С момента появления первых двигателей внутреннего сгорания человечество озабочено вопросом обеспечения их топливом. 

Проблема значительно усугубилась с XX века, который по праву называют «веком моторов», и в настоящее время, пожалуй, невозможно даже представить мир без двигателей внутреннего сгорания — хотя, справедливости ради, попытки делаются, и все мы их видим: те же самые электрические двигатели, с водородным топливом (и не только). 

Тем не менее и по сей день учёные в значительной степени озабочены вопросом видов моторного топлива, пытаясь разработать их наиболее эффективный в работе, и в то же время, наиболее простой в получении вариант. 

К настоящему моменту наработан целый ряд подходов, позволяющих решить этот вопрос множеством способов, и всё время появляются какие-то новые… 

Вопрос этот, кроме всего прочего, имеет ещё и практическую сторону, можно сказать, для каждого человека: тот, кто разработал бы наиболее эффективный способ производства моторного топлива, смог бы создать поразительный «стартап», объём потенциальных потребителей продукта которого — практически каждый человек! 

И даже те, кто не пользуется автомобилем непосредственно, — они тоже используют плоды цивилизации, так или иначе на разных этапах перевезённые с помощью автотранспорта! 

Исходя из всего вышесказанного, в этой статье мы обзорно изучим некоторые интересные, на мой взгляд, моменты и потенциальные возможности в этой области…

До начала нашего рассмотрения, наверное, имеет смысл ещё раз кратенько вспомнить некоторые ключевые аспекты касательно двигателей внутреннего сгорания, где основным из них является — хорошо представлять себе их типологию и особенности (это может дать пищу для размышлений и новые идеи для апгрейдов, в том числе)!

В ходе своего исторического развития двигатели прошли большой путь, по большому счёту разделившись на 3 типа, если рассматривать с точки зрения применяемого топлива:

• Использующие лёгкие фракции нефти и иные виды легко испаряемого топлива (например, сжиженный газ) — степень сжатия рабочей смеси относительно малая, зажигание происходит с помощью искры.

• Использующие тяжёлые маслянистые фракции нефти — высокая степень сжатия, зажигание происходит от высокой температуры, выросшей от сжатия.

• Гибридные варианты (например, работающие на смеси дизельного топлива и природного газа с целью экономии первого, где такая экономия может достигать 60%).

По типу цикла все эти двигатели могут быть выполнены, как реализующие «двухтактный цикл» — то есть, где весь рабочий цикл полностью завершается за один оборот вала двигателя, или за два хода поршня, в ходе которых последовательно реализуется ряд этапов (продувка — сжатие — воспламенение — полезная работа):

Или, как реализующие «четырёхтактный цикл», где весь рабочий цикл завершается за два оборота вала двигателя, или за четыре хода поршня, в ходе которого реализуется также ряд этапов (впуск — сжатие — полезная работа — выпуск):

Глядя на анимацию картинок выше этих двух типов двигателей, логично было бы предположить, что двухтактный двигатель будет мощнее (если сравнивать равные объёмы) четырёхтактного — в два раза, так как сжигание новой порции топлива происходит при каждом обороте вала.

Однако на практике не всё так хорошо, и их различие в мощностях составляет приблизительно 1,5..1,7 раза. Это обуславливается тем, что двухтактный двигатель гораздо хуже продувается от продуктов сгорания, чем четырёхтактный — из-за того, что в нём в качестве средства продувки используется свежая порция смеси, и в результате она частично улетает в выхлоп, не участвуя в процессе сгорания!

Двухтактные двигатели часто используются из-за своей повышенной мощности в малой садовой технике (бензопилы, триммеры для газонов и т. д.) — то, если вы являетесь владельцем чего-то подобного, вы могли замечать, что при только что заведённом двигателе, особенно когда он ещё не прогрелся, из глушителя может капать непрогоревшая смесь. Это не является дефектом и всего лишь «родовая» особенность этого типа двигателя. 

Впрочем, эта проблема практически полностью уходит на нет (капли из глушителя) по мере прогрева двигателя — глушитель также нагревается, и эта смесь просто-напросто испаряется в нём.

В противовес двухтактному, четырёхтактный двигатель очень хорошо продувается, так как в нём средством вытеснения сгоревших газов выступает сам поршень, надёжно выдавливая их наружу полностью. 

