Убризгавање воде у мотор аутомобила

Моћ мотора је најчешћа тема у круговима аутомобилиста. Готово сваки аутомобилиста је бар једном размишљао о томе како да повећа перформансе погонске јединице. Неки уграђују турбине, други врте цилиндре итд. (описане су друге методе повећања снаге у другом стакравата). Многи који су заинтересовани за подешавање аутомобила свесни су система који снабдевају малу количину воде или њене смеше метанолом.

Већини аутомобилиста познат је такав концепт као водени чекић мотора (постоји и засебан преглед). Како вода која изазива уништавање мотора са унутрашњим сагоревањем може истовремено повећати његове перформансе? Покушајмо да се позабавимо овим питањем, а такође размотримо предности и недостатке које систем за убризгавање метанола у води има у јединици за напајање.

Шта је систем за убризгавање воде?

Укратко, овај систем је резервоар у који се сипа вода, али чешће смеша метанола и воде у омјеру 50/50. Има електрични мотор, на пример, из перача ветробранског стакла. Систем је повезан еластичним цевима (у најбуџетнијој верзији узимају се црева из капаљке), на крају којих је уграђена посебна млазница. У зависности од верзије система, убризгавање се врши путем једног или више распршивача. Вода се испоручује када се ваздух увлачи у цилиндар.

Ако узмемо фабричку верзију, тада ће јединица имати посебну пумпу која се електронски контролише. Систем ће имати један или више сензора који помажу у одређивању тренутка и количине прскане воде.

С једне стране, чини се да су вода и мотор неспојиви појмови. Сагоревање смеше ваздух-гориво одвија се у цилиндру и, као што сви знају од детињства, пламен (ако нису хемикалије које горе) се гаси водом. Они који су се „упознали“ са хидрауличким ударом мотора, из сопственог искуства били су уверени да је вода последња супстанца која би требало да уђе у мотор.

Међутим, идеја о убризгавању воде није плод тинејџерске маште. У ствари, ова идеја је стара скоро сто година. Тридесетих година прошлог века, за војне потребе, Хари Рикардо је побољшао авионски мотор Роллс-Роице Мерлин, а такође је развио и синтетички бензин са високим октанским бројем. овде) за моторе са унутрашњим сагоревањем авиона. Недостатак таквог горива висок је ризик од детонације у мотору. Зашто је овај процес опасан? одвојено, али укратко, смеша ваздух-гориво треба да гори равномерно и у овом случају буквално експлодира. Због тога су делови јединице под претјераним стресом и брзо пропадају.

Да би се борио против овог ефекта, Г. Рицардо је спровео низ студија, услед којих је успео да постигне сузбијање детонације услед убризгавања воде. На основу његовог развоја, немачки инжењери успели су да удвоструче снагу јединица у својим авионима. За ово је коришћена композиција МВ50 (метанолни отпад). На пример, ловац Фоцке-Вулф 190Д-9 био је опремљен истим мотором. Његова највећа снага била је 1776 коњских снага, али са кратким догоревачем (горе поменута смеша је доведена у цилиндре), овај бар се попео на 2240 „коња“.

Овај развој коришћен је не само у овом моделу авиона. У арсеналу немачке и америчке авијације било је неколико модификација погонских јединица.

Ако говоримо о серијским аутомобилима, онда је модел Олдсмобиле Ф85 Јетфире, који је сишао са производне траке 62. године прошлог века, добио фабричку инсталацију убризгавања воде. Још један производни аутомобил са појачаним мотором на овај начин је Сааб 99 Турбо, објављен 1967. године.

Олдсмобиле Ф85 Јетфире

Сааб 99 Турбо

Популарност овог система добила је замах захваљујући његовој примени 1980-90. у спортским аутомобилима. Тако је 1983. године Ренаулт опремио своје аутомобиле Формуле 1 резервоаром од 12 литара, у који су уграђене електрична пумпа, регулатор притиска и потребан број ињектора. До 1986. године инжењери тима успели су да повећају обртни момент и снагу погонске јединице са 600 на 870 коњских снага.

У тркачком рату произвођача аутомобила, Феррари такође није хтео да "пасе задњицу", па је одлучио да овај систем користи у неким од својих спортских аутомобила. Захваљујући овој модернизацији, бренд је успео да стекне водећу позицију међу дизајнерима. Исти концепт развила је марка Порсцхе.

Слична надоградња извршена је са аутомобилима који су учествовали у тркама из серије ВРЦ. Међутим, почетком 90-их, организатори таквих такмичења (укључујући Ф-1) изменили су прописе и забранили употребу овог система у тркачким аутомобилима.

