С бензина – на мазут или газ и обратно. Ваш автомобиль поедет на любом топливе

Учёные и студенты СибАДИ продолжают удивлять. Благодаря им научная мысль в вузе работает системно и безотказно, так же безотказно, как поршневой двигатель, оснащённый созданной ими универсальной топливной системой.

Накануне студенты вуза представили на акселераторе сразу четыре проекта, выполненных под руководством Александра Иванова, кандидата технических наук, доцента кафедры «Автоматизация и энергетическое машиностроение», руководителя направления «Энергетическое машиностроение». Две разработки вышли в финал. Одна из них – универсальная система питания для поршневых двигателей.

Разработчики заявляют: если заменить или модернизировать существующий двигатель на универсальную систему питания, автомобиль будет работать на любом виде топлива (газ, бензин, дизельное топливо), а также на обеднённых смесях. При этом расход сократится минимум на 15% и существенно снизится выхлопной шлейф транспорта.

Руководитель студенческого проекта «двигает» эту тему уже давно, патент на универсальную систему получен почти 10 лет назад. До тех пор, пока эта новация не запущена в массовое потребление, над ней продолжают работать, параллельно стимулируя исследовательский интерес студентов.

Почти безотходная технология

– Александр Леонидович, насколько актуальна и востребована эта тема?

– Ценность работы как раз в том, что каждый автовладелец, у кого есть такая система, может заливать в бак любое топливо. В принципе у нас на заправках есть то топливо, которое и требуется конечному потребителю. Но в ряде случаев, особенно для производственных предприятий, важно, чтобы энергетические установки на базе поршневых двигателей могли использовать топливо, которое под рукой, которое здесь и сейчас есть на предприятии. Как правило, это то, которое у них используется как побочный продукт и зачастую просто выбрасывается. Особенно это актуально для предприятий нефтегазовой отрасли, которые добывают топливо, с одной стороны, то есть нефть и сопутствующие продукты, но, с другой стороны, не могут использовать то, что они добывают из скважины, потому что обычные двигатели не приспособлены для этого топлива. Это так называемый попутный нефтяной газ, а также нефть с большим содержанием лёгких фракций, близких по составу к бензинам и дизельному топливу. Его нельзя использовать на стандартных двигателях, поскольку они выходят из строя. Поэтому, несмотря на то, что на таких предприятиях огромное количество этого нефтепродукта, они вынуждены доставлять с большой земли огромное количество стандартного топлива, и зачастую доставка стоит больше, чем само топливо. Кроме того, его необходимо где-то хранить. Учитывая энергозатраты предприятий, получается, что затраты на саму работу энергетических установок достаточно большие.

Уменьшить эти затраты до нулевого значения как раз и помогает наша универсальная система питания, которая может работать на попутных природных газах и других нефтепродуктах без ущерба для двигателя, без снижения его надёжности и ресурса. Эта тема актуальна и для промышленных предприятий, которые используют то топливо, которое имеется в их районе. Я имею в виду предприятия где-то в удалённой местности, куда завозится ограниченная спецификация топлива.

Вторая жизнь двигателя

Кроме того, универсальная система питания – это подспорье для тех автомобилей, которые выпущены более 15–20 лет назад. К сожалению, база ГАИ свидетельствует о том, что количество автомобилей возрастом больше 20 лет составляет чуть ли не 50% от общего числа. А если это автомобили иностранного производства, то, естественно, сегодня для них просто нет запасных частей. Восстановление системы питания очень дорого, зачастую соизмеримо со стоимостью самого автомобиля.

Повторюсь, наша система может использоваться практически на любом двигателе: бензиновом, дизельном. Она устанавливается либо вместо свечи зажигания у бензиновых двигателей, либо вместо форсунки у дизельных двигателей. Причём ей не требуется топливный насос высокого давления, который является камнем преткновения у дизельных двигателей. И таким образом двигатель получает вторую жизнь, а вместе с ним и автомобиль. Учитывая, что стоимость двигателя составляет примерно половину стоимости автомобиля, особенно грузового, то, конечно, эта тема достаточно актуальна и востребована. Как для предприятий нефтегазовой отрасли, так и для пользователей автомобилей, у которых система питания уже вышла из строя, восстановить её либо очень дорого, либо вообще не представляется возможным.

Можно, конечно, приобрести новый автомобиль без всех этих проблем. Но, возвращаясь к показателю в 50% транспорта с большим сроком эксплуатации и учитывая, что стоимость нашей системы не такая уж и высокая – примерно в 4–5 раз ниже, чем стоимость топливной аппаратуры, а также принимая во внимание ситуацию, когда ресурс самого автомобиля ещё достаточно приемлем для пользователя, можно говорить о высокой востребованности и актуальности проекта.

– Как она работает и каков её эксплуатационный КПД?

