Впрыск воды в двигатель: Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

Содержание

Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

Обыватель при упоминании системы впрыска воды в цилиндр скептически хмыкнет: если двигатель автомобиля получит гидроудар, ничего хорошего из этого не выйдет. Но одно дело, когда при проезде глубокой лужи в двигатель через впускной тракт попадает большое количество воды, которую пытается сжать поршень – это приводит к разрушению шатунно-поршневой группы… Совсем другое – точечный впрыск специальной смеси в камеру сгорания.

Как это работает?

Система впрыска воды чаще всего используется на высокофорсированных двигателях для улучшения их характеристик. Откуда получается дополнительная мощность? Существует сразу несколько вариаций системы, различающиеся только точками установки. Для этого во впускном коллекторе устанавливается специальная форсунка, подающая во впускной тракт водометанольную смесь, которая смешивается с топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания.

Почему именно смесь воды со спиртом? Во-первых, такая жидкость замерзает при более низких температурах, а во-вторых, вода со спиртом обладает лучшим рассеиванием, из-за чего образуется более равномерная смесь и уменьшается температура во впускном коллекторе.

За счет мелкодисперсных капель смесь охлаждается, что позволяет повысить степень сжатия, а также уменьшить скорость горения смеси в цилиндрах, а это снижает возможность детонации. Также снижение температуры горения топливно-водяной смеси влияет на химические процессы в камере сгорания, что уменьшает концентрацию вредных выбросов азота и углекислых газов.

Опыты российских конструкторов на дизельных двигателях с экспериментальными системами показали снижение выбросов оксидов азота в три-четыре раза, а выбросов СО2 – в 1,2 раза.

Казалось бы, одни плюсы! Но, как и все в мире, идеальных вещей не бывает. В отработавших газах увеличивается концентрация несгоревших углеводородов, что немного увеличивает расход топлива автомобиля. На малой скорости или полностью открытой дроссельной заслонке двигатель может работать неустойчиво.

Одной из ключевых причин является неравномерное распределение жидкости по цилиндрам – в некоторых из них неизбежно создается обедненная смесь. Обычно такую проблему можно решить, установив систему с индивидуальными форсунками на каждый из цилиндров, управляемых компьютером.

Кроме того, пользователи часто забывают, что в систему необходимо заливать только дистиллированную воду. Ведь растворенные в обычной воде соли могут привести к образованию нагара в камерах сгорания, и, как следствие, уменьшить ресурс двигателя. Посмотрите на накипь в чайнике – вы же не хотите, чтобы подобная гадость была и внутри цилиндров?

С чего все началось?

Впервые в мировой практике впрыск воды в цилиндры двигателя применил венгерский инженер Bcnki в начале XX века. Еще спустя несколько лет профессор Хопкинсон из Англии успешно применил экспериментальную систему впрыска воды для улучшения характеристик промышленных двигателей. А наибольший вклад внес Гарри Рикардо, создатель одноименной марки, занимающейся выпуском автомобильных комплектующих. На его счету – многочисленные исследования, несколько патентов и даже монография High-Speed Internal Combustion Engine, в которых подробно описаны методы и испытания двигателей с впрыском воды.

В результате всех испытаний Рикардо представил двигатель, оснащенный системой впрыска смеси воды с метанолом, благодаря которой удалось добиться увеличения характеристик мотора почти что двукратно! Широкое применение водометанольные смеси нашли во время Второй мировой войны. Первую скрипку сыграли авиаторы, которые в погоне за скоростями и высотой искали любые ухищрения, чтобы выжать максимум мощности из поршневых двигателей, которых к концу войны все равно заменили реактивной авиацией.

В 1942 году на вооружение ВВС Германии поступил иcтребитель Focke-Wulf 190 D-9, оснащенный системой впрыска водометанольной смеси во время форсажа. Причем он был не единственным в своем роде в Люфтваффе. Похожей системой впрыска оснащались двигатели Daimler-Benz 605 и BMW 801D для Messerschmidt Bf-109, а также Junkers Jumo 213A-1. Стоит отметить, что авиационные двигатели того времени уже имели системы турбонаддува, и впрыск воды, по сути, играл роль интеркулера. Водометанольная смесь MW-50 впрыскивалась во впускной тракт авиационного двигателя, где смешивалась с топливной смесью, устремляясь в камеру сгорания. В результате контакта с раскаленными стенками цилиндров вода превращалась в пар, который, расширяясь, создавал в цилиндре избыточное давление, а предварительное охлаждение топливной смеси на впуске способствовало увеличению ее объема в цилиндре и улучшало эффективность сгорания топлива. В результате мощность немецких моторов кратковременно увеличивалась на 20-30 процентов, что давало последним преимущества по набору высоты и максимальной скорости.

