Možno to znie zvláštne, ale malé množstvo vody môže pomôcť dieselovému motoru spaľovať palivo čistejšie. Vedci sa už dlhší čas zaoberajú typom paliva, v ktorom je voda rozptýlená priamo v nafte. Nejde pritom o vodu v nádrži, ktorá by motor poškodila, ale o špeciálne pripravenú zmes nazývanú emulzia vody v nafte.

V takomto palive sa nachádzajú mikroskopické kvapky vody rozptýlené v nafte. Aby sa voda s palivom nerozdelila späť na dve vrstvy, používajú sa stabilizačné látky, ktoré udržujú kvapky vody rovnomerne rozptýlené.

Na prvý pohľad to môže pôsobiť ako zlý nápad. Voda a spaľovací motor si väčšina vodičov spája skôr s poruchou než s riešením emisií. Vo valci však môže voda spustiť fyzikálny jav, ktorý zmení spôsob, akým sa palivo spaľuje, upozorňujú výskumníci z Federal University of Technology Owerri.

Vo valci nastane malá explózia, ktorá roztrhne kvapku paliva

Keď sa takáto zmes dostane do spaľovacieho priestoru, kvapka nafty v sebe stále obsahuje aj malú kvapku vody. Vo valci pritom panujú extrémne podmienky. Tlak je tu mnohonásobne vyšší než atmosférický a teplota môže presiahnuť aj dvetisíc stupňov Celzia.

V takom prostredí sa voda zmení na paru prakticky okamžite. Pri tejto zmene však dramaticky zväčší svoj objem. Para sa začne rozpínať tak rýchlo, že kvapku paliva doslova roztrhne.

Tento jav sa označuje ako mikroexplózia. Kvapka paliva sa rozpadne na množstvo menších kvapiek a palivo sa v spaľovacom priestore rozptýli oveľa jemnejšie.

Menšie kvapky majú väčší povrch a dokážu sa lepšie premiešať so vzduchom. Spaľovanie potom prebieha rovnomernejšie a väčšia časť paliva sa dokáže spáliť.

Voda vo valci zároveň znižuje teplotu spaľovania

Voda zohráva ešte jednu dôležitú úlohu. Keď sa mení na paru, spotrebuje veľké množstvo tepla. Časť energie zo spaľovania sa tak využije práve na odparenie vody. Výsledkom je nižšia maximálna teplota spaľovania. To je dôležité najmä preto, že oxidy dusíka vznikajú práve pri veľmi vysokých teplotách.

Ak teplota vo valci klesne, reakcie medzi dusíkom a kyslíkom prebiehajú pomalšie a motor vytvorí menej škodlivých plynov. Niektoré experimenty naznačujú, že emulzia vody v nafte môže znížiť ich množstvo až o desiatky percent.

Rovnomernejšie spaľovanie znamená menej sadzí

Sadze v dieselovom motore vznikajú najmä v miestach, kde sa palivo nestihne dobre premiešať so vzduchom. V takých zónach je veľa paliva, ale málo kyslíka, takže spaľovanie nie je úplné.

Keď sa však kvapka paliva rozpadne na množstvo menších častí, palivo sa v spaľovacom priestore rozptýli oveľa rovnomernejšie. Menšie kvapky sa ľahšie stretnú s kyslíkom a spaľovanie prebehne kompletnejšie.

Vo valci tak zostane menej nespáleného uhlíka, ktorý by sa inak premenil na sadze. Niektoré testy ukazujú, že množstvo pevných častíc môže pri takomto palive výrazne klesnúť.

Motor môže z rovnakého paliva využiť viac energie

Ak sa palivo vo valci spáli rovnomernejšie, väčšia časť energie zo spaľovania sa využije na pohyb piestu. Menej energie sa stratí vo forme nespáleného paliva alebo sadzí.

Neznamená to, že by motor získal výrazne vyšší výkon. Niektoré experimenty však naznačujú, že motor môže z rovnakého množstva paliva využiť o niečo viac energie, pretože spaľovanie prebehne efektívnejšie.

Najväčší problém je udržať vodu a naftu zmiešané

Najväčšou technickou výzvou tejto zmesi nie je samotné spaľovanie, ale stabilita paliva. Voda a nafta sa prirodzene nemiešajú. Ak by si ich nalial do jednej nádoby, voda by po chvíli klesla na dno.

Preto sa do paliva pridávajú stabilizačné látky, ktoré udržujú mikroskopické kvapky vody rozptýlené v nafte. Vďaka nim sa kvapky nespoja do väčších a zmes zostáva stabilná. Ak je však zloženie nesprávne, voda sa môže začať postupne oddeľovať a palivo stratí svoje vlastnosti.

Otázkou zostáva vplyv na palivový systém

Aj keď výsledky vyzerajú zaujímavo, zostáva tu ešte jedna dôležitá otázka. Moderné dieselové motory používajú veľmi presné vstrekovanie paliva. V systéme common rail môže tlak presiahnuť aj dve tisíc barov.

Čerpadlá a vstrekovače pracujú s extrémne malými toleranciami. Voda pritom v palivových systémoch zvyčajne nie je vítaná, pretože môže podporovať koróziu alebo urýchliť opotrebenie niektorých dielov.

Preto bude dôležité zistiť, ako sa takéto palivo správa pri dlhodobej prevádzke a či nemá negatívny vplyv na palivové čerpadlá alebo vstrekovače.

Ak by sa však ukázalo, že palivový systém zvládne takúto zmes bez problémov, mohlo by ísť o spôsob, ako znížiť emisie dieselových motorov bez zásadných úprav ich konštrukcie. Zmena by sa totiž odohrávala priamo vo valci motora, kde mikroexplózia kvapky paliva mení spôsob, akým sa nafta spaľuje.