Ubrizgavanje vode u motor automobila

Moć motora je najčešća tema u krugovima automobilista. Gotovo svaki automobilista barem je jednom razmišljao o tome kako povećati performanse pogonske jedinice. Neki ugrađuju turbine, drugi vrte cilindre itd. (opisane su druge metode povećanja snage u drugoj uliciаthie). Mnogi koji su zainteresirani za podešavanje automobila svjesni su sistema koji opskrbljuju malu količinu vode ili njenih mješavina metanolom.

Većini vozača poznat je takav koncept kao vodeni čekić motora (postoji i zasebna recenzija). Kako voda koja izaziva uništavanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem može istovremeno povećati njegove performanse? Pokušajmo se pozabaviti ovim pitanjem, a također razmotrimo prednosti i nedostatke sistema za ubrizgavanje metanola u vodu u pogonskoj jedinici.

Šta je sistem za ubrizgavanje vode?

Ukratko, ovaj sustav je spremnik u koji se ulijeva voda, ali češće mješavina metanola i vode u omjeru 50/50. Ima električni motor, na primjer, iz perača vjetrobranskog stakla. Sistem je povezan elastičnim cijevima (u najbudžetnijoj verziji uzimaju se crijeva iz kapaljke), na kraj kojih je ugrađena zasebna mlaznica. Ovisno o verziji sistema, ubrizgavanje se vrši putem jednog ili više raspršivača. Voda se isporučuje kada se zrak uvlači u cilindar.

Ako uzmemo tvorničku verziju, tada će jedinica imati posebnu pumpu koja se elektronski kontrolira. Sistem će imati jedan ili više senzora koji pomažu u određivanju trenutka i količine prskane vode.

S jedne strane, čini se da su voda i motor nespojivi pojmovi. Sagorijevanje smjese zrak-gorivo odvija se u cilindru i, kao što svi znaju od djetinjstva, plamen (ako ne gori kemikalija) gasi se vodom. Oni koji su se "upoznali" s hidrauličkim udarom motora, iz vlastitog iskustva, bili su uvjereni da je voda posljednja tvar koja bi trebala ući u motor.

Međutim, ideja o ubrizgavanju vode nije plod tinejdžerske mašte. Zapravo, ova je ideja stara gotovo stotinu godina. Tridesetih godina 1930. stoljeća, za vojne potrebe, Harry Ricardo je poboljšao avionski motor Rolls-Royce Merlin, a razvio je i sintetički benzin s visokim oktanskim brojem. ovdje) za motore sa unutrašnjim sagorevanjem aviona. Nedostatak takvog goriva visok je rizik od detonacije u motoru. Zašto je ovaj proces opasan? odvojeno, ali ukratko, smjesa zrak-gorivo trebala bi ravnomjerno gorjeti i u ovom slučaju doslovno eksplodira. Zbog toga su dijelovi jedinice pod pretjeranim naprezanjem i brzo otkazuju.

Da bi se borio protiv ovog učinka, G. Ricardo je proveo niz studija, uslijed kojih je uspio postići suzbijanje detonacije uslijed ubrizgavanja vode. Na osnovu njegovog razvoja, njemački inženjeri uspjeli su gotovo udvostručiti snagu jedinica u svojim avionima. Za to je korišten sastav MW50 (metanolni otpad). Na primjer, lovac Focke-Wulf 190D-9 bio je opremljen istim motorom. Njegova najveća snaga bila je 1776 konjskih snaga, ali s kratkim dogorijevanjem (gore spomenuta smjesa dovedena je u cilindre), ovaj bar se popeo na 2240 "konja".

Ovaj razvoj korišten je ne samo u ovom modelu aviona. U arsenalu njemačke i američke avijacije bilo je nekoliko modifikacija pogonskih jedinica.

Ako govorimo o serijskim automobilima, tada je model Oldsmobile F85 Jetfire, koji je sišao sa proizvodne trake 62. godine prošlog stoljeća, dobio tvorničku instalaciju ubrizgavanja vode. Još jedan proizvodni automobil s pojačanim motorom na ovaj način je Saab 99 Turbo, objavljen 1967. godine.

Oldsmobile F85 Jetfire

Dobit će 99 Turbo

Popularnost ovog sistema dobila je na zamahu primjenom 1980-90. u sportskim automobilima. Tako je 1983. godine Renault opremio svoje automobile Formule 1 spremnikom od 12 litara, u koji su ugrađene električna pumpa, regulator tlaka i potreban broj injektora. Do 1986. godine inženjeri tima uspjeli su povećati okretni moment i snagu pogonske jedinice sa 600 na 870 konjskih snaga.

