Vstrekovanie vody do motora automobilu

Sila motora je najbežnejšou témou v motoristických kruhoch. Takmer každý motorista aspoň raz premýšľal o tom, ako zvýšiť výkon pohonnej jednotky. Niektoré inštalujú turbíny, iné vystružujú valce atď. (sú opísané ďalšie spôsoby zvyšovania výkonu v inom svаThiers). Mnohí, ktorí sa zaujímajú o tuning automobilov, vedia o systémoch, ktoré dodávajú malé množstvo vody alebo jej zmesi s metanolom.

Väčšina motoristov je oboznámená s takým konceptom, ako je vodné kladivo na motor (existuje aj samostatná kontrola). Ako môže voda, ktorá vyvoláva zničenie spaľovacieho motora, súčasne zvýšiť jeho výkon? Pokúsme sa zaoberať touto otázkou a zvážme tiež výhody a nevýhody, ktoré má systém vstrekovania vody a metanolu v pohonnej jednotke.

Čo je to systém vstrekovania vody?

Stručne povedané, tento systém je nádrž, do ktorej sa naleje voda, ale častejšie zmes metanolu a vody v pomere 50/50. Má elektrický motor napríklad z ostrekovača čelného skla. Systém je spojený pomocou elastických rúrok (v najviac rozpočtovej verzii sú odoberané hadice z kvapkadla), na konci ktorých je nainštalovaná samostatná tryska. V závislosti od verzie systému sa vstrekovanie uskutočňuje pomocou jedného alebo viacerých rozprašovačov. Voda je dodávaná pri nasávaní vzduchu do valca.

Ak vezmeme továrenskú verziu, potom bude mať jednotka špeciálne čerpadlo, ktoré je riadené elektronicky. Systém bude mať jeden alebo viac senzorov, ktoré pomôžu určiť okamih a množstvo striekajúcej vody.

Na jednej strane sa zdá, že voda a motor sú nezlučiteľné pojmy. Spaľovanie zmesi vzduch - palivo prebieha vo valci a ako každý vie od detstva, plameň (ak horia nie chemikálie) hasí voda. Tí, ktorí sa „oboznámili“ s hydraulickým rázom motora, sa z vlastnej skúsenosti presvedčili, že voda je úplne posledná látka, ktorá by sa mala do motora dostať.

Myšlienka vstrekovania vody však nie je výplodom tínedžerskej predstavivosti. V skutočnosti je táto myšlienka stará takmer sto rokov. V tridsiatych rokoch minulého storočia Harry Ricardo pre vojenské potreby vylepšil letecký motor Rolls-Royce Merlin a vyvinul aj syntetický benzín s vysokým oktánovým číslom. tu) pre letecké spaľovacie motory. Nedostatok takéhoto paliva predstavuje vysoké riziko detonácie motora. Prečo je tento proces nebezpečný? oddelene, ale zmes vzduchu a paliva by mala skrátka horieť rovnomerne a v takom prípade doslova exploduje. Z tohto dôvodu sú časti jednotky nadmerne namáhané a rýchlo zlyhávajú.

Na potlačenie tohto javu G. Ricardo uskutočnil množstvo štúdií, vďaka ktorým dokázal dosiahnuť potlačenie detonácie injekciou vody. Na základe jeho vývoja sa nemeckým inžinierom podarilo takmer zdvojnásobiť výkon jednotiek vo svojich lietadlách. Na tento účel sa použila kompozícia MW50 (metanol wasser). Rovnakým motorom bola vybavená napríklad aj stíhačka Focke-Wulf 190D-9. Jeho špičkový výkon bol 1776 koní, ale s krátkym prídavným spaľovaním (vyššie uvedená zmes sa dávkovala do valcov) táto lišta stúpla na 2240 „koní“.

Tento vývoj nebol použitý iba v tomto modeli lietadla. Vo výzbroji nemeckého a amerického letectva došlo k niekoľkým úpravám pohonných jednotiek.

Ak hovoríme o sériových automobiloch, potom model Oldsmobile F85 Jetfire, ktorý zišiel z montážnej linky v 62. roku minulého storočia, dostal továrenskú inštaláciu vstrekovania vody. Ďalším sériovým automobilom s týmto posilnením motora je Saab 99 Turbo, uvedený na trh v roku 1967.

Oldsmobile F85 Jetfire

Dostane 99 Turbo

Popularita tohto systému nabrala na obrátkach vďaka jeho aplikácii v rokoch 1980-90. v športových autách. V roku 1983 teda Renault vybavil svoje autá formuly 1 12-litrovou nádržou, do ktorej bolo nainštalované elektrické čerpadlo, regulátor tlaku a požadovaný počet vstrekovačov. Do roku 1986 sa inžinierom tímu podarilo zvýšiť krútiaci moment a výkon pohonnej jednotky zo 600 na 870 koní.