Однако, ввиду того что сжигание топлива происходит не на каждый оборот вала, этот двигатель слабее (в те же самые 1,5–1,7 раза примерно), хотя и считается более экологичным — так как не происходит выброса свежей топливной смеси в атмосферу.

Ещё один любопытный момент мы можем заметить, если приглядимся к анимации двухтактного двигателя выше — он имеет выпускное(ые) окно, расположенное значительно выше того расстояния, на которое потенциально может сместиться поршень. 

То есть сгоревшие газы отрабатывают не полностью и выбрасываются раньше, чем могли бы «ещё послужить полезному делу»! :-) 

И именно поэтому четырёхтактный двигатель считается более экономичным, чем двухтактный — помимо отсутствия выброса смеси в атмосферу, в нём расширяющиеся газы отрабатывают полностью, сдвигая поршень на максимально возможное расстояние вниз…

Все наиболее широко известные двигатели внутреннего сгорания поршневого типа могут быть собраны по описанным выше двум схемам: двухтактной или четырёхтактной.

Это утверждение требует некоторого пояснения, так как, наверняка, у вас сразу возникло недоумение: «Как так-то, а как же дизельный двигатель — он что, тоже двухтактный может быть?! Это же не мотоцикл какой-нибудь…». 

Тем не менее это утверждение вполне корректно, и наиболее ярким его подтверждением является существование такого широко известного механизма, как дизель-молот: тяжёлый груз поднимается наверх по специальным направляющим, после чего сбрасывается вниз, где, в ходе своего движения, он попутно распыляет (так было в старых конструкциях) жидкое дизельное топливо или получает его в распылённом виде (с помощью форсунок, так делается в новых конструкциях), затем сжимает до высоких значений, вследствие чего происходит самовоспламенение смеси из-за повышения температуры выше точки вспышки смеси. 

Вспышка смеси создаёт импульс силы*, направленный одновременно как вниз (например, для забивания сваи), так и вверх (подбрасывает головку дизель-молота по направляющим, и цикл повторяется снова):

*Если мы навскидку возьмём любой из ныне существующих дизель-молотов, например, даже такой, то мы там увидим, что масса ударной части составляет 1,8 тонны, и если даже грубо посчитать создаваемое усилие в тоннах, в момент вспышки, то оно будет измеряться сотнями тонн. Неплохо…

Интересно, что мощные судовые дизельные двигатели размером с дом — тоже создают по двухтактной схеме с целью сохранения большой мощности на валу из-за относительно малых рабочих оборотов (102 об/мин):

Занятно, что огнестрельное оружие по своей сути тоже представляет собой двигатель, и, причём, двухтактный (правда, «поршень» улетает куда глаза глядят… Но кого это волнует? :-) ).

Завершая наше краткое рассмотрение типологии двигателей, хотел бы отметить и ещё одно любопытное ответвление в них, которое лично мне нравится своей нестандартной задумкой (и которая, тем не менее, работала!): «калоризаторный» (или «нефтяной») двигатель (на картинке ниже: 1 — нагреваемая (калильная) головка, 2 — цилиндр, 3 — поршень, 4 — картер):

Суть идеи таких двигателей заключалась в том, что они могли работать практически на любом жидком сгораемом топливе — вплоть до отработанного масла и нефти. Для нормального процесса работы, предварительно, калильная головка нагревалась внешним источником огня — паяльной лампой, факелом, древесными углями и т. д.

В дальнейшем, после запуска, нагрев калильной головки поддерживался самостоятельно, подпитываясь теплом двигателя.

В результате при попытке запуска топливо поступало в эту головку, моментально испарялось от высокой температуры, и уже это испарённое топливо затем использовалось в работе двигателя. 

Таким образом, мы здесь видим достаточно простое устройство, которое может работать практически на любом топливе, и весьма надёжно...

Правда, этот тип конструкции страдает и своими недостатками: низкая удельная мощность, потребность в большом маховике, потребность в предварительном нагреве калоризаторной головки и ряд других.

Любопытно, что в прошлом существовали светильники для помещений, где в качестве топлива использовался твёрдый парафин, испаряемый самим теплом лампы (забыл, как называется), так что даже твёрдое топливо может быть потенциально использовано в двигателях (теоретически, при желании)!

