Эмульсия в двигателе: причины, последствия, что делать?

Очень часто в осенне зимний период наши клиенты задают вопрос на который мы готовы всегда дать ответ Вопрос звучит так — «ЧТО ЭТО ТАКОЕ?» В жизни каждого автовладельца происходил такой момент, когда при проверке уровня масла или при доливке на щупе и крышке маслозаливной горловины он обнаруживал на непонятный налет желто-белого цвета или пена того же цвета. Данный налет – это эмульсия от смешивания воды с маслом. В некоторых случаях эмульсия не является чем-либо настораживающим, но в некоторых — это сигнал о серьезных проблемах с силовой установкой. Попробуем разобраться, почему пениться масло, в каких случаях следует принимать меры, причины образования эмульсии и методы определения неисправности силового агрегата.

Итак, эмульсия – это водно-масляная смесь, взбитая до пенообразного состояния узлами силового агрегата. Также эмульсия может образоваться от смешивания частиц воды с частицами масла в системе вентиляции картера.

Наличие вместо масла в системе смазки водно-масляной смеси быстро приведет к выходу из строя кривошипно—шатунного механизма, поскольку эмульсия не будет выполнять смазывающую и охлаждающую функции, а также насос не сможет обеспечивать должное давление, чтобы выполнять смазку остальных агрегатов. Но обнаружение следов этой смеси не всегда указывает на проблемы.

Причины появления

Так, наличие налета на маслозаливной горловине или в месте вывода картерных газов не является опасным. Обычно такой налет начинает образовываться при снижении внешней температуры. Из-за перепадов в температуре силовой установки (нагрев ее при работе и последующее охлаждение при простое) внутри картера образуется водный конденсат. При запуске силовой установки конденсат испаряется и начинает выходить наружу через систему вентиляции картера, которая отводит прорвавшиеся в подпоршневое пространство газы из камеры сгорания. Эти газы, отводимые системой, часто при движении захватывают частицы масла. В дальнейшем частицы масла с водяным паром смешиваются, образуя эмульсию, и оседает эта смесь на крышке заливной горловины или на выходе системы вентиляции картера.

После полного прогрева двигателя частицы воды испаряются, остается только масло, в итоге после длительной поездки смесь на крышке горловины попросту исчезает. Но при остывании мотора конденсат вновь образуется в картере и процесс повторяется заново. В таком случае смесеобразование не является опасным, поскольку в его процессе задействованы малые количества составляющих смеси.

Дополнительно появление эмульсии на крышке может указывать на некачественное масло, в котором уже есть примеси воды.

Значительно хуже, если эмульсия обнаружена на щупе. В таком случае пенится масло в двигателе в значительных количествах и это может привести к капитальному ремонту.

Появление смеси на щупе указывает на то, что в масло попадает значительное количество воды или охлаждающей жидкости. Причем попадает она в поддон, а затем уже при работе силовой установки узлы ее тщательно перемешивают масло с жидкостью.

Зачастую причиной появления водно-масляной смеси с поддоне является пробой прокладки головки блока цилиндров. Образованная при пробое трещина соединяет между собой масляный и жидкостный каналы и жидкость начинает попадать в масляный канал.

Но пробой прокладки не является самым неприятным. Попадание охлаждающей жидкости в масло может обеспечиваться и появлением трещин в самой головке или картере. В таком случае они подлежат только замене.

Способы определения причин появления смеси

Итак, обнаружена эмульсия на маслозаливной горловине. Это не повод сразу же начинать ремонт. Это может быть процесс образования смеси из-за конденсата. Но лучше удостовериться в этом. Для этого можно совершить длительную поездку на авто (50-70 км), чтобы силовая установка полностью набрала температуру, после чего снова посмотреть на крышку, если налета не видно – с авто все в порядке.

Также перед поездкой следует замерить уровень охлаждающей жидкости, а затем еще раз замерить, но уже после полного остывания силовой установки. Если замечено падение уровня, сначала следует проверить все патрубки системы на течь.

Падение уровня жидкости также может быть обеспечено пробоем прокладки ГБЦ наружу. Тогда эмульсия образовываться не будет, поскольку жидкость будет вытекать наружу.

