5Аміак як паливо для двз
Аміак привертає увагу як моторне паливо внаслідок його низької вартості, практично необмеженою сировинною базою й доступністю (аміак вироблятися з водню й азоту повітря). Його можна розглядати як енергоносій, що забезпечує при його термічному розкладанні в камері згоряння одержання водню по реакції
2
NH3 
N2 + 3 H2 –
92,6 кДж.
При повному згорянні аміаку утворюється тільки один шкідливий компонент – NOx, причому в незначних кількостях, тому що температури горіння аміачно-повітряних сумішей порівняно невисокі. З аміаку можна одержувати водень. Запас палива можна зберігати при високих температурах – під тиском 0,6–0,7 МПа аміак скраплюється. Температура кипіння – мінус 33,4 °С.
Завдяки високій температурі самозаймання пожежна небезпека аміаку відносно невелика. За вмістом енергії в одиниці маси аміак поступається водню в 7 разів, бензину в 2,5 рази. Однак за об'ємною енергоємністю аміак перевершує водень.
Аміак має високу детонаційну стійкість: октанове число за моторним методом дорівнює 111, за дослідницьким методом – 132.
При горінні в циліндрах аміак характеризується високою температурою запалення (необхідні свічі з високим енергетичним рівнем запалювання), а також повільним горінням, обумовленим низькою температурою полум'я (1955ºС у порівнянні з 2336ºС для бензину при ).
Як інтенсифікатори запалення можуть бути використані:
- упорскування запального палива, наприклад, дизельного з високим цетановим числом;
- присадки з вмістом амілнітрату (ЦЧ = 100);
- активні гази (водень, ацетилен);
- модернізація камери згоряння - сферична з електродами запальної свічі в центрі.
Вміст єдиного токсичного компонента NOx мінімальний.
До недоліків аміаку можна віднести високу температуру самозаймання в порівнянні з нафтовими паливами. Внаслідок чого мала швидкість горіння й практично неможливість застосування в сучасних двигунах внутрішнього згоряння без проведення спеціальних заходів щодо інтенсифікації його запалення й згоряння шляхом збільшення теплопроводу в реакційну зону камери згоряння. До таких заходів можна віднести підвищення ступеня стиску при скороченні поверхні камери згоряння, збільшення температури біля стінок камери згоряння, збільшення потужності розряду у свічах запалювання.
Використання аміаку знижує потужність й економічність двигуна. Аміак викликає інтенсивну корозію більшості конструкційних матеріалів, використовуваних у двигуні будові.
Аміак у сполуці з водою (NH4OH) має лужні властивості викликаючи корозію більшості кольорових металів й їх сплавів. Вуглецева сталь стійка, її й використовують як конструкційний матеріал. У якості ущільнень застосовують фторопласти й деякі марки гуми. Більшість мастил майже не змінює своїх властивостей при контакті з аміаком, має місце незначне коливання в'язкості й деяке зниження ефективності антиокисних присадок.
6Вода як альтернативне паливо
6.1Історія
Ідея створення альтернативного моторного палива виникла наприкінці XIX століття, коли «батько» двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) Н.Отто одержав перший патент на застосування води як компонента пального. Вода не може замінити у ДВЗ паливо, але дозволяє зменшити теплові навантаження двигунів, підвищити надійність й ефективність їхньої роботи, заощаджувати паливо, збільшити детонаційну стійкість бензинів з низьким октановим числом, знизити концентрацію окислів азоту й вуглецю в відпрацьованих газах. Вода може бути використана для охолодження заряду у двигунах з наддуванням, а також при роботі двигунів у високогірних умовах. Нарешті, вона дає можливість використовувати водорозчинні антидетонатори.
В 1920-1921 р., наприклад, багато англійських автобусів були обладнані карбюраторами із двома поплавковими камерами. Одна – для подачі бензину, інша – для подачі води. У тридцяті роки водою зацікавилися й творці авіаційної техніки. У деяких дослідженнях її використали не тільки для усування детонації, але й для істотного зменшення теплової напруженості авіаційних двигунів. У СРСР минулому проведені стендові й дорожні випробування, зв'язані з упорскуванням води у впускну систему двигунів автомобілів ЗИС-150 і ЗИС-151, а також автобусів ЗИС-155, причому замість етилірованного бензину (з октановим числом 66) застосовували неетиліроване паливо з октановим числом 56.
Під час другої світової війни водна інжекція застосовувалася як на винищувачах, так і на бомбардувальниках виробництва СРСР, Німеччини, США. Наприклад, упорскування води застосовувався на радіальному двигуні VI2 бомбардувальники В-29. Перші дослідження в цьому напрямку були зроблені в NACA. Пізніше, на підставі проведених досліджень фірмою Rolls Royce був розроблений авіаційний двигун з використанням упорскування води.
У цей час водна інжекція використається в суднових двигунах компанії Wärtsilä для зменшення витрати палива.
Фірма Renault впровадила упорскування води в 1977 р. на гоночних автомобілях. В 1983 р. на них установлювалися баки місткістю 12 л води, електричний насос і регулятор тиску, що дало потужність близько 440 кВт (в 1986 р. потужність була підвищена до 640 кВт). Пізніше водну інжекцію перестали використати, тому що якість палива значно покращилась. Цей спосіб форсування двигуна використався також фірмами Ferrari й Porsche. З початку 1980-х на гоночних мотоциклах фірми Harley-Davidson, Suzuki, BMW, Honda, Kawasaki застосовувалася водна інжекція для зменшення теплових навантажень. Вони були настільки високі, що мотоциклам без водної інжекції доводилося періодично «остигати».
У той період у системах водної інжекції не використалися насоси. Вода надходила у двигун через невеликий жиклер при незначному тиску (це необхідно для двигунів з турбонадувом). Такі системи були ненадійні та громіздкими: іноді ємність із водою встановлювали під заднім номерним знаком мотоцикла.
У сімдесяті роки з'явилися роботи з водорозчинних антидетонаторів, були розроблені способи одержання водопаливних емульсій безпосередньо на автомобілі. На японських автозаправних станціях найближчим часом почнуть продавати нове паливо – суміш води (30%) і бензину (70%). Так само з'являються різні пропозиції по системах упорскування води у двигун.