Итак, после нашего рассмотрения двигателей зададимся вопросом: а в чём заключается суть двигателей внутреннего сгорания? А суть их заключается в том — что это тепловые машины, которые тем более эффективны, чем более высокотемпературное топливо они могут использовать!

Проще говоря, чем с большей температурой может сгорать топливо в цилиндре, тем сильнее расширяются газы и тем сильнее они давят на поршень, а сам двигатель при этом развивает относительно большую мощность! Всё просто…

Понимание этого вопроса подсказывает нам и нужные направления движения (в целом, если смотреть сверху на этот процесс), так как конкретные конструкции двигателя — это всего лишь частности, а всё же основная суть — это работа с, возможно, более высокой температурой!

Кроме того, мы узнали, что в качестве топлива может использоваться очень широкий круг топлива — от относительно густых (тяжёлые фракции нефти, сама нефть, масло, дизельное топливо) до лёгких фракций нефти и газов (бензин, природный газ и т. д.)

А теперь и ещё один интересный момент, который не сразу бросается в глаза, и о котором обычно мало кто думает: если мы сравним по плотности между собой два наиболее распространённых вида топлива — бензин и дизельное топливо, то мы увидим, что последнее существенно превосходит по плотности бензин. Другими словами, в одном и том же объёме, в случае дизельного топлива, банально содержится значительно больше вещества, и, таким образом, мощность дизельных двигателей обуславливается не только их конструкцией, но и тем, что за единицу времени в них просто сгорает больше вещества, развивая большее давление в цилиндре! Вот и весь секрет…

Кстати говоря, могу ошибаться, но, похоже, что исходя из тех же соображений — повышения плотности с целью создать высокоэнергетичное топливо, — в СССР был разработан «синтин», углеводородное топливо, сходное с керосином, однако с более высокой плотностью (0,81 г/см³ у керосина против 0,851 г/см³ у синтина).

А теперь вернёмся обратно к температуре…

Многие знают (а кто-то просто слышал), что в качестве альтернатив стандартному бензину и дизельному топливу могут применяться некоторые другие соединения, например, этиловый спирт, метиловый спирт или даже водород.

Попробуем прикинуть по способности к теплогенерации, какие здесь возможности имеются — для чего, соответственно, сравним их теплотворности между собой, в результате чего у нас получится следующая картина:

• Водород: 120,9 МДж/кг.

• Бензин: 44,4 МДж/кг.

• Дизельное топливо: 42,6 МДж/кг.

• Этиловый спирт: 30 МДж/кг.

• Метиловый спирт: 22,7 МДж/кг.

Глядя на это, сразу становится понятно, почему в разные годы, в разных странах, делались и делаются попытки перевести двигатели внутреннего сгорания на спирты, но результат получается «скорее нет, чем да — и то вынужденно, по бедности»: как мы видим, теплотворность спиртов оставляет желать лучшего…

Тем не менее кое-кто, например, Бразилия, обеспечивает с помощью спирта 40% своей потребности в автомобильном топливе!

А вот водород выглядит вполне себе перспективным, превосходя многие виды соединений!

Однако все мы знаем, что с ним существуют известные проблемы хранения, транспортировки и использования, которые, впрочем, рядом способов решаются.

Тем не менее, есть и другие весьма интересные альтернативные способы питания двигателей!

Скажем, мне в своё время приходилось видеть на известном видеохостинге массу роликов, где обычные люди (не учёные из лабораторий!) запускали небольшие двухтактные двигатели, например, установленные на бензопилы, — подавая в них бензин и воду!

Причём ещё тогда меня удивило то, что эти двигатели вполне себе уверенно работали — не еле-еле, норовя заглохнуть, а прямо нормально так, разгоняясь до хороших оборотов!

В ходе изучения этого вопроса мне удалось выяснить, что этот «лайфхак» далеко не новый: ещё во времена Великой Отечественной войны целый ряд немецких и американских самолётов использовали специальную смесь (MW 50), состоящую из 50% метанола и 50% воды, которая распылялась во впускной воздушный коллектор двигателя — это позволяло устранить детонацию, так как охлаждало двигатель, и поэтому он выдерживал большие степени сжатия топлива. Таким образом, этот подход был направлен не на экономию бензина, а на повышение мощности, где эффект был весьма значительным: до 500 л. с. сверх обычной мощности двигателя — известны примеры, когда двигатель на 1600 л. с. развивал мощность в более чем 2000 л. с.!