– Здесь используется принцип предварительной подготовки топлива до того, как оно попадёт в камеру сгорания двигателя. То есть благодаря этой установке активируются те процессы, которые очень важны для эффективного и полного сгорания топлива, протекающие в реальном двигателе за тысячные доли секунды. У нас появляется возможность заранее смешать топливо с воздухом для того, чтобы сгорание произошло полностью, за счёт чего повышаются и КПД, и экономичность двигателя, а также экологичность отработавших газов. Топливо успевает испариться, смешаться с воздухом, сдать гомогенную топливную смесь, которая в итоге полностью сгорает. В отличие от реальных двигателей, в которых топливо не успевает полностью смешаться с воздухом и, как правило, часть его выбрасывается с отработавшими газами.

Высокая конкурентоспособность

– Насколько конкурентоспособна эта разработка? В чём её преимущество в сравнении с аналогами (если они есть)?

– Основной конкурент – технологии с использованием природного газа метана, которого тоже очень много, поскольку он также является побочным продуктом при нефтепроизводстве. Используя метан, очень просто получить гомогенную смесь, однородную по составу, которая может полностью сгореть с очень высокими экологическими показателями. Но огромный минус метана – в свободном виде он находится в газообразном состоянии, и для того, чтобы его можно было использовать, необходимо его сжимать до огромного давления и хранить в топливных баллонах огромной прочности и достаточно большой массы. Кроме того, необходимо строить специальные газозаправочные станции, чтобы заправлять его в эти баллоны с высоким давлением.

И самое главное – газ очень быстро расходуется и его требуется часто дозаправлять в топливные баллоны. В результате свободный пробег автомобиля небольшой – 100–150 км, соответственно, автомобиль привязан к подобным заправкам. Например, у нас в Омске, насколько я знаю, всего три метановых заправки. И пока автомобиль доедет до этой заправки, пока доедет до своего маршрута, зачастую он потратит уже половину этого топлива. Так что потребительские перспективы и конкурентоспособность такой системы тоже достаточно высоки.

Среда для самореализации

– Александр Леонидович, как вы оцениваете исследовательский потенциал своих учеников? Можно ли говорить о росте интереса современных студентов к проектной и изобретательской деятельности?

– К сожалению, это отдельная и большая работа – раскачать студентов, чтобы они завелись и были готовы отдать часть своего личного времени исследованиям. Студенты к нам приходят в таком возрасте, когда, с одной стороны, у них уже куча своих личных интересов где-то на стороне, помимо института. С другой стороны, они всё-таки где-то глубоко в душе осознают, что пришли в институт за знаниями и навыками, которые им пригодятся в дальнейшей трудовой деятельности, а самое главное – в дальнейшей жизни.

Те, кто не заглядывает так далеко, не проявляют интерес ни к научной, ни к практической деятельности, они живут сегодняшним днём. Не знаю, может быть, это недоработка школы, может быть, семьи. Но у многих студентов, подытожу, отсутствует мотивация к обучению, к приобретению компетенций, которые потребуются работодателю, либо когда начнут организовывать своё дело.

В принципе, потому что они пока не осознают, чего хотят. Но когда с ними начинаешь разговаривать о научной, проектной, изобретательской деятельности, ставить перед ними простейшие технические задачи, которые можно решить, имея определённые технические познания, в том числе по спецпредметам, которые им предстоит изучить, ситуация меняется. Они понимают, что задача, которая для них вначале казалась совсем непонятной, оказывается интересна и актуальна. Они начинают разбираться в вопросе, и тогда они цепляются, заводятся, в глазах появляются искорки, они видят, что смогут это решить, потому что понимают и немножечко уже представляют ход решения этой задачи. А если они понимают, что делают, то, соответственно, у них появляется интерес к этой практической работе, к проектной и изобретательской деятельности.

К счастью, есть и те, кто приходит достаточно заинтересованным и мотивированным к дальнейшему обучению. В любой группе обязательно процентов 20 студентов сразу проявляют интерес и готовы тратить своё личное время на то, чтобы участвовать в научно-исследовательской, проектной и просто практической работе в лабораториях кафедры. Благо у нас на кафедре более 10 лабораторий и более 15 стендов, полноразмерных двигателей, где мы проводим испытания.

Ну и в заключение скажу, что в процессе вузовской подготовки студенты изучают достаточно сложные дисциплины. Например, у наших студентов направления «Энергетическое машиностроение» – это теория двигателя, компьютерное моделирование, конструирование энергоустановок и многое другое. И освоить их можно, только решая практические прикладные задачи. Поэтому мы со студентами разрабатываем новые двигатели, системы питания, когенерационные установки.

И акселератор, в котором проходили обучение наши передовые студенты, как раз учит их, как можно практически реализовать эти разработки, довести их до конечного продукта и до конечного потребителя. Вместе с наставниками акселератора они изучают целевой рынок, рассчитывают финансовую модель и многое другое. Таким образом акселератор помогает молодым специалистам, студентам реализовать себя в непростых современных условиях. В идеале – через создание собственного успешного предприятия. Осознав это, студенты чувствуют себя достаточно мотивированными. И с интересом и желанием тратят своё личное время на изучение каких-то материалов и реализацию собственных задумок. Это очень полезно и для них, и для нашего общества.

Беседовала: Марина Неупокоева

Фото: предоставлены героем публикации