассказать. Высокую эффективность и приемлемую экологическую чистоту обнаружили водорастворимые антидетонаторы - фенолы. Самые активные из них: пирокатехин, пирогаллол, гидрохинон. Эти названия знакомы фотографам. Для усиления их действия к ним, как и в фотографии, добавляют едкие щелочи. Добавка в топливо 3% пирокатехина повышает октановое число бензина на 9 единиц, а 0,2% пирокатехинового фенолята калия - на 11 единиц. (Подробнее об этом можно прочитать в журнале "Химия и жизнь", № 5, 1981.) Следует отметить, что подобный эффект, правда, в меньшей степени обеспечивает подача в двигатель водо-спиртовых смесей. Об добавлении к бензину метанола или этанола выше уже рассказывалось. Почти ничто не запрешает смешивать (растворять) их с водой. Почти, так как стойкость некоторых конструкционных материалов, в основном прокладок, может оказаться недостаточной, а смеси бензол - метанол - вода склонны к расслоению. Правда, при подаче такой смеси "под карбюратор" неприятности вряд ли возникнут. Ведь, по сути дела, водоэтанольные смеси представляют coбой водку. Каждому ясно, что от водки двигатель во всяком случае не пострадает. Применение фенолов в качестве антидетонаторов, особенно одновременно с добавками в топливо воды, заманчиво. Однако количества фенолов ограничены, а производство сложно и дорого. Так что ожидать их распространения не приходится. Гораздо лучшие перспективы у относительно новой присадки к топливам - метилтретбутилового эфира. Добавка его в объеме 5-7% эффективно повышает октановое число неэтилированных бензинов. Производство в требуемых объемах может быть организовано из бутана. Бутан в больших количествах получают при добыче нефти (в виде попутного газа) и переработке ее, а также выделяют из природного газа. На нефтеперерабатывающих заводах производство тонны метилтретбутилового эфира (МТБЭ) позволяет дополнительно получить две тонны так называемого прямогонного бензина. По свойствам МТБЭ близок к бензину, так что обращение с ним сложностей не вызывает. Он не ядовит, не образует вредных веществ после сгорания. Поэтому и за рубежом и в нашей стране автомобилисты с этим сложным названием будут встречаться все чаще. ... | |||||||||||||||||||||||||||||