Если все же эмульсия обнаружена на щупе, вероятность пробоя прокладки очень высока. Дополнительно проверить наличие пробоя помогут выхлопные газы. Зачастую пробой соединяет между собой не только масляный и жидкостный каналы, а еще и камеру сгорания. В таком случае охлаждающая жидкость попадает еще и в камеру, а после – в систему отвода выхлопных газов. Поэтому при заведенном двигателе нужно подойти к выхлопной трубе, на конце которой при холодном двигателе обычно имеются капли конденсата. Эти капельки можно попробовать на вкус, если они сладковаты – охлаждающая жидкость попадает в камеры сгорания.

Ну и наконец, примерное место пробоя прокладки поможет определить визуальный осмотр свечей и днищ поршней. На том цилиндре, где из-за пробоя прокладки жидкость попадает в камеру сгорания, свеча будет выглядеть, как новая, без каких-либо следов рабочего налета, днище поршня тоже будет иметь чистую поверхность.

Далее уже определить из-за чего в силовой установке стала образовываться эмульсия, поможет только разборка двигателя.

После обнаружения причины появления водно-масляной смеси в картере и устранения ее, с авто обязательно нужно слить масло с примесью воды, систему смазки промыть и залить новое масло.

Так ли опасна эмульсия в системе охлаждения

• Главная
• Статьи
• Майонез в расширительном бачке: так ли опасна эмульсия в системе охлаждения

Автор:
Михаил Баландин

Нет, наверное, смысла говорить о том, сколько паники способна вызвать эмульсия, которую автовладелец может однажды обнаружить на крышке маслозаливной горловины, в расширительном бачке или прямо на щупе уровня моторного масла. Волнение понятно: устранение причины появления эмульсии на некоторых современных автомобилях по нынешним расценкам может обойтись дороже покупки старенького автомобиля, но без эмульсии. И всё же паниковать не стоит: иногда светлая странная субстанция на крышке горловины – это совсем не опасно.

О терминах

Что вообще такое – эта самая эмульсия? Совсем точное, но не очень понятное определение эмульсии звучит так: это дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде). Если сказать проще, то это такой продукт, который образуется в результате контакта несмешивающихся жидкостей. Например, воды и моторного масла. Одно в другом не то что растворить невозможно, их даже невозможно смешать, отчего вода в масле всегда будет в виде капель. Вот только размеры капель могут быть очень разными. Если вода отстоится, в поддоне может быть небольшая лужица (потому что вода тяжелее масла), а если мотор будет работать, капельки станут очень маленькими (то есть перейдут в дисперсную фазу), а их масса будет напоминать пену. Вот эту пену и называют эмульсией.

Вроде бы ничего хорошего в появлении эмульсии быть не может. Но это только на первый взгляд, а вот если разобраться в вопросе чуть поглубже, становится очевидным, что небольшой объем эмульсии в системе будет всегда.

Кругом вода

Первым делом надо ответить на вопрос: откуда в моторное масло может попасть вода? И самый очевидный ответ – из воздуха. В нём всегда есть влага, а система смазки не так герметична, как может показаться. Влага при снижении температуры образует конденсат, и в результате некоторая доля воды в масло попадает неизбежно. Вот только её объём там ничтожен, так что никакого вреда от неё нет. Однако увидеть её и впасть в панику иногда можно.

По большому счёту, небольшое количество налёта – это не совсем конденсат, как многие считают. Конденсат – это та самая вода, которая попадает в масло, а вот налёт – это всё-таки эмульсия. Но совершенно безвредная.

После пуска мотора масло начинает греться, это небольшое количество воды опять становится паром и пропадает. Поэтому непонятный налёт на крышке маслозаливной горловины (а он образуется обычно именно там) опасным считать нельзя. Главное, чтобы его не было на прогретом моторе и в расширительном бачке. А вот на масляном щупе он иногда может быть, но намного реже, чем на крышке горловины, и только после стоянки с холодным мотором и выше уровня масла. И в любом случае, если он на нём есть, желательно убедиться, что в образовании этой эмульсии не задействован второй источник воды – антифриз. То есть, нужно проверить чистоту антифриза и отсутствие пены в расширительном бачке. Причём есть смысл очень аккуратно открутить крышку расширительного бачка (не забывайте, что давление в системе охлаждения может превышать две атмосферы) и немного погазовать: никакие пузырей в бачке по время перегазовки быть не должно. Если они появляются, нужно искать серьёзные неисправности, о которых поговорим ниже.