Још један пробој у свет ауто-спорта начинио је сличан развој на драг рацинг такмичењима 2004. године. Светски рекорд од километар срушена су са два различита возила, упркос покушајима да се ова прекретница постигне разним модификацијама погонског склопа. Ови дизел аутомобили били су опремљени разводником за унос воде.

Временом су аутомобили почели да добијају међухладњаке који смањују температуру протока ваздуха пре него што уђе у усисни колектор. Захваљујући томе, инжењери су успели да смање ризик од куцања, а систем убризгавања више није био потребан. Нагли пораст снаге постао је могућ захваљујући увођењу система за снабдевање азот-оксидом (званично се појавио 2011. године).

2015. године поново су почеле да се појављују вести о убризгавању воде. На пример, нови сигурносни аутомобил МотоГП који је развио БМВ има класичан комплет за прскање воде. На званичној презентацији аутомобила ограничене серије, представник баварског произвођача аутомобила рекао је да се у будућности планира издавање линије цивилних модела са сличним системом.

Шта убризгавање воде или метанола даје мотору?

Па кренимо од историје ка пракси. Зашто мотору треба убризгавање воде? Када строго ограничена количина течности уђе у усисни разводник (распрши се кап која не прелази 0.1 мм), при контакту са врућим медијумом она одмах прелази у гасовито стање са високим садржајем кисеоника.

Охлађени БТЦ компримује се много лакше, што значи да радилица мора да употреби нешто мање силе за извођење такта компресије. Дакле, инсталација омогућава решавање неколико проблема одједном.

Прво, врући ваздух има мању густину (ради експеримента можете празну пластичну боцу извадити из топле куће на хладно - она ​​ће се пристојно смањити), па ће мање кисеоника ући у цилиндар, што значи да бензин или дизел гориво ће горети горе. Да би се елиминисао овај ефекат, многи мотори су опремљени турбопуњачима. Али чак и у овом случају температура ваздуха не опада, пошто се класичне турбине напајају врућим издувним гасом који пролази кроз издувни колектор. Вода за прскање омогућава довод више кисеоника у боце како би се побољшала ефикасност сагоревања. Заузврат, ово ће имати позитиван ефекат на катализатор (за детаље прочитајте у посебном прегледу).

Друго, убризгавање воде омогућава повећање снаге агрегата без промене његове радне запремине и без промене дизајна. Разлог је тај што у парном стању влага заузима много већу запремину (према неким прорачунима запремина се повећава 1700 пута). Када вода испарава у затвореном простору, ствара се додатни притисак. Као што знате, компресија је веома важна за обртни моменат. Без интервенције у дизајну погонске јединице и моћне турбине, овај параметар се не може повећати. А пошто се пара нагло шири, из сагоревања ХТС-а ослобађа се више енергије.

Треће, због прскања воде, гориво се не прегреје, а у мотору се не ствара детонација. То омогућава употребу јефтинијег бензина са нижим октанским бројем.

Четврто, због горе наведених фактора, возач не сме притискати папучицу гаса толико активно да би аутомобил учинио динамичнијим. То се осигурава прскањем течности у мотор са унутрашњим сагоревањем. Упркос повећању снаге, потрошња горива није повећана. У неким случајевима, са идентичним режимом вожње, прождрљивост мотора смањена је на 20 процената.

Заправо, овај развој догађаја има противнике. Најчешће заблуде о убризгавању воде су:

1. Шта је са воденим чекићем? Не може се порећи да када вода уђе у цилиндре, мотор доживљава водени чекић. Будући да вода има пристојну густину када је клип у такту компресије, не може доћи до горње мртве тачке (то зависи од количине воде), али радилица се наставља окретати. Овај поступак може савити клипњаче, сломити кључеве итд. У ствари, убризгавање воде је толико мало да на удар компресије то не утиче.
2. Метал ће временом рђати у додиру са водом. То се неће десити са овим системом, јер температура у цилиндрима мотора који ради ради прелази 1000 степени. Вода на 100 степени прелази у парно стање. Дакле, током рада система у мотору нема воде, већ само прегрејана пара. Иначе, када гориво гори, у издувним гасовима такође постоји мала количина паре. Делимични доказ томе је изливање воде из издувне цеви (описани су други разлози за њен изглед овде).
3. Када се вода појави у уљу, маст се емулгира. Поново, количина прскане воде је толико мала да једноставно не може ући у картер. Одмах постаје гас који се уклања заједно са издувним гасом.
4. Врућа пара уништава уљни филм, узрокујући да погонска јединица захвати клин. Заправо, пара или вода не растварају уље. Најстварније отапало је само бензин, али у исто време уљни филм остаје стотинама хиљада километара.

Погледајмо како ради уређај за прскање воде у мотор.