Не затух этот подход и с окончанием войны — и в настоящее время подобный подход применяется в легковых двигателях автомобилей таких марок, как, например, Saab, BMW, позволяя увеличить мощность двигателя на 20–50 л. с.*

*То есть мы здесь видим очень интересную возможность, как можно подойти к вопросу экономии топлива с неожиданной стороны: да, это не альтернативное топливо как таковое, здесь используется тот же самый бензин, однако за счёт того, что двигатель стал мощнее (при том же рабочем объёме) — его можно крутить до меньших оборотов! То есть экономить бензин! ;-)

Тоже любопытный вариант для осмысления…

По крайней мере, как говорят некоторые доступные данные, такой подход позволяет сэкономить до 13% топлива! 

Как мы видели выше, увеличение плотности подаваемого топлива, позволяет за единицу времени сжигать больше вещества, создавая большее давление в цилиндре.

Очень интересно, что, пытаясь каким-то образом проапгрейдить само топливо, экспериментаторы обычно забывают про вторую необходимую компоненту: атмосферный воздух!

Тем более, что сама мысль, на первый взгляд, верная: ведь существует целая индустрия по производству приспособлений для турбонаддува! 

В теории, что можно было бы ещё проделать… не догадались? :-) Озонировать впускаемый в двигатель воздух, мощным озонатором! О_о 

Зачем? А всё из тех же соображений, что и манипуляции с топливом: потому что озон (то бишь O₃) — лучше, из-за его большего количества в единице объёма, при сжигании топлива, чем кислород (O₂)!

По крайней мере, мне тут удалось найти кое-какой патент, автор которого заявляет (уж не знаю, насколько это правда), что добавление озона позволяет увеличить топливную эффективность вплоть до 50%, и, как он утверждает, — его персональные эмпирические (то бишь, проверенные на практике) данные свидетельствуют о том, что озонатор, работающий на частоте в 200 Гц, позволяет увеличить пробег автомобиля на 20%, от того же количества топлива… Не верю, но информация такая, как мы видим, есть. Что, в принципе, заставляет задуматься… :-) 

Подытоживая, хотел бы сказать, что, на самом деле, рассматриваемая тема настолько велика, что не поместится и в 10 статей! :-)  

Так как даже обычная бытовая логика подсказывает, что можно было бы попробовать интересные «лайфхаки» — увеличивать плотность бензина (растворяя в нём разнообразные горючие вещества) + одновременно увеличивать плотность воздуха (озон) + увеличивать его нагнетание со степенью сжатия, с одновременной закачкой воды…  

В общем, много что можно сделать, и кое-какую информацию на этот счёт мне удалось найти :-) Но пробовать вышеперечисленное не советую, так как это всего лишь предположения, требующие более глубокого изучения… 

Тем не менее, тема весьма интересна и, потенциально может быть «весьма занятным чтивом на ночь» (как минимум) — так как многие инженеры работали в этой области и наработки измеряются количеством, которое даже прочитать трудно… 

P.S. Да, забыл — температуру горения можно ещё поднять, раз уж у нас тепловой двигатель! По крайней мере, насколько это позволяет конструкция…

А какой способ резко и быстро поднять температуру приходит в голову первым? Конечно, плазма! То есть пропускание мощного разряда через сжатую бензо-воздушную смесь над поршнем! Таким образом, этот импульс служит сразу двум целям: поджигание смеси и резкий подъём её температуры, без «размешивания непонятно чего в топливе». Красиво? Вполне... И технологично...;-)

Кстати, просто разряд даже необязателен, например, кое-кто пытается создавать объёмную плазму с помощью микроволнового излучателя ;-) Недурно: всё пространство с топливом над поршнем превратить в плазму...

И раз уж речь о плазме — её наличие позволяет уверенно гореть даже более плотному топливу, которое при обычных условиях не горело бы/горело бы плохо! То есть, проще говоря, при сильном желании, можно даже попробовать что-то и намешать в топливо... По крайней мере, здесь вырисовывается просто непаханое поле для экспериментов!

Наличие плазмы даёт ещё одну интересную возможность — если использовать её совместно с описанным выше впрыском воды в воздушный патрубок, то будет происходить плазменный электролиз воды, то есть разложение её на кислород и водород, что ещё сильнее поднимет мощность двигателя... ;-)

© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»