Если ничего, кроме налёта на крышке горловины, обнаружить не удалось, переживать не стоит: это как раз тот случай, когда эмульсия неопасна, не сигнализирует о каких-то поломках и имеет вполне естественное происхождение.

Другое дело, если этой эмульсии много. Тут становится понятно, что вода в масло попала не только из воздуха.

Всё больше и больше

Вот когда действительно есть повод для паники, так это когда эмульсии много, и она есть не только на пробке маслозаливной горловины, но и в большом количестве на щупе и в расширительном бачке. Потому что второй источник воды для образования эмульсии – это антифриз. И тут речь уже может идти о смешивании масла и антифриза, что совершенно недопустимо. 

Способов взаимного попадания этих жидкостей друг в друга (строго говоря, это попадание нельзя называть смешиванием – это несмешивающиеся жидкости) достаточно много. Раньше чаще всего это происходило из-за выхода из строя прокладки головки блока цилиндров (например, из-за её прогара), но на машинах с большим пробегом причиной может быть и трещина гильзы цилиндра, а в случае перегрева – и нарушения геометрии головки блока. Последнее часто встречается на рядных «шестёрках» с длинной ГБЦ, но сейчас таких моторов практически нет, а со старыми моторами владельцы таких машин обычно могут разобраться сами (случайные люди старые БМВ и Мерседесы, скорее всего, сейчас уже не покупают).  

Часто причиной эмульсии может стать изношенная водяная помпа, но всё же это не самая распространённая причина образования эмульсии. На современных автомобилях в ней чаще всего виноваты теплообменники. Достаточно одной трещинки в прокладке или корпусе, чтобы антифриз стал попадать в масло. Или масло в антифриз – тут как повезёт.

Правда, тут стоит отдельно напомнить про гениальную идею многих инженеров (например, Volvo, Opel или Mitsubishi) поставить теплообменник автоматической коробки внутрь радиаторов системы охлаждения. Если он там успешно помрёт (а теплообменники делают это с завидной регулярностью), эмульсии в моторном масле не будет. В расширительном бачке – да, а вот вторая жидкость – это масло АКП. Поэтому ремонтировать придётся коробку, а не мотор, но вряд ли кому-то от этого будет намного легче.

Отдельно можно напомнить о том, что у некоторых автомобилей есть свои собственные рецепты приготовления эмульсии. Например, на некоторых немецких и японских дизелях форсунки стоят внутри ГБЦ и охлаждаются антифризом. И тут надо будет искать протечки стаканов и их прокладок, а это чрезвычайно увлекательное занятие.

Когда стоит паниковать, а когда нет?

Как я уже говорил, небольшой налёт на крышке горловины – это не страшно. Можно называть его эмульсией, можно конденсатом (если так вам будет спокойнее), но в любом случае это абсолютно нормальное явление и не повод съедать упаковку валидола. И даже небольшое количество налёта на щупе выше уровня масла – это тоже не повод паниковать.

А вот если масло стало похоже на майонез или взбитые, но очень грязные сливки, повод для беспокойства есть. И совсем верный признак скорой траты на ремонт – это наличие эмульсии в расширительном бачке и внезапно поваливший белый дым из выхлопной трубы (это в цилиндры просачивается антифриз и пытается там так сгореть).

Самое грустное, что откладывать ремонт в этом случае нельзя. Мотор никак не может ездить на эмульсии, ему требуется масло (желательно – свежее и чистое). Очень быстро можно угробить и вкладыши, и всё остальное: нет ни нормальной смазки, ни приличного охлаждения. Кроме того, возникают условия для образования кислотных соединений, что повлечёт за собой быстрое окисление некоторых металлических деталей. Сюда же надо добавить хронический перегрев, возможность задиров и все остальные последствия неисправностей систем смазки и охлаждения. Если всё это игнорировать, мотор закончит жизнь клином. В некоторых случаях – довольно быстро.

