Двигатель, работающий на воде?

Существуют ли заменители бензина?

На самом деле Стенли Мейер был не
первым, кто попытался открыть «водяной» двигатель. До него в 1935 году это
сделал Чарльз Гаррет. И он также использовал электролиз. Машина с его
двигателем внутри продержалась несколько минут. Из-за незначительных
результатов открытие Гаррета не вызвало столь бурного интереса.

После скандала вокруг открытия Мейера к идее безбензинового двигателя вернулись в 2002 году. Компания Hydrogen Technology Applications объявила о создании электролизёра нового поколения. Устройство работало на газовой смеси «Аквиген», которая состояла из водорода и кислорода. Это не совсем водный двигатель, но его близкий аналог. Изначально двигатель планировали использовать вместо ацетиленовой сварки. Но затем компания заявила, что может изготавливать безбензиновые двигатели. Более того, производители уверяли публику, что правительство США заказало установку двигателей на несколько «Хаммеров». Однако вскоре компания приостановила работу.

В 2008 году фирма Genepax Water Energy System представила публике машину, работающую на воде и воздухе. Технологию компания раскрывать отказалась, лишь отметив, что в двигателе используется «сборка мембранных электродов». При детальном изучении оказалось, что невероятная машина — всего лишь электромобиль.

В 2012 году о прорыве заговорили в Пакистане. Некий Ага Вакар Ахмад объявил, что собрал механизм, работающий на воде, который можно установить в любую машину. Его устройство включало в себя цилиндрический сосуд с водой и кучу трубок, ведущих к двигателю. Как и предшественники, пакистанец утверждал, что его аппарат извлекает из воды водород. Учёный даже запатентовал изобретение. Однако его коллеги убеждены, что устройство — не более, чем очередное надувательство.

Список автомобилей на водородном топливе

Существует ли автомобиль на водородном топливе? Да, причём их количество не такое уж и малое. Расскажу про самые популярные модели.

Honda Clarity

Автомобиль продавали в Японии и Калифорнии до 2014 года. Запас хода около 600 км, что больше, чем у любого электрокара. Заправляется Honda Clarity за считанные минуты.

Затем автоконцерн Honda выпустил конкурента Toyota Mirai, цена которого 72 тыс. долл. под названием Clarity Fuel Cell. На полной заправке можно было проехать до 700 км. Мотор имеет мощность 174 л.с. Автомобиль 5-местный.

Toyota Mirai

Это японский автомобиль, который создали после несколько десятков лет разработок. Автомобиль сначала выпустили для японского рынка, а затем и для американского.

Запас хода автомобиля на одной заправке 502 км, максимальная скорость – 178 км/ч., мощность – 153 л.с. В авто встроена система, которая видит препятствия и автоматически включает тормоз. В машине есть сенсорные экраны, при помощи которых осуществляется управление навигацией и микроклиматом.

Ford Airstream

Это гибридный автомобиль с электрическим мотором и водородными ячейками. Поэтому кроме водорода автомобиль может применять для движения аккумуляторы, которые подзаряжаются от водородных элементов.

На аккумуляторе Ford Airstream может проехать около 40 км (это половина заряда), а затем активируется водородное топливо. Запас хода чуть более 450 км, а максимальная скорость — 135 км/ч.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Это первый серийный автомобиль, который сочетает в себе аккумулятор и водородные топливные ячейки. На электричестве он может проехать 50 км, а на водороде – около 430 км. Отмечу, что аккумулятор можно зарядить от обычной электрической розетки.

Автомобиль можно использовать как в качестве электрокара на небольшие расстояния, так и в качестве водородного авто для длительных поездок.

Pininfarina H2 Speed

Это итальянский автомобиль, который способен разгоняться до 100 км/ч всего за 3,4 секунд. Максимально автомобиль может разгоняться до 299 км/ч. Запасы чистого водорода в баке – чуть более 6 кг. Кроме этого Pininfarina имеет мощный аккумулятор и электромоторы. Цена этого продвинутого автомобиля составляет 2,5 млн. долл.

BMW Hydrogen 7

Авто создано на базе стандартной BMW 7. Он работает как на бензине, так и на жидком водороде. В BMW Hydrogen 7 имеется бензиновый бак на 74 литра и большой водородный баллон весом целых 8 кг. Таким образом, максимальный запас хода в этой машине 780 км.

Автомобиль автоматически переключается между двумя типами топлива. Мощность двигателя на водороде – 228 л.с., а на бензине – больше на 32 л.с. Максимальная скорость 229 км/ч, разгон до 100 км/ч осуществляется чуть меньше, чем за 10 секунд.

