10.4. Почему температура термодинамического цикла двигателя внутреннего сгорания при автотермическом режиме снижается, а мощность возрастает?

При автотермическом, бестопливном, режиме горения воздуха в цилиндрах, например, автомобильного двигателя, максимальная температура в камере сгорания снижается с 1800…2000⁰С до примерно 600…700⁰С. В соответствии с понятием цикла Карно и его коэффициента полезного действия (КПД) следовало ожидать снижения полезной мощности. Однако, в цикле Карно теплоемкость и газовая постоянная рабочего тела должны быть неизменными, чем и отличается идеальный цикл Карно от нашего реального. Как уже было многократно повторено и, в том числе, сказано в предыдущем параграфе, воздух из единого структурированного вещества, состоящего, в основном, из соединенных электростатически агрегатов азота и кислорода, при автотермическом режиме горения разрушен во-первых, на смесь газов, в которой нарушена электростатическая связь между ними; во-вторых, молекулы самих газов разрушены на атомы и электроны их связи; в-третьих, и атомы могут быть разрушены на отдельные фрагменты. В результате таких разрушений вместо единого воздуха получается диссоциировання смесь значительно более мелких фракций. Диссоциация, как известно, вызывает увеличение удельного объема, газовой постоянной и теплоемкости смеси. На этом свойстве было основано создание энергоустановок на диссоциирующих газах, например, тетраксиде азота, с повышенным КПД. Другими словами, если при обычном горении повышение давления газа в цилиндрах двигателя достигается за счет повышения температуры газов, то в диссоциирующей смеси – за счет размельчения ее компонентов и увеличения удельного объема. То есть сам термодинамический цикл становится меньше похож на циклы Карно, Брайтона, Отто, Дизеля и больше похож на цикл Стирлинга.

Понижение температуры реакции при разрушении (катализе) компонентов реакции современная химия объясняет понижением необходимой энергии активации для ее начала в первом звене цепной реакции, в результате которой получаются продукты сгорания. На самом деле реакция энерговыделения (ФПВР) идет как в обычном, так и в автотермическом, режимах одинаково, а химическая реакция соединения отработанных элементов в продукты сгорания является только следствием ФПВР. Снижение температуры вызвано более равномерным по объему горением диссоциированного воздуха, что равносильно понятию не максимальной, а средней температуры в камере сгорания. Но если средние температуры обычного и автотермического режимов горения воздуха примерно одинаковы, а в последнем увеличился удельный объем, то из этого следует увеличение мощности двигателя, что и наблюдается практически.

Часть вторая реализация новых идей в энергетике

11. Бестопливный автотермический режим самогорения воздуха в двигателе внутреннего сгорания

Автотермия – это явление самогорения, в частности, воздуха, заключающееся в том, что процесс горения воздуха, например, в двигателе внутреннего сгорания, происходит самостоятельно, автономно, самодостаточно – без расходования органического или другого вида топлива.

Разработка теории /1, 2/ заняла семь лет, практическая работа, в первую очередь, на карбюраторных автомобильных двигателях, – еще три года. Впервые бестопливный режим работы двигателя (на холостом ходу) был получен 25 июля 2001 года. Понадобилось еще более одного года, чтобы 25 августа 2002 года на автомобиле ВАЗ-2106 был получен бестопливный режим самогорения воздуха в цилиндрах двигателя при движении автомобиля с нагрузкой и скоростью 120 км/час. Расход топлива определялся оперативно с помощью серийно выпускаемого штатного путевого компьютера и датчика расхода топлива, установленных непосредственно в автомобиле. Показания расхода топлива датчиком и компьютером контролировались периодически объемным способом, замерами расхода с помощью мерной мензурки, замерами уровня в топливном баке, с помощью бутылки, устанавливаемой на мерный сосуд вместо бака в непосредственной близости к поплавковой камере карбюратора. Контрольные замеры показали, что точность датчика расхода топлива соответствует объемному измерению, в частности, когда датчик и компьютер показывают нулевой расход топлива, тогда и уровень топлива в измерительной мензурке (диаметром 1 см и длиной 1 м) тоже неподвижен, находится на одной и той же отметке.

На основных режимах движения автомобиля:

- со скоростью 60…70 км/ч и числом оборотов двигателя 2000…2500 об/мин.;

- со скоростью более 70 км/ч и числом оборотов двигателя более 3500 об/мин.;

- а также на холостом ходу с числом оборотов двигателя 200..1500 об/мин.

расход топлива отсутствовал совсем, был нулевым.

При пуске и прогреве двигателя, а также – на переходных режимах и перегазовках имел место кратковременный расход топлива такой, что в среднем при общем пробеге более 7000 км он составил 1.0…1.5 л/100 км пути.

Режим бестопливного горения обеспечивался обработкой воздуха и настройкой карбюратора на бедную смесь без каких-либо изменений конструкции двигателя.