Простая замена масла и антифриза, понятное дело, ситуацию не спасёт – надо будет сначала устранить причину возникновения эмульсии, что без визита в сервис сделать обычно очень трудно или невозможно. Ну а уже после ремонта придётся очень тщательно промывать все системы, потому что простой заменой жидкостей ограничиваться не стоит: остатки эмульсии будут и в поддоне картера, и в масляных каналах, и в магистралях системы охлаждения. И их надо обязательно удалить.

практика

Новые статьи

Статьи / Интересно

5 причин покупать и не покупать Mitsubishi ASX I

Mitsubishi ASX трудно назвать всенародным любимцем, но в своё время его продавали в приличных объёмах, и он занимал треть в общем количестве купленных в России компактных кроссоверов. Оно и…

2309

2

0

25.06.2023

Статьи / Интересно

HKS, GReddy, 5Zigen и прочие из Need for Speed Underground: кто они и существуют ли сейчас

Серия игр Need for Speed – ветеран автогоночных игр, ведь её первая часть вышла еще в 1994 году, то есть почти тридцать лет назад! Однако настоящим хитом, перезапустившим серию, стала версия…

2337

1

1

24.06.2023

Статьи / Авто с пробегом

Mazda CX-5 I с пробегом: «алюминиевый пенопласт» блока, только 98 бензин и капризная подвеска

В первой части материала, посвященного кроссоверу Mazda CX-5 образца 2011 года, мы поговорили о коррозионной стойкости кузова, живучести салона и надежности электрики. Осталось разобраться,…

4587

7

0

21.06.2023

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв

Тест-драйв Geely Monjaro: лучше, чем Volvo?

В Китае этот полноразмерный кроссовер дебютировал еще два года назад под неблагозвучным для нашего уха именем Xingyue L и заводским индексом KX11. В России машину сертифицировали в 2022, и в…

16662

8

9

07.04.2023

Тест-драйвы / Тест-драйв

Наппа, блокировки и танковый разворот: тест-драйв внедорожника Tank 300

Горная Хакасия, массив Сундуки. Крутой подъем и колея с глубокими промоинами, ведущая на вершину. Кажется, будет трудно – ведь в каждой такой промоине автомобиль попадает на диагональное выв…

9979

14

4

02.03.2023

Тест-драйвы / Тест-драйв

Любовь по инструкции: тест-драйв ГАЗ Соболь NN

Соболь NN ждали долго. Появилась ГАЗель NEXT – а Соболя NEXT нет. Вышла ГАЗель NN – а Соболя NN не видно. Вроде и отличий между ГАЗелью и Соболем не так уж много, можно было бы построить его…

8167

1

1431

03.03.2023

Эмульсии воды в дизельном топливе и родственные системы

Сохранить цитату в файл

Формат:

Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Электронная почта:

(изменить)

Который день?

Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый рабочий день

Который день?

ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота

Формат отчета:

РезюмеРезюме (текст)АбстрактАбстракт (текст)PubMed

Отправить максимум:

1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

Полнотекстовые ссылки

Эльзевир Наука

Полнотекстовые ссылки

. 2006 16 ноября; 123-126: 231-9.

doi: 10.1016/j.cis.2006.05.004.

Epub 2006 27 июня.

Анна Лиф
¹
, Кристер Холмберг

принадлежность

• ¹ Технологический университет Чалмерса, прикладная химия поверхности, SE-412 96 Гетеборг, Швеция.

• PMID:

  16806033

• DOI:

  10.1016/j.cis.2006.05.004

Анна Лиф и др.

Adv Коллоидный интерфейс Sci.

2006 .

. 2006 16 ноября; 123-126: 231-9.

doi: 10.1016/j.cis.2006.05.004.

Epub 2006 27 июня.

Авторы

Анна Лиф
¹
, Кристер Холмберг

принадлежность

• ¹ Технологический университет Чалмерса, прикладная химия поверхности, SE-412 96 Гетеборг, Швеция.