Hyundai Nexo

Этот автомобильный концерн также стал одним из первых производить серийные водородные автомобили. Мощность двигателя Hyundai Nexo составляет 161 л.с., запас хода – 600 км. Разгоняется авто до 100 км/ч за 10 секунд. Цена автомобиля от 70 тыс. долл.

Grove Obsidian

Это водородный китайский автомобиль нового поколения, у которого запас хода составляет впечатляющие 1000 км. Он экономно расходует топливо за счёт облегчённого корпуса из углеродного материала и невысокому аэродинамическому сопротивлению. Заправка бака происходит всего за 3 минуты, а сам топливный бак очень прочен. А если бак будет повреждён, то водород из него вытечет в жидком виде и сгорит менее чем за 2 минуты.

Серийно автомобили станут выпускать с 2020 года, а к 2030 планируется создать 1 миллион экземпляров.

Другие авто

Ограниченно выпускают:

• Audi A7 h-tron quattro;
• Hyundai Tucson FCEV;
• Mazda RX-8 Hydrogen RE;
• Автобус Ford E-450;
• Низкопольные автобусы MAN Lion City Bus.

Испытывают:

• Focus FCV;
• Honda FCX;
• Nissan X-TRAIL FCV;
• Toyota Highlander FCHV;
• Volkswagen — space up!;
• Mercedes-Benz A-Class и Mercedes-Benz Citaro;
• Irisbus;
• Toyota FCHV-BUS;
• единичные модели в Чехии, Китае и Бразилии.

Опасна ли вода в бензобаке?

Со
временем в баке каждого автомобиля образуется конденсат. Но количество воды
здесь настолько небольшое, что водитель даже не замечает это. Может ли это
спровоцировать деформацию поршневой? Вовсе нет. Максимум, с чем сталкивается
владелец – это трудный запуск ДВС, троение и падение мощности. Но если владелец
заметил проблему, не стоит ее игнорировать. Внезапно автомобиль может не
запуститься вовсе.

Вода в бензобаке

Как
удалить влагу из бензобака? Для этого можно воспользоваться специализированной
химией, либо добавить немного спирта. Последний не представляет опасности для
двигателя и полностью сгорает в цилиндрах.

Как
избежать попадания влаги в бензобак автомобиля:

• Не эксплуатировать
  авто с низким уровнем топлива. Это не только губительно для бензонасоса, но и
  провоцирует образование конденсата при перепаде температур. Поэтому стоит
  держать бак максимально полным.
• Заправляться на
  проверенных АЗС. Некоторые заправки пренебрегают правилами хранения топлива,
  поэтому процент содержания влаги может быть завышен.

Как работает

Так как на сегодняшний день существует много действующих моторов данной категории, в каждом отдельном случае работать водородная установка будет по своему принципу. Рассмотрим, как работает одна модификация, которая может заменить классический ДВС.

В таком моторе обязательно будут использоваться топливные элементы. Это своего рода генераторы, которые активируют электрохимическую реакцию. Внутри устройства водород окисляется, а результатом реакции является выделение электричества, водяного пара и азота. Углекислый газ в такой установке не выделяется.

Транспортное средство на подобном агрегате – такой же электромобиль, только батарея в нем намного меньше. Топливный элемент вырабатывает достаточно энергии для работы всех систем автомобиля. Единственный нюанс – от начала процесса до выработки энергии может пройти около 2 мин. Но максимальная отдача установки начинается после прогрева системы, что занимает от четверти часа до 60 минут.

Чтобы силовая установка не работала впустую, и не нужно было заранее подготавливать транспорт к поездке, в нем установлена обычная батарея. Во время езды она подзаряжается за счет рекуперации, а нужна она исключительно для старта авто.

Такой автомобиль оснащается баллоном разных объемов, куда закачивается водород. В зависимости от режима езды, размеров машины и мощности электроустановки одного килограмма газа может хватить на 100 километров поездки.

Плюсы и минусы водородного топлива

Работа агрегата на таком виде топлива имеет свои преимущества и недостатки.

К плюсам относятся:

• продуктом сгорания водорода является водяной пар, то есть нет загрязнения окружающей среде;
• из-за своих свойств, водород вступает в реакцию быстрее, чем бензин и солярка;
• из-за повышенной детонационной устойчивости можно увеличить степень сжатия в цилиндрах по сравнению с обычными ДВС;
• при сгорании водорода теплоотдача в 2,5 раза выше, чем при сгорании бензиново-воздушной смеси;
• довольно широкий диапазон вступления в реакцию. Чтобы водород (Н2) и кислород (О2) вступили в реакцию, достаточного всего лишь 4% водорода в этой смеси. Благодаря быстрой скорости взаимодействия этих веществ, можно настраивать режимы работы мотора, изменяя количество подачи вещества в цилиндр.