На фото: Messerschmitt Bf-109

Собственные системы впрыска воды разработали и союзники. Так, американская компания Pratt & Whitney в своем двигателе J57 для бомбардировщика В-29 установила похожую систему для повышения характеристик двигателя на малых и средних высотах. Похожую систему с успехом применяли и на истребителях. В 1943 году по приказу НКАП моторный завод №45 должен был разработать документацию на советскую систему впрыска воды для двигателей АМ-38Ф. Опытная партия из пяти самолетов Ил-2, оснащенных двигателем с впрыском воды, была построена на заводе №18, однако после испытаний система была признана слишком дорогой и сложной в настройке.

На фото: ИЛ-2

На каких автомобилях применялось?

С развитием в конце войны реактивных двигателей работы по увеличению мощности поршневых агрегатов были практически свернуты, и богатый опыт форсировки отошел на задний план. Но о системах вспомнили автомобильные компании. Первым впрыск водометанольной смеси на серийном автомобиле стали применять американцы из General Motors, которым такая система оказалась нужна для повышения детонационной стойкости турбомотора Oldsmobile F-85 Jetfire. Что из этого получилось, мы уже рассказывали вам ранее.

На фото: Oldsmobile F-85 Jetfire Hardtop Coupe 1963

Еще одним производителем, вспомнившем о полезных свойствах водометанольной смеси, стал шведский Saab, где до начала 1980-х годов устанавливали систему впрыска воды на Saab 99 Turbo S. Правда, с появлением интеркулеров, охлаждающих воздух во впускном тракте, такие системы на серийных автомобилях плавно сошли на нет, но не были забыты в автоспорте.

В 1983 году команды Формулы-1 Renault и Ferrari установили на свои болиды системы впрыска воды, позволившие итальянцам в итоге занять первое место в кубке конструкторов. На машинах были установлены баки объемом 12 литров для хранения смеси спирта и воды, регулятор давления и водяной насос, однако впоследствии подобные системы были запрещены регламентом.

На фото: Renault RE40 ‘1983

Похожие системы пытались внедрить в середине 1990-х в WRC, но и там они получили запрет через недолгое время, как и на ле-мановских спортпротипах. Очень широкое распространение баки с водой получили у американских гонщиков на ¼ мили. Могучие американские «восьмерки» дрегстеров, снабженные механическими нагнетателями, требовали серьезного охлаждения, а интеркулеры еще не получили широкое распространение. Тогда некоторые светлые головы и вспомнили о полезных свойствах водно-спиртовой смеси, подаваемой в двигатель. Так, суперкар Porsche 911, доработанный фирмой 9ff, в 2005 году установил рекорд скорости 388 км/ч для автомобилей, официально сертифицированных для дорог общего пользования. Его оппозитная «шестерка» с двумя турбокомпрессорами на пару с обычными интеркулерами была также оснащена системой впрыска воды.

Впрыск воды, наши дни

На некоторое время интерес к системам от производителей угас, но в 2015 году про технологии вспомнили мотористы BMW, решившие применить впрыск воды уже не для повышения мощности, а для снижения расхода бензина. Первым автомобилем, опробовавшем систему впрыска воды с метанолом, стал пейс-кар BMW M4, участвующий в гонках MotoGP. Но если там была установлена обычная форсунка, подающая смесь во впускной коллектор, то на опытном трехцилиндровом турбомоторе рабочим объемом 1,5 литра система стала более продвинутой.

Вода смешивается с топливной смесью с помощью топливного насоса высокого давления Bosch, срабатывающему только на оборотах мотора свыше 4 000. Водно-топливная смесь через форсунку впрыскивается в саму камеру сгорания. В результате мощность 201-сильного двигателя увеличилась на 14 л. с., возросла детонационная стойкость двигателя, что позволило поднять степень сжатия с 9.5:1 до 11,0:1 и в целом улучшить отдачу мотора на низких и средних оборотах. Объем водяного бака с подогревом – 7 литров, а в обычных условиях автомобиль расходует около 1,5 литра воды на 100 км пути, что означает необходимость пополнения системы почти каждые 500 километров.

На фото: BMW M4 Coupé MotoGP Safety Car (F82) ‘2015

Однако инженеры BMW предусмотрели и другие способы добычи воды: при работе кондиционера конденсат из системы автоматически сливается в бак. Все эти ухищрения позволяют экономить почти 8% топлива на 100 км пути в смешанном цикле, а особенно эффективно система может работать в паре с гибридным приводом. Правда, о таких гибридах в БМВ пока молчат.