• PMID:

  16806033

• DOI:

  10.1016/j.cis.2006.05.004

Абстрактный

Эмульсии вода-в-дизеле являются топливом для обычных дизельных двигателей. Преимущества эмульсионного топлива заключаются в снижении выбросов оксидов азота и твердых частиц, опасных для здоровья, а также в снижении расхода топлива за счет повышения полноты сгорания. Важным аспектом является то, что дизельные эмульсии можно использовать без модификации двигателя. В этом обзоре представлено влияние воды на выбросы и эффективность сгорания. В то время как выбросы оксидов азота и твердых частиц уменьшаются, выбросы углеводородов и монооксида углерода увеличиваются с увеличением содержания воды в эмульсии. Эффективность сгорания повышается, когда вода эмульгируется с дизельным топливом. Это следствие микровзрывов, способствующих распылению топлива. Обзор также охватывает родственные виды топлива, такие как эмульсии дизель-вода-дизель, т. е. двойные эмульсии, микроэмульсии вода-дизель и эмульсии вода-растительное масло, т. е. биодизельные эмульсии. Также включен краткий обзор других видов альтернативного топлива.

Похожие статьи

• Современные тенденции использования вододизельной эмульсии в качестве топлива.

  Яхая Хан М., Абдул Карим З.А., Хагос Ф.Ю., Азиз А.Р., Тан И.М.

  Яхая Хан М. и др.
  Журнал «Научный мир». 2014 20 января; 2014:527472. дои: 10.1155/2014/527472. Электронная коллекция 2014.
  Журнал «Научный мир». 2014.

  PMID: 24563631
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

• Экспериментальное исследование регулируемых и нерегулируемых выбросов дизельного двигателя, работающего на дизельном топливе со сверхнизким содержанием серы, смешанном с биодизельным топливом из отработанного кулинарного масла.

  Ди Ю, Чунг С.С., Хуан З.

  Ди Ю и др.
  Научная общая среда. 2009 1 января; 407 (2): 835-46. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.09.023. Epub 2008 22 октября.
  Научная общая среда. 2009.

  PMID: 18947856

• Анализ горения, характеристик и выбросов дизеля, работающего на водо-биодизельной эмульсии и нанодобавке.

  Веллайян С., Суббиа А., Чокалингам П.

  Веллайян С. и др.
  Environ Sci Pollut Res Int. 2018 ноября; 25 (33): 33478-33489. doi: 10.1007/s11356-018-3216-3. Epub 2018 28 сентября.
  Environ Sci Pollut Res Int. 2018.

  PMID: 30267344

• Характеристики сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия с турбонаддувом, работающем на нефтяном дизельном топливе и биодизельном топливе.

  Чанакчи М.

  Чанакчи М.
  Биоресурсная технология. 2007 г., апрель; 98(6):1167-75. doi: 10.1016/j.biortech.2006.05.024. Epub 2006 5 июля.
  Биоресурсная технология. 2007.

  PMID: 16822672

• Всесторонний обзор водоэмульгированного дизельного топлива: химический состав, характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов.

  Джхалани А., Шарма Д., Сони С.Л., Шарма П.К., Шарма С.

  Джхалани А. и др.
  Environ Sci Pollut Res Int. 2019 февраля; 26 (5): 4570-4587. doi: 10.1007/s11356-018-3958-y. Epub 2019 6 января.
  Environ Sci Pollut Res Int. 2019.

  PMID: 30612375

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Биотопливо из возобновляемых источников, потенциальный вариант для производства биодизеля.

  Неупане Д.

  Неупане Д.
  Биоинженерия (Базель). 2022, 25 декабря; 10(1):29. doi: 10.3390/bioengineering10010029.
  Биоинженерия (Базель). 2022.

  PMID: 36671601
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

• Отделение воды в дизельном топливе с использованием фильтрующего материала, содержащего капоковые волокна.

  Сонг Кью, Кан Дж, Тан М, Лян Ю.