Минусы:

• как уже отмечалось выше, водород — это очень летучее вещество, поэтому он проникает в микрощели, зазоры между соприкасающимися деталями;
• сплавы обычного ДВС подвергаются разрушению, поэтому для увеличения износостойкости при контактировании с водородом, требуется использовать детали из сплавов повышенной прочности;
• водород разрушает обычное моторное масло, поэтому ресурс двигателя при использовании такого смазывающего вещества, не большой;
• требуется хранить водород в сжатом или жидком агрегатном состоянии. Если открыть крышку топливного бака, водород улетучится;
• взрывоопасность.

Принцип работы

Устройство водородных двигателей не отличается особой сложностью. Главным отличием является способ подачи и воспламенения смесей при полном сохранении основного принципа преобразования. При этом на фоне традиционного бензина и дизеля, водородное топливо обеспечивает мгновенную скорость реакции даже в условиях незначительного уровня давления внутри топливной системы. Для образования смеси участие воздуха не является необходимым, а остающийся в камере сгорания пар, после прохождения сквозь радиатор и конденсации, снова становится Н₂О.

Безусловно, топливный элемент в данном варианте предполагает использование специального электролизера, обеспечивающего выделение достаточного количества водорода для участия в возобновлённом гидролизе с кислородом. Основная проблема состоит в том, что в современных реалиях данный вариант практически невыполним. Современные технологии не гарантируют стабильность функционирования и беспроблемный запуск мотора при отсутствии атмосферного воздуха.

Какие автомобили НЕ являются «водяными»

К «водяным автомобилям» не относятся следующие технические решения:

• Паровой автомобиль.
• Впрыск воды как метод охлаждения цилиндров двигателей путём добавления воды в топливно-воздушную смесь, служащий для увеличения степени сжатия и предотвращения детонации.
• Водородный автомобиль, хотя он часто содержит некоторые сходные элементы. Чтобы заправить водородный автомобиль, воду подвергают электролизу. Получившийся водород затем сгорает в двигателе или окисляется до воды в топливном элементе. В итоге машина получает энергию от сгорания водорода, который получают за счет энергии из электросети. Водород служит энергоносителем (англ.).
• Добавление воды к традиционному углеводородному топливу с целью его экономии и/или уменьшения выбросов. Хотя это и является самым распространенным способом использования воды в автомобилях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДЯНОГО ПАРА В СИСТЕМУ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ внутреннего сгорания, содержащее резервуар с водой, демпфер давления пара, парообразователь с теплообменником, сообщенный входным патрубком с резервуаром, а выходным — с впускным коллектором и через дополнительный патрубок с полостью воздушного фильтра, а также запорный клапан, установленный во входном патрубке, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения поступления конденсата в двигатель, устройство снабжено электронагревателями и запорными пневматическими клапанами, установленными на выходном и на дополнительном патрубках, демпфер давления выполнен в виде ресивера, размещенного с возможностью теплового контакта с выпускным коллектором и подключенного между теплообменником и выходным патрубком, а дополнительный патрубок сообщен с выходным патрубком между демпфером давления пара и полостью воздушного фильтра, при этом теплообменник установлен в выпускном коллекторе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления и датчиком температуры, клапан выполнен с электромагнитным приводом, а датчик температуры установлен в демпфере давления пара, при этом вход блока управления связан с датчиком температуры, а выход — с электромагнитным приводом клапана. Использование: для повышения эффективности работы двигателя, экономии энергоресурсов и снижения токсичности отработанных газов. Сущность изобретения: устройство для подачи водяного пара в двигатель внутреннего сгорания содержит резервуар с водой, демпфер давления пара, парообразователь с теплообменником, сообщенный входным патрубком с резервуаром, а выходным — с впускным коллектором и через дополнительный патрубок — с полостью воздушного фильтра, а также запорный клапан, установленный во входном патрубке. Выходной и дополнительный патрубки, на выходных концах которых установлены запорные пневматические клапаны, проходят через электронагреватели. Демпфер давления выполнен в виде ресивера, размещенного с возможностью теплового контакта с выпускным коллектором и подключенного между теплообменником и выходным патрубком. Дополнительный патрубок сообщен с выходным патрубком между демпфером давления пара и полостью воздушного фильтра. Змеевик установлен в выпускном коллекторе. Автоматический режим работы устройства обеспечивается блоком управления, состоящим из электромагнитного реле, диода, регулируемого резистора и конденсатора, и датчиком температуры, установленным в демпфере давления пара. Вход блока управления связан с датчиком температуры, а выход — с электромагнитным приводом клапана, работа которого контролируется лампочкой, установленной в салоне автомобиля. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Впрыск воды в двигатель своими руками. Минусы, с которыми можно столкнуться

