Mokslininkai į dyzeliną įmaišė iki 20 proc. vandens – rezultatas nustebino: variklio viduje prasidėjo reiškinys, kurio plika akimi nepamatysi

Vanduo dyzelinio automobilio degalų bake paprastai reiškia nemalonumus ir galimai brangų remontą. Todėl mintis sąmoningai į degalus įmaišyti net iki 20 proc. vandens iš pirmo žvilgsnio skamba beveik absurdiškai.

Tačiau laboratoriniai tyrimai parodė visai kitą vaizdą. Specialiai paruošta vandens ir dyzelino emulsija tam tikromis sąlygomis gali pakeisti degimo procesą taip, kad sumažėtų dalis labiausiai nepageidaujamų dyzelinio variklio išmetamų teršalų.

Dar įdomiau tai, kas vyksta pačiame degalų lašelyje. Įkaitęs vanduo virsta garais ir gali suskaidyti degalų lašelį į smulkesnes daleles. Šis procesas vadinamas mikroeksplozija.

Tačiau čia yra labai svarbi detalė: mokslininkai į automobilio baką paprasčiausiai nepylė vandens. Tai specialiai laboratorijoje paruošti emulsiniai degalai.

Skamba kaip greičiausias būdas sugadinti dyzelį – tačiau mokslininkai darė visai ką kita

Tyrimuose nagrinėjama technologija vadinama WIDE – „Water-in-Diesel Emulsion“, arba vandens dyzeline emulsija.

Eksperimentuose buvo tiriami skirtingi mišiniai, kuriuose vandens dalis siekė nuo 5 iki 20 procentų.

Tačiau dyzelinas ir vanduo natūraliai nesudaro stabilaus mišinio. Palikti ramybėje šie skysčiai atsiskirtų.

Todėl tyrimuose naudojamos specialios paviršinio aktyvumo medžiagos, padedančios išlaikyti mikroskopinius vandens lašelius tolygiai pasklidusius degaluose.

Būtent dėl to laboratorijoje tiriama emulsija iš esmės skiriasi nuo situacijos, kai vandens tiesiog patenka į įprasto automobilio degalų baką.

Tikroji staigmena prasideda tada, kai mišinys patenka į degimo kamerą

Varikliui veikiant specialioje emulsijoje esantys vandens lašeliai pradeda kaisti.

Vanduo sugeria dalį šilumos ir garuoja, todėl gali sumažėti aukščiausia degimo temperatūra.

Tai svarbu dėl azoto oksidų, arba NOx.

Jų susidarymas glaudžiai susijęs su aukšta degimo temperatūra, todėl ją sumažinus tam tikromis sąlygomis galima sumažinti ir NOx emisijas.

Tačiau tuo procesas nesibaigia.

Tada įvyksta tai, dėl ko eksperimentas tapo toks įdomus

Vanduo gali būti uždarytas mažame dyzelino lašelyje.

Degimo kameroje temperatūrai sparčiai kylant, vanduo įkaista ir virsta garais. Dėl smarkiai didėjančio tūrio degalų lašelis gali suskilti į dar smulkesnes daleles.

Šis reiškinys vadinamas mikroeksplozija.

Smulkesnis degalų išskaidymas gali pagerinti jų maišymąsi su oru ir pakeisti degimo eigą.

Būtent tai yra viena priežasčių, kodėl vandens ir dyzelino emulsijos mokslininkus domina jau ne vienerius metus.

Rezultatas palietė dvi didžiausias dyzelinių variklių problemas

Dyzeliniai varikliai ilgą laiką vertinti dėl efektyvumo, ilgaamžiškumo ir palyginti nedidelių degalų sąnaudų.

Tačiau kartu jie susiduria su dviem gerai žinomomis emisijų problemomis – azoto oksidais ir kietosiomis dalelėmis.

Eksperimentai su vandens ir dyzelino emulsijomis parodė, kad tam tikromis sąlygomis galima sumažinti ir NOx, ir kietųjų dalelių emisijas.

Kai kuriuose ankstesniuose eksperimentuose su sunkiaisiais dyzeliniais varikliais kietųjų dalelių sumažėjimas buvo itin ryškus.

