12. Необычность режима горения при уменьшении расхода бензина в двс

Есть точно установленная и многократно проверенная мера энергии топлива – его теплотворная способность. Для бензина – 43,7 МДж/кг. Кпд двигателя не превышает 40 % (0,4). Если паспортный расход бензина в автомобильном двигателе, например, 10л/100км, то при скорости 100 км/ч расход будет, соответственно, 10 л/ч. Если расход топлива меньше 10 л/ч при тех же условиях, спрашивается: откуда энергия? Некоторые отвечают: за счет настройки двигателя. Пусть, предположим, удалось настроить двигатель так, что его кпд равен единицы (=1). Даже в этом случае при той же мощности двигателя расход бензина должен быть

10 л/ч  0,4/1,0 = 4 л/ч. А если расход меньше? Опять спрашивается: откуда энергия? Из этого простого рассуждения видно, что бензин – не энергоноситель. А поскольку кроме воздуха и бензина в двигателе ничего нет, то энергоносителем является воздух.

Пусть в 1 кг воздуха находится 24% кислорода, то есть = 0,24 кг; и 76% азота = 0,76 кг. С точностью до 2 а.е.м. на одну молекулу кислорода = 32 а.е.м. приходится 3,5 молекулы азота = 3,528 = 98 а.е.м. Возможное количество электронов – генераторов энергии:

• в кислороде 1 кг воздуха будет

;

• в азоте 1 кг воздуха ;

• в 1 кг топлива (типа изооктан С₈Н₁₈ m=114 а.е.м.) .

Здесь: 610²⁶ а.е.м. – число Авогадро, показывающее, сколько содержится атомных единиц массы (а.е.м.) в 1 кг любого вещества.

Как видно, из простого расчета, по электронам – генераторам энергии в процессе горения кислород 1 кг воздуха заменяет 1 кг топлива и азот 1 кг воздуха заменяет еще 7 кг топлива. То есть по максимуму 1 кг воздуха заменяет 8 кг топлива, а если взять по стехиометрическому соотношению 14 кг воздуха на 1 кг топлива, то эти 14 кг воздуха заменяют, соответственно, 148 = 112 кг топлива. То есть в автомобильном двигателе можно увеличить мощность при полном бестопливном горении в 112 раз либо, соответственно, уменьшить расход воздуха при той же мощности. Но это предельные цифры!

В воздухе присутствует также – влага. Например, при нормальных условиях (20⁰С, 1 атм) и относительной влажности 70% абсолютное влагосодержание воздуха составляет d = 10 г/кг воздуха (0,010 кг/кг); при стехиометрическом соотношении, соответственно, d_стех = 14d = 0,14 кг влаги. Поскольку известно, что влага также является топливом, и смеси 50/50% влаги и топлива обладают одинаковой теплотворной способностью с чистым топливом, то значит влага в составе воздуха, идущего на горение в двигатель, может заменить в данном случае топлива.

В наглядном виде все эти расчеты приведены на диаграмме. Без изменения конструкции двигателя средний минимальный расход бензина получен 0,5л/100км, а минимальный 0,1л/100км (на пуск, прогрев двигателя и перегазовки). При указанных выше условиях, в частности, скорость 100 км/ч, соотношение топливо – воздух в переобедненной смеси будет равно 0,1/14 = 1:140, что в 10 раз отличается от обычного в меньшую сторону. При некоторых изменениях конструкции расход топлива можно исключить.

Диаграммы

использования природной энергии в ДВС (ВАЗ 2106)

Режимы горения: (1) – обычный (а – зима, б – лето);

(2) – нетрадиционный;

(3) – перспективный.

1. При нормальных параметрах атмосферного воздуха: t=20°C, Р=1атм, влажность ср=70%.

2. Расход бензина, достигнутый на трассе, в литрах на 100 км.

3. Штатный расход бензина при номинальной нагрузке и скорости движения – 10 л/100 км.

4. Вместо топлива воздух поставляет электроны в плазму зоны горения.

5. Расход бензина на пуск и прогрев двигателя внутреннего сгорания (ДВС).