V závodnej vojne automobiliek nechcel ani Ferrari „pásť zadné“, a rozhodol sa tento systém použiť v niektorých svojich športových automobiloch. Vďaka tejto modernizácii sa značke podarilo získať vedúce postavenie medzi dizajnérmi. Rovnaký koncept vyvinula aj značka Porsche.

Podobné vylepšenia sa uskutočnili aj pri automobiloch, ktoré sa zúčastňovali na pretekoch zo série WRC. Začiatkom 90. rokov však organizátori takýchto súťaží (vrátane F-1) zmenili predpisy a zakázali používanie tohto systému v závodných automobiloch.

Ďalší prielom vo svete motoršportu priniesol podobný vývoj na pretekoch drag racing v roku 2004. Svetový rekord míle prekonali dve rôzne vozidlá, a to aj napriek pokusom dosiahnuť míľnik rôznymi úpravami pohonnej jednotky. Tieto dieselové automobily boli vybavené prívodom vody do sacieho potrubia.

Po čase začali autá dostávať medzichladiče, ktoré znižujú teplotu prúdenia vzduchu predtým, ako vstúpi do sacieho potrubia. Vďaka tomu dokázali inžinieri znížiť riziko klepania a vstrekovací systém už nebol potrebný. Prudké zvýšenie výkonu bolo možné vďaka zavedeniu systému prívodu oxidu dusného (oficiálne sa objavil v roku 2011).

V roku 2015 začali opäť vyplávať na povrch správy o vstrekovaní vody. Napríklad nový bezpečnostný automobil MotoGP vyvinutý spoločnosťou BMW má klasickú súpravu na postrek vodou. Pri oficiálnom predstavení automobilu v limitovanej edícii zástupca bavorskej automobilky uviedol, že v budúcnosti sa plánuje vydanie radu civilných modelov s podobným systémom.

Čo všetko dáva vstrekovanie vody alebo metanolu motoru?

Prejdime teda od histórie k praxi. Prečo motor potrebuje vstrekovanie vody? Keď sa do sacieho potrubia dostane prísne obmedzené množstvo kvapaliny (nastrekne sa kvapka nie viac ako 0.1 mm), po kontakte s horúcim médiom sa okamžite zmení na plynný stav s vysokým obsahom kyslíka.

Chladený BTC komprimuje oveľa ľahšie, čo znamená, že na vykonanie kompresného zdvihu musí kľukový hriadeľ použiť o niečo menšiu silu. Inštalácia teda umožňuje vyriešiť niekoľko problémov naraz.

Po prvé, horúci vzduch má menšiu hustotu (kvôli experimentu môžete prázdnu plastovú fľašu vytiahnuť z teplého domu do chladu - decentne sa zmenší), takže do valca vstúpi menej kyslíka, čo znamená, že benzín alebo nafta palivo bude horieť horšie. Na odstránenie tohto javu je veľa motorov vybavených turbodúchadlami. Ale ani v tomto prípade teplota vzduchu neklesá, pretože klasické turbíny sú poháňané horúcim výfukom, ktorý prechádza cez výfukové potrubie. Striekanie vody umožňuje, aby sa do valcov privádzalo viac kyslíka, aby sa zlepšila účinnosť spaľovania. To potom bude mať pozitívny vplyv na katalyzátor (podrobnosti nájdete v v samostatnej recenzii).

Po druhé, vstrekovanie vody umožňuje zvýšiť výkon pohonnej jednotky bez zmeny jej pracovného objemu a bez zmeny jej konštrukcie. Dôvod je ten, že v parnom stave vlhkosť zaberá oveľa väčší objem (podľa niektorých výpočtov sa objem zvyšuje faktorom 1700 XNUMX). Keď sa voda vyparí v obmedzenom priestore, vytvorí sa ďalší tlak. Ako viete, pre krútiaci moment je kompresia veľmi dôležitá. Bez zásahu do konštrukcie pohonnej jednotky a výkonnej turbíny nie je možné tento parameter zvýšiť. A keďže para prudko expanduje, zo spaľovania HTS sa uvoľňuje viac energie.

Po tretie, v dôsledku striekania vody sa palivo neprehrieva a v motore sa netvoria detonácie. To umožňuje použitie lacnejšieho benzínu s nižším oktánovým číslom.