Vis dėlto rezultatų negalima automatiškai perkelti kiekvienam šiuolaikiniam lengvajam automobiliui – skirtingų variklių konstrukcija, įpurškimo sistemos ir darbo režimai labai skiriasi.

Ir čia paaiškėjo detalė, kuri gerokai atvėsina optimizmą

Vanduo degaluose neišsprendžia visų emisijų problemų.

Kai kuriuose bandymuose kartu su teigiamu poveikiu NOx ir kietosioms dalelėms buvo pastebėtas didesnis anglies monoksido bei nesudegusių angliavandenilių kiekis.

Rezultatai priklauso ir nuo variklio apkrovos, vandens koncentracijos bei konkretaus emulsijos paruošimo.

Tyrimai taip pat rodo, kad labai didelė vandens koncentracija gali sukelti nestabilų variklio darbą.

Taigi tai nėra stebuklingi degalai, kurie vienu metu pašalina visas dyzelinių variklių problemas.

Dar vienas klausimas mokslininkams neduoda ramybės – kas nutiktų po dešimčių tūkstančių kilometrų?

Trumpalaikis laboratorinis eksperimentas ir kasdienis automobilio naudojimas daugelį metų – visiškai skirtingos sąlygos.

Norint tokius degalus naudoti plačiai, reikia įvertinti jų stabilumą laikant, poveikį degalų sistemos komponentams, variklio ilgaamžiškumą ir suderinamumą su šiuolaikinėmis išmetamųjų dujų valymo sistemomis.

Tai viena priežasčių, kodėl laboratorijoje įdomiai atrodanti technologija dar nereiškia, kad netrukus degalinėse šalia įprasto dyzelino atsiras nauja jo versija su dideliu vandens kiekiu.

Svarbiausia vieta vairuotojams – šio eksperimento namuose kartoti negalima

Antraštė apie „20 proc. vandens dyzeline“ gali sudaryti labai klaidingą įspūdį.

Paprasto vandens pilti į automobilio degalų baką negalima.

Laboratorijoje tirtas ne paprastas dyzelino ir vandens mišinys, o specialiai stabilizuota emulsija. Į įprastą degalų sistemą patekęs vanduo gali sukelti koroziją, sutrikdyti įpurškimo sistemos darbą ir pažeisti jos komponentus.

Todėl šis eksperimentas nėra praktiškas patarimas vairuotojams – tai mokslinis tyrimas, kaip pakeitus degalų savybes galima keisti degimo procesą.

Dyzeliniai varikliai jau buvo nurašyti, tačiau mokslininkai vis dar ieško būdų juos pakeisti

Pastarąjį dešimtmetį automobilių pramonė smarkiai pasikeitė.

Griežtėjant emisijų reikalavimams ir sparčiai augant elektromobilių rinkai, dyzelinių lengvųjų automobilių dalis Europoje sumažėjo.

Tačiau vidaus degimo varikliai vis dar naudojami sunkiajame transporte, pramonėje, laivyboje ir kitose srityse.

Todėl net ir mažesnės emisijos tam tikrose naudojimo srityse gali būti reikšmingos.

Vandens ir dyzelino emulsija yra viena iš technologijų, kurias mokslininkai tiria bandydami suprasti, kiek dar galima pagerinti šį daugiau nei šimtmetį naudojamą variklio principą.

Eksperimentas skamba beveik neįtikėtinai, tačiau svarbiausia jo dalis slypi ne pačiame vandenyje

Didžiausia šio tyrimo staigmena nėra tai, kad „dyzelinis automobilis gali važiuoti su vandeniu“.

Toks teiginys būtų klaidinantis.

Įdomiausia yra tai, kad specialiai paruoštas nedideliais lašeliais degaluose paskirstytas vanduo gali pakeisti patį degimo procesą – sumažinti temperatūrą, paveikti degalų lašelių skaidymąsi ir tam tikromis sąlygomis sumažinti dalį teršalų.

Tai kol kas nėra revoliucija, kuri rytoj pakeis degalines.

Tačiau eksperimentai parodo kai ką netikėto: net technologijoje, kurią automobilių pasaulis jau pradėjo laikyti praeities dalimi, mokslininkai vis dar randa procesų, galinčių nustebinti net patyrusius vairuotojus.