Серийный выпуск двигателей с водометанольной системой впрыска по планам должен начаться уже в конце этого года, причем поставляться такие БМВ будут и в Россию. На наше счастье, из-за повышенной стойкости к детонации эти машины будут менее требовательны к октановому числу – заправляться можно будет обычным Аи-95.

Можно ли поставить такую систему себе на машину?

Если очень хочется, то можно. Начитавшись интернета, умельцы делают самодельные системы, используя в качестве элементов капельницы, медицинские шприцы и прочие изделия, устанавливают во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой и… такие системы работают.

Впрочем, все плюсы от повышенной мощности или крутящего момента перечеркиваются одним жирным минусом. Ведь по сути такой самопал просто льет огромное количество воды в коллектор, не распыляя ее, в результате чего водяная взвесь поступает во все цилиндры неравномерно. О последствиях мы уже говорили выше – в некоторых цилиндрах воды больше, чем в остальных, что приводит к обеднению смеси в отдельных цилиндрах и неравномерную работу мотора. В худшем случае количество воды, поступаемой в цилиндр, так велико, что приводит к шансу получить тот самый пресловутый гидроудар.

Для тех, у кого есть чуть больше денег, продавцы тюнинг-аксессуаров предлагают комплект из насоса высокого (около 5-10 бар) давления, электронного блока управления насосом, форсунок для впрыска смеси и, естественно, бачка для воды. В самых дорогих системах применяется клапан, регулирующий давление и количество поступаемой воды.

Принцип работы такой системы прост: блок управления, подключенный к датчику расхода воздуха двигателя, анализирует полученную информацию и рассчитывает подачу воды, дав команду насосу.

Несмотря на кажущуюся простоту, и здесь возникают определенные сложности. Впрыск воды происходит только на определенных режимах работы двигателя, обычно подобные системы работают при оборотах двигателя свыше 3 000 об/мин. К тому же система почти не контролирует подачу смеси, а только подает команду на включение/выключение насоса. Основным ограничением на количество впрыскиваемой воды становится только производительность самой форсунки.

Кстати, пока блок даст команду насосу на запуск, пока насос включается и начинает перекачивать воду, происходит задержка между отправкой команд на впрыск топлива и впрыск воды, что неминуемо снижает эффективность всей системы.

Главными спецами по системам впрыска воды для автомобильных двигателей были признаны конструкторы британской фирмы Aquamist, в 1990-е поставлявшие комплекты для болидов WRC, пока их не запретили. И цена на тюнинг-киты колеблется в районе 3 000 долларов. В общем, пока впрыск воды остается довольно экзотическим, недешевым и, положа руку на сердце, не таким уж эффективным средством форсировки.

Впрыск воды в двигатель, впрыск водометанола

Впрыск воды в двигатель — история подачи воды в двигатель внутреннего сгорания

Идея впрыска воды в ДВС была изобретена H. Ricardo в 1930 году, который продемонстрировал, как можно удвоить мощность двигателя, используя подачу воды и метанола в двигатель. Первое широкое применение впрыска водометаноловой смеси в двигатели внутреннего сгорания произошло во время второй мировой войны.

В 1942 году германские ВВС увеличили мощность истребителя Focke-Wulf 190D-9 с 1776 до 2240 л.с. ( +26% ), используя впрыск метанола и воды в соотношении 50-50%.
Во время Второй мировой войны в радиальных авиационных двигателях американских и немецких самолетов для кратковременного форсажа системой впрыска воды оснащались авиамоторы Daimler Benz серии 605 и BMW 801D для Messerschmitt Bf 109, Junkers Jumo 213 A1 для FockeWulf 190D, Pratt & Whitney J57 для американского B-29 Stratofortress и многие другие. Вода добавлялась в уже готовую смесь, охлаждая ее, и попадала вместе с ней в камеру сгорания. От контакта с раскаленной поверхностью поршня и стенок цилиндра вода мгновенно превращалась в пар, который помогал рабочим газам толкать поршень. Предварительное охлаждение топливовоздушной смеси позволяло увеличить ее объем на впрыске и повышало эффективность сгорания топлива. Впоследствии воду заменили специальной смесью MW-50, состоящей из равных частей воды и метанола, тем самым увеличив мощность двигателей на 25–30%. Авто производители, в частности Chrysler, также применяли этот метод для увеличения мощности и снижения детонации на моделях с моторами большого объема. Saab, компания с авиационными корнями, устанавливала систему впрыска воды на скоростном Saab 99 Turbo S вплоть до начала 1980-х годов. С появлением интеркулеров, охлаждающих воздух перед впрыском в цилиндры, применение воды в автомобильных моторах потеряло актуальность.