U trkačkom ratu proizvođača automobila, Ferrari također nije želio "pasti straga", te je odlučio koristiti ovaj sistem u nekim od svojih sportskih automobila. Zahvaljujući ovoj modernizaciji, brand je uspio steći vodeću poziciju među dizajnerima. Isti koncept razvila je marka Porsche.

Slične nadogradnje izvršene su i sa automobilima koji su sudjelovali u utrkama iz WRC serije. Međutim, početkom 90-ih, organizatori takvih takmičenja (uključujući F-1) izmijenili su propise i zabranili upotrebu ovog sistema u trkaćim automobilima.

Još jedan proboj u svijet moto sporta postigao je sličan razvoj na drag racing takmičenjima 2004. godine. Svjetski rekord od milju milja srušena su s dva različita vozila, uprkos pokušajima da se ova prekretnica postigne raznim modifikacijama pogonskog sklopa. Ovi dizel automobili bili su opremljeni dovodom vode u usisni razvodnik.

Vremenom su automobili počeli dobivati ​​interkulere koji smanjuju temperaturu protoka zraka prije nego što uđe u usisni razvodnik. Zahvaljujući tome, inženjeri su uspjeli smanjiti rizik od kucanja, a sustav ubrizgavanja više nije bio potreban. Nagli porast snage postao je moguć zahvaljujući uvođenju sistema za opskrbu dušikovim oksidom (službeno se pojavio 2011. godine).

U 2015. ponovo su se počele pojavljivati ​​vijesti o ubrizgavanju vode. Na primjer, novi sigurnosni automobil MotoGP koji je razvio BMW ima klasični komplet za raspršivanje vode. Na službenoj prezentaciji automobila ograničene serije, predstavnik bavarskog proizvođača automobila rekao je da se u budućnosti planira izdati linija civilnih modela sa sličnim sistemom.

Šta ubrizgavanje vode ili metanola daje motoru?

Pa krenimo od istorije ka praksi. Zašto motoru treba ubrizgavanje vode? Kada strogo ograničena količina tečnosti uđe u usisni kolektor (rasprši se kap koja ne prelazi 0.1 mm), kontaktom s vrućim medijem ona odmah prelazi u plinovito stanje s visokim sadržajem kisika.

Ohlađeni BTC komprimira se mnogo lakše, što znači da radilica mora koristiti malo manje sile za izvođenje takta kompresije. Dakle, instalacija omogućava rješavanje nekoliko problema odjednom.

Prvo, vrući zrak ima manju gustinu (radi eksperimenta možete praznu plastičnu bocu iznijeti iz tople kuće na hladno - pristojno će se smanjiti), pa će u bocu ući manje kisika, što znači da benzin ili dizel gorivo će gore sagorijevati. Da bi se eliminisao ovaj efekt, mnogi motori su opremljeni turbopunjačima. Ali čak i u ovom slučaju temperatura zraka ne pada, jer klasične turbine pokreće vrući ispuh koji prolazi kroz ispušni razvodnik. Voda za prskanje omogućava dovod više kisika u boce kako bi se poboljšala efikasnost sagorevanja. Zauzvrat, ovo će imati pozitivan učinak na katalizator (za detalje pročitajte u zasebnom pregledu).

Drugo, ubrizgavanje vode omogućava povećanje snage agregata bez promjene njegove radne zapremine i bez promjene dizajna. Razlog je taj što u parnom stanju vlaga zauzima mnogo veću količinu (prema nekim izračunima, količina se povećava za faktor 1700). Kada voda isparava u zatvorenom prostoru, stvara se dodatni pritisak. Kao što znate, kompresija je vrlo važna za obrtni moment. Bez intervencije u dizajnu pogonske jedinice i snažne turbine, ovaj se parametar ne može povećati. A budući da se para naglo širi, izgaranjem HTS-a oslobađa se više energije.

Treće, zbog prskanja vode, gorivo se ne pregrijava i u motoru se ne stvara detonacija. To omogućava upotrebu jeftinijeg benzina s nižim oktanskim brojem.