Po štvrté, kvôli vyššie uvedeným faktorom nemusí vodič stlačiť plynový pedál tak aktívne, aby bolo vozidlo dynamickejšie. To je zabezpečené striekaním kvapaliny do spaľovacieho motora. Napriek zvýšeniu výkonu sa spotreba paliva nezvyšuje. V niektorých prípadoch sa pri identickom jazdnom režime obžerstvo motora zníži na 20 percent.

Popravde, tento vývoj má aj odporcov. Najbežnejšie mylné predstavy o vstrekovaní vody sú:

1. Čo s vodným kladivom? Nemožno poprieť, že keď voda vnikne do valcov, motor zažije vodné kladivo. Pretože voda má slušnú hustotu, keď je piest v kompresnom zdvihu, nemôže dosiahnuť horný úvrať (záleží to od množstva vody), ale kľukový hriadeľ sa naďalej otáča. Tento proces môže ohnúť ojnice, zlomiť kľúče atď. V skutočnosti je vstrekovanie vody také malé, že kompresný zdvih nie je ovplyvnený.
2. Kov bude v kontakte s vodou časom hrdzavieť. To sa u tohto systému nestane, pretože teplota vo valcoch bežiaceho motora presahuje 1000 stupňov. Voda sa pri 100 stupňoch zmení na parné. Počas prevádzky systému teda v motore nie je žiadna voda, ale iba prehriata para. Mimochodom, pri spaľovaní paliva je vo výfukových plynoch tiež malé množstvo pary. Čiastočným dôkazom toho je voda, ktorá vyteká z výfukového potrubia (sú opísané ďalšie dôvody jeho vzhľadu) tu).
3. Keď sa v oleji objaví voda, tuk emulguje. Opäť je množstvo striekanej vody také malé, že jednoducho nemôže vniknúť do kľukovej skrine. Okamžite sa z neho stane plyn, ktorý sa odstráni spolu s výfukom.
4. Horúca para ničí olejový film a spôsobuje, že pohonná jednotka zachytí klin. Para alebo voda v skutočnosti nerozpúšťajú olej. Najreálnejším rozpúšťadlom je iba benzín, ale zároveň zostáva ropný film státisíce kilometrov.

Pozrime sa, ako funguje zariadenie na striekanie vody do motora.

Ako funguje systém vstrekovania vody

V moderných pohonných jednotkách vybavených týmto systémom je možné inštalovať rôzne typy súprav. V jednom prípade sa použije jediná tryska umiestnená na vstupe do sacieho potrubia pred rozdvojením. Ďalšia úprava používa niekoľko vstrekovačov typu distribuovaná injekcia.

Najjednoduchší spôsob montáže takéhoto systému je inštalácia samostatnej nádrže na vodu, v ktorej bude umiestnené elektrické čerpadlo. Je k nemu pripojená trubica, cez ktorú sa bude dodávať kvapalina do postrekovača. Keď motor dosiahne požadovanú teplotu (je opísaná prevádzková teplota spaľovacieho motora v inom článku), vodič začne striekať, aby vytvoril mokré hmly v sacom potrubí.

Najjednoduchšiu inštaláciu je možné dokonca namontovať na motor karburátora. Ale zároveň sa nemožno zaobísť bez nejakej modernizácie sacieho traktu. V takom prípade je systém riadený z priestoru pre cestujúcich vodičom.

V pokročilejších verziách, ktoré nájdete v obchodoch s automatickým ladením, je nastavenie režimu postrekovania zabezpečené buď samostatným mikroprocesorom, alebo je jeho práca spojená so signálmi pochádzajúcimi z ECU. V takom prípade budete na inštaláciu systému musieť použiť služby autoelektrikára.

Zariadenie moderných striekacích systémov obsahuje nasledujúce prvky:

• Elektrické čerpadlo s tlakom do 10 bar;
• Jedna alebo niekoľko dýz na striekanie vody (ich počet závisí od zariadenia celého systému a od princípu distribúcie mokrého prúdu po valcoch);
• Ovládač je mikroprocesor, ktorý riadi načasovanie a množstvo vstrekovania vody. Je k nej pripojené čerpadlo. Vďaka tomuto prvku je zaistené neustále vysoko presné dávkovanie. Algoritmy zabudované v niektorých mikroprocesoroch umožňujú systému automaticky sa prispôsobiť rôznym prevádzkovým režimom výkonovej jednotky;
• Nádrž na kvapalinu, ktorá sa má nastriekať do rozdeľovača;
• Snímač hladiny umiestnený v tejto nádrži;
• Hadice správnej dĺžky a zodpovedajúce tvarovky.