Како функционише систем убризгавања воде

У модерне јединице напајања опремљене овим системом могу се инсталирати различите врсте комплета. У једном случају користи се једна млазница која се налази на улазу усисног разводника пре бифуркације. Друга модификација користи неколико ињектора тог типа дистрибуирана ињекција.

Најлакши начин за монтирање таквог система је инсталирање одвојеног резервоара за воду у који ће бити постављена електрична пумпа. На њега је прикључена цев кроз коју ће се течност доводити у прскалицу. Када мотор достигне жељену температуру (описана је радна температура мотора са унутрашњим сагоревањем у другом чланку), возач започиње прскање како би створио влажну маглу у усисном колектору.

Најједноставнија инсталација може се инсталирати чак и на мотор карбуратора. Али истовремено се не може без неке модернизације усисног тракта. У овом случају, системом из путничког простора управља возач.

У напреднијим верзијама, које се могу наћи у продавницама за аутоматско подешавање, подешавање режима распршивања пружа или засебни микропроцесор или је његов рад повезан са сигналима који долазе из ЕЦУ-а. У овом случају за инсталирање система мораћете да користите услуге електричара.

Уређај савремених система за прскање укључује следеће елементе:

• Електрична пумпа која пружа притисак до 10 бара;
• Једна или неколико млазница за прскање воде (њихов број зависи од уређаја читавог система и принципа расподеле влажног протока преко цилиндара);
• Контролер је микропроцесор који контролише време и количину убризгавања воде. На њега је прикључена пумпа. Захваљујући овом елементу обезбеђује се константна доза високе прецизности. Алгоритми уграђени у неке микропроцесоре омогућавају систему да се аутоматски прилагоди различитим режимима рада јединице напајања;
• Резервоар за течност која се распршује у разводник;
• Сензор нивоа који се налази у овом резервоару;
• Црева правилне дужине и одговарајући фитинг.

Систем ради према овом принципу. Контролер убризгавања прима сигнале од сензора протока ваздуха (за више детаља о његовом раду и неисправностима прочитајте овде). У складу са овим подацима, користећи одговарајуће алгоритме, микропроцесор израчунава време и количину прскане течности. У зависности од модификације система, млазница се једноставно може направити у облику чауре са врло танким распршивачем.

Већина савремених система једноставно дају сигнал за укључивање / искључивање пумпе. У скупљим сетовима постоји посебан вентил који мења дозирање, али у већини случајева не ради исправно. У основи, контролер се активира када мотор достигне 3000 о / мин. и још. Пре него што инсталирате такву инсталацију на свој аутомобил, морате узети у обзир да већина произвођача упозорава на неправилан рад система на неким аутомобилима. Нико неће пружити детаљан списак, јер све зависи од појединачних параметара погонске јединице.

Иако је главна функција убризгавања воде повећање снаге мотора, он се углавном користи само као међухладњак за хлађење протока ваздуха који долази из усијане турбине.

Поред повећања снаге мотора, многи су сигурни да убризгавање такође чисти радну шупљину цилиндра и издувни канал. Неки верују да присуство паре у издувним гасовима ствара хемијску реакцију која неутралише неке од токсичних супстанци, али у овом случају аутомобилу неће требати елемент као што је аутомобилски катализатор или сложени систем АдБлуе, о којем можете прочитати . овде.

Пумпање воде делује само при великим бројевима обртаја мотора (мора бити добро загрејан и проток ваздуха мора бити брз, тако да влага одмах улази у цилиндре), а у већој мери код погонских агрегата са турбопуњачем. Овај поступак обезбеђује додатни обртни моменат и мали пораст снаге.

Ако је мотор природно усисаван, тада неће постати знатно снажнији, али дефинитивно неће патити од детонације. У турбо мотору са унутрашњим сагоревањем, убризгавање воде инсталирано испред компресора обезбедиће повећање ефикасности смањењем температуре долазног ваздуха. А за још већи ефекат, такав систем користи претходно поменуту смешу воде и метанола у пропорцији 50к50.

Предности и мане

Дакле, систем убризгавања воде вам омогућава да:

• Температура улазног ваздуха;
• Обезбедити додатно хлађење елемената коморе за сагоревање;
• Ако се користи неквалитетни (нискооктански) бензин, прскање водом повећава отпорност детонације мотора;
• Коришћење истог режима вожње смањује потрошњу горива. То значи да са истом динамиком аутомобил емитује мање загађивача (наравно, ово није толико ефикасно да аутомобил може без катализатора и других система за неутрализацију токсичних гасова);
• Не само да би повећао снагу, већ и окреће мотор обртним моментом повећаним за 25-30 процената;
• У одређеној мери очистите елементе усисног и издувног система мотора;
• Побољшати одзив гаса и одзив папучице;
• Доведите турбину до радног притиска на нижој брзини мотора.