Četvrto, zbog gore navedenih faktora, vozač možda neće pritiskati papučicu gasa tako aktivno da bi automobil učinio dinamičnijim. To se osigurava prskanjem tečnosti u motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Uprkos povećanju snage, potrošnja goriva nije povećana. U nekim slučajevima, s identičnim načinom vožnje, proždrljivost motora smanjuje se na 20 posto.

Zapravo, ovaj razvoj događaja ima protivnike. Najčešće zablude o ubrizgavanju vode su:

1. Šta je sa vodenim čekićem? Ne može se poreći da kada voda uđe u boce, motor doživi vodeni čekić. Budući da voda ima pristojnu gustoću kada je klip u taktu kompresije, ne može doći do gornje mrtve točke (to ovisi o količini vode), ali radilica se i dalje okreće. Ovaj postupak može saviti klipnjače, slomiti ključeve itd. U stvari, ubrizgavanje vode je toliko malo da na udar kompresije to ne utječe.
2. Metal u dodiru s vodom vremenom zahrđa. To se neće dogoditi s ovim sistemom, jer temperatura u cilindrima motora koji radi radi prelazi 1000 stepeni. Voda na 100 stepeni prelazi u parno stanje. Dakle, za vrijeme rada sustava u motoru nema vode, već samo pregrijane pare. Inače, kada gorivo gori, u ispušnim plinovima ima i male količine pare. Djelomični dokaz tome je izlijevanje vode iz ispušne cijevi (opisani su drugi razlozi za njen izgled ovdje).
3. Kada se voda pojavi u ulju, mast se emulgira. Ponovno, količina raspršene vode je toliko mala da jednostavno ne može ući u karter. Odmah postaje plin koji se uklanja zajedno s ispuhom.
4. Vruća para uništava uljni film uzrokujući da pogonska jedinica zahvati klin. Zapravo, para ili voda ne rastvaraju ulje. Najstvarnije otapalo je upravo benzin, ali u isto vrijeme uljni film ostaje stotinama hiljada kilometara.

Pogledajmo kako radi uređaj za prskanje vode u motor.

Kako funkcioniše sistem ubrizgavanja vode

U moderne pogonske jedinice opremljene ovim sistemom mogu se instalirati različite vrste kompleta. U jednom slučaju koristi se jedna mlaznica koja se nalazi na ulazu usisnog razvodnika prije bifurkacije. Druga modifikacija koristi nekoliko mlaznica ovog tipa distribuirana injekcija.

Najlakši način za montiranje takvog sistema je instaliranje odvojenog spremnika za vodu u koji će biti smještena električna pumpa. Na njega je spojena cijev kroz koju će se tekućina dovoditi u prskalicu. Kada motor dostigne željenu temperaturu (opisana je radna temperatura motora sa unutrašnjim sagorijevanjem u drugom članku), vozač započinje prskanje kako bi stvorio vlažnu maglu u usisnom razvodniku.

Najjednostavnija instalacija može se instalirati čak i na motor karburatora. Ali istovremeno se ne može bez neke modernizacije usisnog trakta. U ovom slučaju, sistemom iz putničkog prostora upravlja vozač.

U naprednijim verzijama, koje se mogu naći u trgovinama za automatsko podešavanje, podešavanje načina raspršivanja pruža ili zasebni mikroprocesor ili je njegov rad povezan sa signalima koji dolaze iz ECU-a. U tom slučaju, za instalaciju sistema trebat ćete koristiti usluge električara.

Uređaj modernih sistema za prskanje uključuje sledeće elemente:

• Električna pumpa koja pruža pritisak do 10 bara;
• Jedna ili više mlaznica za prskanje vode (njihov broj ovisi o uređaju cijelog sistema i principu raspodjele vlažnog protoka po cilindrima);
• Kontroler je mikroprocesor koji kontrolira vrijeme i količinu ubrizgavanja vode. Na njega je priključena pumpa. Zahvaljujući ovom elementu osigurava se stalno precizno doziranje. Algoritmi ugrađeni u neke mikroprocesore omogućavaju sistemu da se automatski prilagodi različitim režimima rada pogonske jedinice;
• Spremnik za tekućinu koja se raspršuje u razdjelnik;
• Senzor nivoa smješten u ovom spremniku;
• Creva pravilne dužine i odgovarajući fiting.