Systém funguje podľa tohto princípu. Regulátor vstrekovania prijíma signály zo snímača prietoku vzduchu (ďalšie informácie o jeho činnosti a poruchách nájdete v časti tu). V súlade s týmito údajmi pomocou vhodných algoritmov vypočítava mikroprocesor čas a množstvo nastriekanej kvapaliny. V závislosti od modifikácie systému môže byť tryska vyrobená jednoducho vo forme objímky s veľmi tenkým rozprašovačom.

Väčšina moderných systémov jednoducho dáva signál na zapnutie / vypnutie čerpadla. V drahších súpravách je špeciálny ventil, ktorý mení dávkovanie, ale vo väčšine prípadov nefunguje správne. Regulátor sa v zásade spustí, keď motor dosiahne 3000 XNUMX ot./min. a viac. Pred inštaláciou takejto inštalácie do vášho auta musíte vziať do úvahy, že väčšina výrobcov varuje pred nesprávnym fungovaním systému na niektorých automobiloch. Nikto neposkytne podrobný zoznam, pretože všetko závisí od jednotlivých parametrov pohonnej jednotky.

Aj keď hlavnou funkciou vstrekovania vody je zvýšiť výkon motora, používa sa hlavne iba ako medzichladič na ochladenie prúdu vzduchu prichádzajúceho z rozžeravenej turbíny.

Okrem zvýšenia výkonu motora sú si mnohí istí, že vstrekovaním sa vyčistí aj pracovná dutina valca a výfukové potrubie. Niektorí veria, že prítomnosť pary vo výfukových plynoch vytvára chemickú reakciu, ktorá neutralizuje niektoré toxické látky, ale v takom prípade automobil nebude potrebovať prvok ako automobilový katalyzátor alebo komplexný systém AdBlue, o ktorých si môžete prečítať . tu.

Čerpanie vody má efekt iba pri vysokých otáčkach motora (musí byť dobre zahriaty a prúd vzduchu musí byť rýchly, aby sa vlhkosť okamžite dostala do valcov), a vo väčšej miere aj u turbodúchadiel. Tento proces poskytuje ďalší krútiaci moment a malé zvýšenie výkonu.

Ak je motor atmosféricky plnený, potom nebude výrazne výkonnejší, ale detonáciou rozhodne neutrpí. V prípade preplňovaného spaľovacieho motora zvýši vstrekovanie vody inštalované pred kompresorom účinnosť znížením teploty prichádzajúceho vzduchu. A pre ešte väčší účinok používa takýto systém vyššie uvedenú zmes vody a metanolu v pomere 50x50.

Výhody a nevýhody

Systém vstrekovania vody vám umožňuje:

• Teplota nasávaného vzduchu;
• Zabezpečte dodatočné chladenie prvkov spaľovacej komory;
• Ak sa používa nekvalitný (nízko-oktánový) benzín, rozstrekovanie vody zvyšuje detonačný odpor motora;
• Používanie rovnakého jazdného režimu znižuje spotrebu paliva. To znamená, že pri rovnakej dynamike automobil vypúšťa menej znečisťujúcich látok (samozrejme to nie je také efektívne, aby sa auto zaobišlo bez katalyzátora a ďalších systémov na neutralizáciu toxických plynov);
• Nielen na zvýšenie výkonu, ale aj na otáčanie motora s krútiacim momentom zvýšeným o 25-30 percent;
• Do istej miery vyčistite prvky nasávacieho a výfukového systému motora;
• Zlepšite reakciu na plyn a pedál;
• Turbína sa uvedie na prevádzkový tlak pri nižších otáčkach motora.

Napriek toľkým užitočným vlastnostiam je vstrekovanie vody pre konvenčné vozidlá nežiaduce a existuje niekoľko dobrých dôvodov, prečo ho automobilky neuplatňujú v sériových vozidlách. Väčšina z nich je spôsobená tým, že systém má športový pôvod. Vo svete motoristického športu je spotreba paliva do veľkej miery prehliadaná. Spotreba paliva niekedy dosahuje 20 litrov na sto. Je to tak kvôli skutočnosti, že motor je často uvádzaný do maximálnych otáčok a vodič takmer neustále stláča plyn, kým nezastaví. Iba v tomto režime je účinok vstrekovania znateľný.