  Сонг Кью и др.
  Материалы (Базель). 2020 11 июня; 13 (11): 2667. дои: 10.3390/ma13112667.
  Материалы (Базель). 2020.

  PMID: 32545347
  Бесплатная статья ЧВК.

• Подавление турбулентности и кавитации добавками солей четвертичного аммония.

  Насери Х., Трикетт К., Митроглу Н., Каратанассис И., Кукувинис П., Гавайзес М., Барбур Р., Даймонд Д., Роджерс С.Е., Сантини М., Ван Дж.

  Насери Х. и др.
  Научный представитель 2018 г. 16 мая; 8 (1): 7636. дои: 10.1038/s41598-018-25980-х.
  Научный представитель 2018.

  PMID: 29769595
  Бесплатная статья ЧВК.

• Современные тенденции использования вододизельной эмульсии в качестве топлива.

  Яхая Хан М., Абдул Карим З.А., Хагос Ф.Ю., Азиз А.Р., Тан И.М.

  Яхая Хан М. и др.
  Журнал «Научный мир». 2014 20 января; 2014:527472. дои: 10.1155/2014/527472. Электронная коллекция 2014.
  Журнал «Научный мир». 2014.

  PMID: 24563631
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

Полнотекстовые ссылки

Эльзевир Наука

Укажите

Формат:

ААД

АПА

МДА

НЛМ

Отправить по телефону

Вода при сгорании дизельного топлива

Вода при сгорании дизельного топлива

В. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Добавление воды в дизельный процесс снижает температуру сгорания и снижает выбросы NOx. Наиболее распространенными методами введения воды являются непосредственный впрыск в цилиндр, процесс, применяемый в некоторых судовых и стационарных дизельных двигателях, а также эмульсии вода-в-топливе. Эмульгированные топлива из-за повышенного перемешивания в диффузионном пламени дизельного топлива также могут быть эффективными для одновременного снижения выбросов ТЧ и NOx.

• Добавление воды в дизельный процесс
• Фумигация воды во впускном воздухе
• Прямой впрыск воды
• Топливные эмульсии
• Практические воплощения

Методы добавления воды

Добавление воды в процесс сжигания дизельного топлива является известным методом снижения выбросов NOx и, в некоторых реализациях, одновременного снижения выбросов NOx и твердых частиц. Сама идея введения воды в цилиндр дизельного двигателя может показаться спорной. В конце концов, инженеры позаботились о том, чтобы добиться прямо противоположного и защитить камеру сгорания от загрязнения водой, будь то топливо или водяной конденсат в охладителях впускного воздуха. Споры вокруг добавления воды основаны на наблюдении, что капли воды, ударяясь о стенки цилиндра, могут немедленно разрушить пленку смазочного масла. Однако эта опасность, хотя и вполне реальная, представляет собой исключительно жидкая вода. Когда вода испаряется, она больше не может воздействовать на пленку смазочного масла [603] . Таким образом, методы добавления воды, обеспечивающие невозможность контакта капель воды с поверхностью гильзы цилиндра, можно считать безвредными. Были высказаны дополнительные опасения, что повышенная концентрация водяного пара в цилиндре двигателя может привести к конденсации воды и/или серной кислоты, что приведет к проблемам с коррозией. По-видимому, и эти подозрения не оправдались, так как точка росы серной кислоты при очень высоком водотопливном соотношении 1:1 повышается только до 15°С [604] . Учитывая температуру сгорания дизельного топлива, конденсат в камере сгорания невозможен в любое время.

Как правило, воду можно вводить в процесс сгорания дизельного топлива одним из следующих способов:

• Эмульгированное топливо
• Впрыск воды в цилиндр
• Впрыск воды во впускной воздух

Эти методы схематично показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 . Методы добавления воды

Эмульсия представляет собой систему, состоящую из двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых тонко диспергирована в другой. Во всех имеющих практическое значение эмульсиях вода/дизельное топливо вода диспергируется в виде мелких капель в сплошной фазе дизельного топлива. Этот тип эмульсии, схематично показанный на рис. 2, часто называют эмульсией «вода в топливе». В противоположной конфигурации, когда топливо диспергировано в непрерывной водной фазе, вероятность контакта воды с поверхностью гильзы цилиндра и другими металлическими частями будет гораздо выше, что приведет к коррозии и проблемам с двигателем.