Sistem radi prema ovom principu. Kontroler ubrizgavanja prima signale od senzora protoka zraka (za više detalja o njegovom radu i neispravnostima pročitajte ovdje). U skladu s tim podacima, koristeći odgovarajuće algoritme, mikroprocesor izračunava vrijeme i količinu raspršene tečnosti. Ovisno o modifikaciji sustava, mlaznica se jednostavno može napraviti u obliku čahure s vrlo tankim raspršivačem.

Većina modernih sistema jednostavno daju signal za uključivanje / isključivanje pumpe. U skupljim setovima postoji poseban ventil koji mijenja doziranje, ali u većini slučajeva ne radi ispravno. U osnovi, kontroler se aktivira kada motor dostigne 3000 okretaja u minuti. i više. Prije instaliranja takve instalacije na svoj automobil, morate uzeti u obzir da većina proizvođača upozorava na nepravilan rad sistema na nekim automobilima. Niko neće pružiti detaljan popis, jer sve ovisi o pojedinačnim parametrima pogonske jedinice.

Iako je glavna funkcija ubrizgavanja vode povećanje snage motora, uglavnom se koristi samo kao međuhladnjak za hlađenje protoka zraka koji dolazi iz usijane turbine.

Pored povećanja snage motora, mnogi su sigurni da ubrizgavanje čisti i radnu šupljinu cilindra i ispušni trakt. Neki vjeruju da prisutnost pare u ispušnim plinovima stvara kemijsku reakciju koja neutralizira neke otrovne tvari, ali u ovom slučaju automobilu neće trebati element poput automobilskog katalizatora ili složenog AdBlue sustava, o čemu možete pročitati . ovdje.

Pumpanje vode djeluje samo pri velikim brzinama motora (mora biti dobro zagrijano, a protok zraka mora biti brz, tako da vlaga odmah ulazi u cilindre), au većoj mjeri kod pogonskih agregata sa turbopunjačem. Ovaj postupak stvara dodatni obrtni moment i mali porast snage.

Ako je motor prirodno usisavan, tada neće postati znatno snažniji, ali definitivno neće trpjeti detonaciju. Za motor sa unutrašnjim sagorijevanjem sa turbopunjačem, ubrizgavanje vode instalirano ispred kompresora povećati će učinkovitost smanjenjem temperature dolaznog zraka. A za još veći učinak, takav sistem koristi prethodno spomenutu smjesu vode i metanola u omjeru 50x50.

Prednosti i mane

Dakle, sistem ubrizgavanja vode omogućava vam:

• Temperatura ulaznog zraka;
• Osigurati dodatno hlađenje elemenata komore za sagorevanje;
• Ako se koristi nekvalitetni (niskooktanski) benzin, prskanje vodom povećava otpornost na detonaciju motora;
• Upotreba istog načina vožnje smanjuje potrošnju goriva. To znači da s istom dinamikom automobil emitira manje zagađivača (naravno, to nije toliko efikasno da automobil može bez katalizatora i drugih sistema za neutralizaciju toksičnih gasova);
• Ne samo da bi povećao snagu, već i okreće motor zakretnim momentom povećanim za 25-30 posto;
• Do neke mjere očistite elemente usisnog i ispušnog sistema motora;
• Poboljšati odziv gasa i odziv papučice;
• Dovedite turbinu do radnog pritiska pri nižim brojevima obrtaja motora.

Uprkos toliko korisnih karakteristika, ubrizgavanje vode je nepoželjno za konvencionalna vozila, a postoji nekoliko dobrih razloga zašto ga proizvođači ne primjenjuju u serijskim vozilima. Većina njih je zbog činjenice da je sistem sportskog porijekla. U svijetu automobilskog sporta ekonomija goriva se uglavnom previđa. Ponekad potrošnja goriva dostigne 20 litara na sto. To je zbog činjenice da se motor često dovodi do maksimalnih okretaja, a vozač gotovo stalno pritišće plin dok se ne zaustavi. Samo u ovom načinu primjetni je učinak injekcije.