Каждый автомобилист задумывался, как сделать впрыск воды в двигатель своими руками? Этот показатель увеличивает мощность автомобиля, а также снижает расход топлива. Еще во время Второй мировой войны водители проделывали эту операцию, чтобы ехать быстрее с тяжелым грузом.

Принцип работы

Впрыск воды в двигатель своими руками, как оказалось, сделать больше чем реально. Некоторые автомобилисты для такого усовершенствования покупают специальную установку, которая стоит около 2000 долларов. Но, дабы сэкономить средства, все можно проделать самому у себя в гараже.

Итак, какой же принцип работы впрыска воды в двигатель.

Что это

Впрыск воды в ДВС — идея, пришедшая в автомобильную отрасль из авиастроения. Еще во времена Второй Мировой войны американские и немецкие инженеры использовали впрыск смеси воды и метанола в двигатели истребителей. Тем самым повышается мощность моторов в режиме форсажа. Развитие этой идеи было похоронено после наступления эпохи турбореактивных двигателей.

В 80-е годы XX столетия технология вернулась, но уже в автоспорте. Впрыск воды начал использоваться для повышения отдачи двигателей гоночных болидов Формулы-1, а позднее в гонках на выносливость Ле-Ман и в раллийной серии. Однако неизменно конструкция запрещалась организаторами чемпионатов. Максимального распространения идея впрыска воды в мотор достигла в мире дрэг-рейсинга, где не было серьезного контроля со стороны организаторов гонок.

С этого момента впрыск воды в цилиндры поршневых ДВС стал одним из элементов автотюнинга. Такое положение не изменило даже появление интеркулеров, которые более эффективны, чем системы впрыска воды в двигатель. Последние до сих пор остаются популярны из-за своей дешевизны, неприхотливости и легкости установки. Однако используют их, как правило, на высокофорсированных двигателях, особенно оснащенных турбиной.

Что дает впрыск воды в двигатель

Система впрыска воды в двигатель перекочевала в автомобильную промышленность из авиастроения. В середине 20 века в американских и немецких авиационных моторах для повышения мощности использовалась система впрыска в рабочую смесь воды в сочетании с метанолом. Ближе к началу 21 века данную систему начали активно использоваться в автомобильных двигателях внутреннего сгорания на гоночных болидах.

Система впрыска воды в двигатель предполагает, что вода будет поступать во впускной коллектор через отдельную форсунку. То есть, топливовоздушная рабочая смесь, которая поступает в цилиндры, будет состоять не из бензина и воздуха, а из бензина, воздуха и воды.

Добавление воды в топливовоздушную смесь снижает ее температуру и повышает ее вес. Тем самым рабочая жидкость более тяжелая поступает в цилиндр и лучше сжимается перед процессом подачи искры и воспламенением. Это повышает мощность двигателя, при этом снижая вероятность детонации топлива, а также уменьшая температуру в камере сгорания и количество токсичных веществ в выхлопе.

Но есть у системы впрыска воды в двигатель и недостатки, о которых также стоит знать перед ее установкой:

• Неравномерное распределение воды по цилиндрам. Это приводит сразу к ряду недостатков, например, снижению скорости разгона автомобиля и нестабильной работе мотора при полностью открытой дроссельной заслонке. Когда частота вращения коленчатого вала низкая, двигатель может “тупить”;
• Использование дистиллированной воды. Система впрыска воды в двигатель не будет показывать эффективность, если использовать обычную воду. Для нее придется приобретать дистиллированную воду, это позволит избежать образования лишних нагаров от примесей в двигателе автомобиля;
• Трудности при работе в зимнее время года. Зимой вода замерзает, поэтому данную систему не рекомендуется использовать при низкой температуре окружающей среды. При незначительном похолодании в воду можно добавлять спирт для предотвращения замерзания, но в сильные холода систему придется полностью отключить.