Рисунок 2 . Эмульсия воды в топливе

На практике работа двигателя на водотопливной эмульсии позволяет снизить выбросы NOx примерно на 50%, при этом требуемое количество воды составляет около одного процента на каждый процент снижения содержания NOx [603] . Ограничивающим фактором для водных эмульсий является пропускная способность системы впрыска. Если эмульсии должны использоваться без модификации двигателя (например, для замены обычного топлива в существующих двигателях), максимальное количество воды и степень снижения NOx ограничиваются примерно 10-20%. Даже в этом случае двигатель может не достичь своей номинальной мощности, работая в несколько сниженных условиях.

Эмульсии отличаются от других способов введения воды тем, что вода, встраиваясь в сами капли распыления топлива, вводится непосредственно в зону пламени горения, где образуются выбросы. В дополнение к преимуществам NOx, которые во всех методах объясняются прежде всего снижением температуры горения за счет воды, эмульсии приводят к улучшенному распылению и перемешиванию топливной струи. Улучшенное перемешивание, распространяющееся по всему диффузионному факелу, может привести к значительному сокращению выбросов ТЧ. В результате водотопливные эмульсии являются одной из редких стратегий контроля выбросов дизельных двигателей, которые могут одновременно снижать выбросы NOx и твердых частиц без или с небольшим снижением расхода топлива. Сокращение выбросов ТЧ с помощью эмульсий еще не исследовано так тщательно, как сокращение выбросов NOx. Тем не менее, как будет показано ниже, достижимая эффективность сокращения ТЧ более чем в два раза превышает уровень снижения NOx.

Впрыск воды в цилиндр требует отдельной, полностью независимой системы впрыска, желательно с электронным управлением. Этот метод дает возможность впрыскивать очень большое количество воды без необходимости снижения мощности двигателя. Эта система также позволяет включать и выключать впрыск воды по мере необходимости, не влияя на надежность двигателя. Прямой впрыск воды необходимо тщательно оптимизировать с точки зрения времени впрыска, расхода воды, выбросов и других параметров. Эта гибкость в оптимизации параметров позволяет добиться сокращения выбросов NOx аналогично тому, которое наблюдается в эмульсионных системах, несмотря на то, что вода не вводится непосредственно в зону пламени дизельного топлива как неотъемлемая часть распыления. Однако сокращение выбросов ТЧ, если таковое имеется, не соответствует таковому при использовании эмульгированного топлива. Сложная разработка, необходимая для систем впрыска воды в различных типах двигателей, делает этот подход подходящим для OEM, а не для модернизации.

Фумигация , означающая введение воды во всасываемый воздух, является самым простым методом добавления воды. Этот метод предлагает очень небольшой контроль над параметрами закачки, такими как время или пространственные координаты. По этой причине наблюдаемое снижение NOx, как правило, ниже, чем при использовании эмульсий или прямого впрыска. Фумигация обычно снижает выбросы NOx на 10 % на каждые 20 % добавления воды к топливу [603] .

Если фумигированная вода не полностью испарится во всасываемом воздухе, она попадет на стенки цилиндров, что приведет к разрушению пленки смазочного масла и повреждению двигателя. Более безопасным подходом является окуривание водяным паром, а не жидкостью. Водяной пар может быть получен с использованием отработанного тепла двигателя, например, из выхлопных газов и/или из сжатого наддувочного воздуха. Другой возможностью является использование пара, который может быть доступен в некоторых стационарных двигателях.

Независимо от метода добавления воды необходимо учитывать логистику обеспечения подачи воды. Использование эмульгаторов позволяет приготовить эмульсии, которые могут оставаться стабильными в течение нескольких дней или даже недель. В этом случае автомобили могут просто заправляться эмульсией вместо обычного топлива. Такое применение эмульсий, очевидно, ограничивается парками транспортных средств, которые централизованно заправляются топливом из одного объекта, где будет готовиться эмульсия.