Упркос толико корисних карактеристика, убризгавање воде је непожељно за конвенционална возила и постоји неколико добрих разлога зашто га произвођачи не примењују у серијским возилима. Већина њих је због чињенице да систем има спортско порекло. У свету мото-спорта економија горива се углавном превиђа. Понекад потрошња горива достигне 20 литара на сто. То је због чињенице да се мотор често доводи до максималне брзине, а возач готово стално притиска гас док се не заустави. Само у овом режиму приметан је ефекат ињекције.

Ево главних недостатака система:

• Будући да је инсталација првенствено била намењена побољшању перформанси спортских аутомобила, овај развој је ефикасан само при максималној снази. Чим мотор достигне овај ниво, регулатор поправља овај тренутак и убризгава воду. Из тог разлога, да би инсталација ефикасно радила, возилом се мора управљати у спортском режиму. При ниским обртајима мотор може да буде више „промишљен“.
• Убризгавање воде врши се са одређеним закашњењем. Прво мотор улази у режим напајања, одговарајући алгоритам се активира у микропроцесору и пумпи се шаље сигнал за укључивање. Електрична пумпа почиње да пумпа течност у вод, а тек након тога млазница почиње да је прска. У зависности од модификације система, све ово може трајати око једне милисекунде. Ако се аутомобил вози у тихом режиму, прскање уопште неће имати ефекта.
• У верзијама са једном млазницом немогуће је контролисати колико влаге улази у одређени цилиндар. Из тог разлога, упркос доброј теорији, пракса често показује нестабилан рад мотора, чак и са потпуно отвореним гасом. То је због различитих температурних услова у појединачним „лонцима“.
• Зими је систему потребно пуњење горива не само водом, већ и метанолом. Само у овом случају, чак и у хладном времену, течност ће се слободно доводити у колектор.
• Ради сигурности мотора, убризгана вода мора бити дестилована, а ово је додатни отпад. Ако користите обичну воду из славине, врло брзо ће се на зидовима контактних површина накупити наслаге креча (попут каменца у котлу). Присуство страних чврстих честица у мотору оптерећено је раним распадом јединице. Из тог разлога треба користити дестилат. У поређењу са незнатном економичношћу потрошње горива (обичан аутомобил није намењен за стални рад у спортском режиму, а закони то забрањују на јавним путевима), сама инсталација, њено одржавање и употреба дестилата (а зими - мешавине воде и метанол) је економски неоправдана ...

Заправо, неки недостаци се могу отклонити. На пример, да би погонска јединица могла стабилно да ради при високим обртајима или при максималном оптерећењу при малим обртајима, може се инсталирати систем расподеле воде за убризгавање. У овом случају биће инсталиране млазнице, по једна за сваки усисни разводник, као у идентичном систему горива.

Међутим, цена такве инсталације значајно расте и не само због додатних елемената. Чињеница је да убризгавање влаге има смисла само у случају покретне струје ваздуха. Када је усисни вентил (или неколико у случају неких модификација мотора) затворен, а то се дешава током три циклуса, ваздух у цеви је непомичан.

Да би спречио да вода узалуд тече у колектор (систем не предвиђа уклањање вишка влаге која се накупља на зидовима колектора), регулатор мора да одреди у ком тренутку и која одређена млазница треба да почне да ради. Ова сложена поставка захтева скупи хардвер. У поређењу са незнатним повећањем снаге за стандардни аутомобил, такав трошак је неоправдан.

Наравно, свачија је ствар да такав систем инсталирате на свој аутомобил или не. Размотрили смо и предности и недостатке таквог дизајна. Поред тога, предлажемо да погледате детаљно видео предавање о томе како функционише убризгавање воде:

Теорија мотора са унутрашњим сагоревањем: убризгавање воде у усисни канал

Питања и одговори:

Шта је ињекција метанола? Ово је убризгавање мале количине воде или метанола у мотор који ради. Ово повећава отпорност на детонацију лошег горива, смањује емисију штетних материја, повећава обртни момент и снагу мотора са унутрашњим сагоревањем.

За шта је убризгавање воде метанолом? Убризгавање метанола хлади ваздух који увлачи мотор и смањује вероватноћу куцања мотора. Ово повећава ефикасност мотора због великог топлотног капацитета воде.

Како функционише систем Водометханол? Зависи од модификације система. Најефикаснији је синхронизован са ињекторима горива. У зависности од њиховог оптерећења, убризгава се водени метанол.

За шта се користи Водометанол? Ова супстанца је коришћена у Совјетском Савезу у авионским моторима пре појаве млазних мотора. Водени метанол је смањио детонацију у мотору са унутрашњим сагоревањем и учинио сагоревање ХТС-а несметаним.