Сезонные особенности
Сезонные особенности эксплуатации автомобильных двигателей и их настройки на автотермический бестопливный режим работы относятся, прежде всего, к пуску и прогреву. Сначала сам факт: настроенный на предельно бедную смесь холодный двигатель в зимнее время просто так не запускается. Этот факт никого не удивляет. Но почему в летнее время двигатель с такой же настройкой запускается и после прогрева выходит на автотермический режим, а зимой – не запускается.
Влияет совокупность факторов, к которым можно отнести: низкие температура, влагосодержание воздуха, расход топлива, уровень их каталитической обработки.
Низкая температура затрудняет разрушение межатомных связей в молекулах компонентов горения, в то время как высокая температура является одним из инициирующих воздействий разрушения на атомы и образования плазмы, необходимой для горения. Вторым необходимым условием горения как фазового перехода высшего рода (ФПВР) является, как было установлено /5/, наличие электронов. Если воздух и топливо в холоде при пуске двигателя плохо разрушаются, да еще топлива предельно мало, то откуда возьмется достаточное количество электронов – их нет. Именно поэтому при обычном горении и пуске расход топлива в самом начале пуска и прогрева увеличивается до трех и более номинальных значений.
Немаловажным фактором является влагосодержание воздуха. В летнее время при температуре, например, +250С и относительной влажности 50%, влагосодержание воздуха составляет 10 г/кг (десять граммов воды в виде пара на один килограмм воздуха), то есть – 1% по массе. При той же температуре и 100%-ной влажности влагосодержание (насыщенного) воздуха увеличивается до 20 г/кг, то есть – до 2%. В зимнее время воздух сухой. Его влагосодержание снижается на 1…2 порядка, то есть до десятых и сотых долей процента. Во влажном воздухе на атомы разрушаются не только молекулы азота и кислорода воздуха, дающие электроны, но влага. Монокристалл воды является цепочкой молекул, соединенных электронами связи: при его разрушении освобождается сразу 3760 электронов (по одному на каждую молекулу). При разрушении молекул воды освобождается еще по два электрона на каждую молекулу. Итого – три электрона на одну молекулу или, что то же, один электрон на 6 атомных единиц массы [а. е.м.]. При разрушении бензина получается примерно один электрон на 4 атомных единиц массы. Как видно, топливо и вода по эффективности их использования как горючего, поставляющего электроны, примерно одного порядка. Воздух от них отстает, так как при его разрушении получается примерно 16 а. е.м. на один электрон, ставший свободным генератором энергии. Однако, и воздух и вода содержат, в отличие от топлива, достаточное количество атомов кислорода и поэтому самодостаточны для горения, так как их плазма содержит всё необходимое для ФПВР: и атомы кислорода и электроны.
Сравним теперь расходы топлива и воды, как влаги воздуха, в автомобильных двигателях при обычном горении. Из стехиометрического соотношения 1:15 следует, что топлива потребляется примерно 7% по массе от необходимого расхода воздуха. Но и в воздухе влаги содержится от 1 до 2%, а с учетом коэффициента избытка воздуха – до 5…6%. То есть двигатель потребляет влаги примерно столько же, сколько и топлива. Именно поэтому дефицит влаги, как донора электронов наравне с топливом, зимой затрудняет пуск двигателя. Из опыта, освещенного в технической литературе, например, /3/, известно, что добавка в топливно-воздушную смесь 1…2% воды улучшает процесс горения и снижает расход топлива до 30%. Кроме того, приготовление хорошей смеси 50% топлива и 50% воды, связанных на молекулярном уровне в виде нерасслаивающейся эмульсии, дает тот же эффект по теплотворной способности топлива, что и чистый бензин /2/. Этот факт подтверждает идентичность работы влаги и топлива в горючей смеси, причем именно поровну.
Из сделанного анализа следуют меры, которые нужно принимать, чтобы двигатель с обедненной смесью можно было легко запустить не только летом, но и в зимнее холодное время года:
1. Лучше всего, конечно, усилить магнитно-каталитическую обработку воздуха и топлива перед подачей в цилиндры двигателя. Тогда могут не понадобиться другие меры, что упростит систему пуска.
2. Увеличить подачу топлива на период пуска.
3. Увлажнять воздух, добавляя 1…2% влаги.
4. Осуществлять предварительный подогрев воздуха, влаги, топлива и самого двигателя.
5. Усилить инициирующее воздействие в цилиндрах двигателя (конденсаторы-накопители, плазменные свечи зажигания и т. п.).
6. Подать в цилиндр пучок электронов извне, например, из электронной пушки.
Все эти меры, конечно, могут усложнить систему пуска двигателя, поэтому применяются в разумном сочетании друг с другом.
13.4.6. Лучший вариант подготовки двигателя
к автотермическому режиму.
В настоящее время лучшим вариантом является наработка достаточно «толстого» (~20 мкм) слоя катализатора на стенках цилиндров двигателя. Это соответствует наезду примерно 4000 … 5000 км с оптимизатором. При этом нужно намеренно занизить компрессию, например, до 7 кгс/см2, при первоначальном увеличении зазора на 20 мкм. При наработке катализатора этот зазор закроется и компрессия автоматически восстановится до 12 кгс/см2. В этих условиях двигатель может работать без топлива, без оптимизатора и без усиленных свечей на всех режимах, оборотах и нагрузках.