Водород как добавка

Вдобавок к заявлениям об автомобилях, которые ездят на одной только воде, также существуют утверждения, что сжигание водорода или гремучего газа вместе с бензином или дизельным топливом повышает топливную эффективность. Действительно ли подобные системы позволяют уменьшить выбросы и/или обеспечить экономию топлива, является в настоящее время предметом споров. Получение водорода на борту требует большого расхода электроэнергии, которая, в конечном итоге, получается за счёт сжигания топлива в двигателе. Электролиз воды в данном случае — дополнительное преобразование энергии, то есть, источник дополнительных тепловых потерь, снижающих общий КПД.
На многих отечественных и зарубежных сайтах предлагают устройства для получения кислородно-водородной смеси (часто называемый «HHO», «газ Брауна») на борту автомобиля, обещая при этом значительное увеличение топливной эффективности. По словам представителя Американской Автомобильной Ассоциации (англ.), «Все эти устройства, вероятно, выглядят работающими, но поверьте мне, это не так».

Утверждается, что технология GEET Paul Pantone может позволить создание двигателя на воде благодаря высокотемпературному разложению воды за счёт тепла выхлопных газов; технология не прошла никаких независимых тестов, а её создатель решением суда был отправлен в психиатрическую лечебницу.

Автомобильный двигатель, работающий на воде: миф или реальность

Такие модели двигателей являются предметом спора специалистов, конструкторов на протяжении многих лет. Кроме того, неоднократно заявлялось о создании такого типа двигателя, но все случаи были признаны фальсификацией.

В 2008 году в японской Осаке был продемонстрирован автомобиль с электродвигателем, работающим на чистой Н2О. Такое изобретение — детище японского производителя Genepax. В качестве топлива подходит как питьевая, так и дождевая, морская, речная вода. Любую из этих жидкостей достаточно налить в привычный бензобак и машина будет отлично работать. Представленный экземпляр развивал скорость порядка 80 км/ч.

Здесь также действует принцип электролиза. Но выделенный водород не сжигается в топливной системе, а соединяется с кислородом в специальной установке. Получается своеобразный круговорот топлива. Единственное условие для функционирования — постоянная подача электропитания. Например, от аккумулятора авто.

Существующие технологии ещё несовершенны. Но они есть, а значит, автомобиль на воде уже не является мифом. И возможно, в обозримом будущем по дорогам будут колесить разнообразные транспортные средства на чистом и недорогом топливе.

Какие автомобили НЕ являются «водяными»

К «водяным автомобилям» не относятся следующие технические решения:

• Паровой автомобиль.
• Впрыск воды как метод охлаждения цилиндров двигателей путём добавления воды в топливно-воздушную смесь, служащий для увеличения степени сжатия и предотвращения детонации.
• Водородный автомобиль, хотя он часто содержит некоторые сходные элементы. Чтобы заправить водородный автомобиль, воду подвергают электролизу. Получившийся водород затем сгорает в двигателе или окисляется до воды в топливном элементе. В итоге машина получает энергию от сгорания водорода, который получают за счет энергии из электросети. Водород служит энергоносителем (англ.).
• Добавление воды к традиционному углеводородному топливу с целью его экономии и/или уменьшения выбросов. Хотя это и является самым распространенным способом использования воды в автомобилях.

Электронный блок

Данную часть генератора можно также собрать своими руками, особенно если есть познания в сфере электроники. Если таких познаний и навыков нет, то лучше обратиться к специалистам в этих областях. Блок управления должен в автоматическом режиме изменять ток, который подается на пластины, исходя из оборотов мотора.

Мощность можно установить лишь опытным путем на холостых оборотах мотора, а также под нагрузкой. Электронный блок должен получать информацию с датчиков автомобильной системы управления.

После монтажа этого генератора нужно еще раз удостовериться в герметичности и надежности всех соединений этой конструкции. Утечка опасна не только вероятностью взрыва, такая машина будет вести к повышенному расходу топлива. В итоге эффект будет крайне отрицательным. Но в целом такая машина на водороде, своими руками сделанная, позволяет экономить от 25% до 40% топлива.

Подобная техника и такие способы экономии топлива уже давно и успешно используются во всем мире. Известный актер Арнольд Шварценеггер уже давно ездит на комбинированной машине, которая работает на бензине с водородом. Автомобиль обошелся кинозвезде в 150 тысяч долларов. Расход топлива на этом комбинированном двигателе составляет 5,8 л на 100 км.

Сегодня такая машина на водороде в России тоже может быть очень актуальной.

Итак, мы выяснили все особенности и принцип работы автомобилей на данном экологическом виде топлива. Как видите, это вполне реальная альтернатива сегодняшнему бензину. И есть надежды, что уже в ближайшие десятилетия человечество перейдет на новую ступень развития, где по улицам будут ездить автомобили, работающие на водороде.