Evo glavnih nedostataka sistema:

• Budući da je instalacija prvenstveno bila namijenjena poboljšanju performansi sportskih automobila, ovaj razvoj je učinkovit samo pri maksimalnoj snazi. Čim motor dostigne ovaj nivo, regulator popravlja ovaj trenutak i ubrizgava vodu. Iz tog razloga, da bi instalacija djelovala efikasno, vozilom se mora upravljati u sportskom načinu. Pri niskim okretajima motor može biti više "promišljen".
• Ubrizgavanje vode vrši se s određenim kašnjenjem. Prvo motor ulazi u režim napajanja, odgovarajući algoritam se aktivira u mikroprocesoru i pumpi se šalje signal za uključivanje. Električna pumpa počinje pumpati tekućinu u vod, a tek nakon toga mlaznica počinje da je prska. Ovisno o modifikaciji sistema, sve ovo može potrajati oko jedne milisekunde. Ako se automobil vozi u tihom načinu rada, prskanje uopće neće imati učinka.
• U verzijama s jednom mlaznicom nemoguće je kontrolirati koliko vlage ulazi u određeni cilindar. Iz tog razloga, uprkos dobroj teoriji, praksa često pokazuje nestabilan rad motora, čak i sa potpuno otvorenim gasom. To je zbog različitih temperaturnih uvjeta u pojedinačnim "loncima".
• Zimi sistem treba napuniti gorivo ne samo vodom, već i metanolom. Samo u tom slučaju, čak i po hladnom vremenu, tečnost će se slobodno dovoditi u kolektor.
• Radi sigurnosti motora, ubrizgana voda mora biti destilirana, a to je dodatni otpad. Ako koristite običnu vodu iz slavine, vrlo brzo će se naslage kreča nakupiti na zidovima kontaktnih površina (poput kamenca u kotlu). Prisustvo stranih čvrstih čestica u motoru opterećeno je ranim raspadom jedinice. Iz tog razloga treba koristiti destilat. U usporedbi s neznatnom ekonomičnošću potrošnje goriva (običan automobil nije namijenjen stalnom radu u sportskom režimu, a zakoni to zabranjuju na javnim cestama), sama instalacija, njeno održavanje i upotreba destilata (a zimi - mješavine vode i metanol) je ekonomski neopravdana ...

Zapravo, neki se nedostaci mogu ispraviti. Na primjer, kako bi pogonska jedinica stabilno radila pri visokim okretajima u minuti ili pri maksimalnom opterećenju pri niskim okretajima, može se instalirati distribuirani sistem ubrizgavanja vode. U ovom slučaju, mlaznice će biti instalirane po jedna za svaki usisni razvodnik, kao u identičnom sistemu za gorivo.

Međutim, cijena takve instalacije značajno raste i ne samo zbog dodatnih elemenata. Činjenica je da ubrizgavanje vlage ima smisla samo u slučaju pokretne struje zraka. Kada je usisni ventil (ili nekoliko u slučaju nekih preinaka motora) zatvoren, a to se događa tijekom tri ciklusa, zrak u cijevi je nepomičan.

Da bi se spriječilo uzaludno ulijevanje vode u kolektor (sistem ne osigurava uklanjanje viška vlage koja se nakuplja na zidovima kolektora), regulator mora odrediti u kojem trenutku i koja mlaznica treba početi raditi. Ova složena postavka zahtijeva skupi hardver. U poređenju sa neznatnim povećanjem snage za standardni automobil, takav trošak je neopravdan.

Naravno, svačija je stvar instalirati takav sistem na svoj automobil ili ne. Razmotrili smo i prednosti i nedostatke takvog dizajna. Pored toga, predlažemo da pogledate detaljno video predavanje o tome kako funkcionira ubrizgavanje vode:

Teorija motora sa unutrašnjim sagorijevanjem: ubrizgavanje vode u usisni kanal

Pitanja i odgovori:

Šta je injekcija metanola? Ovo je ubrizgavanje male količine vode ili metanola u motor koji radi. Ovo povećava otpornost na detonaciju lošeg goriva, smanjuje emisiju štetnih materija, povećava obrtni moment i snagu motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

Čemu služi ubrizgavanje vode metanolom? Ubrizgavanje metanola hladi vazduh koji uvlači motor i smanjuje verovatnoću kucanja motora. Ovo povećava efikasnost motora zbog velikog toplotnog kapaciteta vode.

Kako funkcioniše sistem Vodomethanol? Zavisi od modifikacije sistema. Najefikasniji je sinhronizovan sa mlaznicama za gorivo. U zavisnosti od njihovog opterećenja, ubrizgava se vodeni metanol.

Za šta se koristi Vodomethanol? Ova supstanca je korištena u Sovjetskom Savezu u motorima aviona prije pojave mlaznih motora. Vodeni metanol je smanjio detonaciju u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem i učinio sagorevanje HTS-a glatkim.