Tu sú teda hlavné nevýhody systému:

• Pretože inštalácia bola určená predovšetkým na zlepšenie výkonu športových automobilov, je tento vývoj efektívny iba pri maximálnom výkone. Len čo motor dosiahne túto hladinu, regulátor tento moment napraví a vstrekne vodu. Z tohto dôvodu, aby inštalácia fungovala efektívne, musí byť vozidlo prevádzkované v športovom režime. V nízkych otáčkach môže byť motor „namáhavejší“.
• Vstrekovanie vody sa vykonáva s určitým oneskorením. Najskôr motor prejde do režimu napájania, v mikroprocesore sa aktivuje príslušný algoritmus a do čerpadla sa odošle signál na zapnutie. Elektrické čerpadlo začne čerpať kvapalinu do potrubia a až potom ho tryska začne rozprašovať. V závislosti od modifikácie systému to všetko môže trvať asi jednu milisekundu. Ak auto jazdí v tichom režime, postrek nebude mať vôbec žiadny účinok.
• Vo verziách s jednou tryskou nie je možné ovládať, koľko vlhkosti sa dostane do konkrétneho valca. Z tohto dôvodu napriek dobrej teórii prax často ukazuje nestabilnú činnosť motora, a to aj pri úplne otvorenom plyne. Je to spôsobené rozdielnymi teplotnými podmienkami v jednotlivých „hrncoch“.
• V zime musí byť systém doplnený nielen vodou, ale aj metanolom. Iba v takom prípade bude kvapalina voľne dodávaná do kolektora aj za chladného počasia.
• Z dôvodu bezpečnosti motora musí byť vstrekovaná voda destilovaná, čo predstavuje ďalší odpad. Ak používate obyčajnú vodu z vodovodu, veľmi skoro sa na stenách kontaktných plôch nahromadia vápenné usadeniny (napríklad vodný kameň v kanvici). Prítomnosť cudzích pevných častíc v motore je plná skorého rozpadu jednotky. Z tohto dôvodu by sa mal použiť destilát. V porovnaní s nevýznamnou spotrebou paliva (bežné auto nie je určené na stálu prevádzku v športovom režime a legislatíva to na verejných komunikáciách zakazuje), samotná inštalácia, jej údržba a použitie destilátu (a v zime - zmesi vody a metanol) je ekonomicky neopodstatnené ...

Pravdu povediac, niektoré nedostatky je možné napraviť. Napríklad, aby mohla pohonná jednotka pracovať stabilne pri vysokých otáčkach alebo pri maximálnom zaťažení pri nízkych otáčkach, je možné nainštalovať systém distribúcie vstrekovania vody. V takom prípade budú vstrekovače nainštalované po jednom pre každé sacie potrubie, ako v rovnakom palivovom systéme.

Cena takejto inštalácie sa však výrazne zvyšuje, a to nielen kvôli ďalším prvkom. Faktom je, že vstrekovanie vlhkosti má zmysel iba v prípade pohybujúceho sa prúdu vzduchu. Keď je sací ventil (alebo niekoľko v prípade niektorých úprav motora) zatvorený a stane sa to počas troch cyklov, vzduch v potrubí je nehybný.

Aby sa zabránilo zbytočnému prúdeniu vody do kolektora (systém nezabezpečuje odvod prebytočnej vlhkosti hromadiacej sa na stenách kolektora), musí regulátor určiť, v ktorom okamihu a ktorá konkrétna tryska by mala byť uvedená do prevádzky. Toto zložité nastavenie vyžaduje drahý hardvér. V porovnaní s nevýznamným zvýšením výkonu pre štandardné auto je takýto výdavok neoprávnený.

Je samozrejme vecou každého, aby si nainštaloval takýto systém na svoje auto alebo nie. Zvážili sme výhody aj nevýhody takéhoto dizajnu. Ďalej odporúčame pozrieť si podrobnú video prednášku o tom, ako funguje vstrekovanie vody:

Teória spaľovacieho motora: vstrekovanie vody do sacieho traktu

Otázky a odpovede:

Čo je to injekcia metanolu? Ide o vstreknutie malého množstva vody alebo metanolu do bežiaceho motora. Tým sa zvyšuje detonačná odolnosť nekvalitného paliva, znižuje sa emisia škodlivých látok, zvyšuje sa krútiaci moment a výkon spaľovacieho motora.

Na čo slúži vstrekovanie metanolovej vody? Vstrekovanie metanolu ochladzuje vzduch nasávaný motorom a znižuje pravdepodobnosť klepania motora. To zvyšuje účinnosť motora vďaka vysokej tepelnej kapacite vody.

Ako funguje systém Vodometanol? Závisí to od úpravy systému. Najúčinnejší je synchronizovaný so vstrekovačmi paliva. V závislosti od ich zaťaženia sa vstrekuje voda s metanolom.

Na čo sa vodometanol používa? Táto látka sa používala v Sovietskom zväze v leteckých motoroch ešte pred príchodom prúdových motorov. Vodný metanol znížil detonáciu v spaľovacom motore a spaľovanie HTS bolo hladké.