Так же системы впрыска воды использовали в 80-90 годы в Formula 1 и WRC, где в последствии были запрещены регламентом.
Renault внедрил впрыск воды в 1977г. В 1983 для болидов Formula 1 Renault устанавливает баки на 12 литров воды, электрический насос и регулятор давления, в результате мощность двигателя около
600 л.с., а в 1986, мощность была повышена до 870 л.с. В 1983 г. Феррари также внедрили впрыск воды, чтобы быть первыми. Они завоевали первенство конструкторов. Феррари использовали смесь спирта с водой. Позже, Porsche тоже применил впрыск воды в формуле 1 для увеличения мощности.
Интересно, что в конце 2004 рекорд на четверть мили для дизелей, который долго никто не мог побить, был превзойден дважды (сейчас это 7,98 сек) двумя разными авто, и оба использовали систему впрыска водно-метаноловой смеси. Porsche 911 с 9ff-тюнингом установила новый мировой рекорд скорости для авто, сертифицированных для дорог общего пользования – 388 км/ч, используя систему впрыска водно-метаноловой смеси. Jan Fatthauer установил рекорд на быстрейшем в мире Porsche 911, используя систему впрыска водно-метаноловой смеси.
Последнее упоминание о системе впрыска воды на мировом уровне сделала BMW в 2005, они планировали использовать систему впрыска в весьма извращенном виде, впрыскивая воду в выхлопные газы, которые должны вращать небольшую турбину энергией пара.

Но в 2015 году BMW представила автомобиль safety car для MotoGP 2015 с системой впрыска воды в классическом виде, где форсунки впрыскивают воду во впускной коллектор под высоким давлением, для охлаждения горячего впускного воздуха от двух турбин. Так же BMW заявили о возможном использовании данной системы в гражданских автомобилях. Впоследствии они выпустили ограниченную версию BMW M4 GTS в количестве 400шт., которая была оснащена системой впрыска воды Bosch.

Сейчас американские и английские фирмы производят комплекты систем впрыска воды с метанолом для мощных и, как правило, турбированных автомобилей. Представляют они из себя простейшую систему состоящую из садового насоса, системы шлангов, простейшей форсунки и небольшого контроллера. Системы эти работают, но не всегда надежно и не всегда хорошо, от того впрыск воды обычно использовался только в узком кругу автоспорта и тюнинга.

Порой всплывают факты добавления воды в советских грузовиках для снижения расхода топлива посредством медицинской капельницы. Так же есть отчеты об исследованиях в этой области американцами, русскими, немцами, турками. Есть данные о том, что впрыск воды нейтрализует 60-80% вредных выбросов в атмосферу и отчеты о снижении расхода топлива на 25-30% для бензиновых и дизельных двигателей и замеры возросшей на 15-20% мощности двигателей с такими системами.

 

Впрыск воды в двигатель — опасения, мифы, страхи, поверья

Идея подачи воды в двигатель вызывает только смех и опасения, ведь идея впрыска воды в двигатель внутреннего сгорания противоречит базовым принципам и постулатам, привычным стереотипам. Любой ребенок знает, что вода гасит огонь, любой взрослый знает, что существуют две противоборствующие стихии вода и пламень и эти стереотипы нельзя сломать, они формировались в сознании людей много сотен лет. Любой опытный автовладелец знает, что если машину утопить в глубокой луже, то двигатель получит гидроудар и это страшно. Отсюда напрашивается простой вывод — вода и двигатель внутреннего сгорания несовместимы!

 

 

Так же «знатоки» устройства и принципов работы ДВС утверждают, что двигатель с впрыском воды:

— получит гидроудар

но обьем подаваемой воды в двигатель измеряется единицами миллиграмм, размер капель не более 0.1мм

 

— заржавеет

температура в камере сгорания доходит до 2000С, а вода начинает превращаться в пар уже при 100С, а в перегретый пар уже при 200-300С, это значит, что воды в камере сгорания нет, она полностью и моментально испаряется и переходит в парообразное состояние

 

— масло превратится в эмульсию

воды подается настолько мало, что она просто не может попасть в картер, учитывая что почти все газы будут удалены из камеры сгорания на такте выпуска

 

— пар растворит масляную пленку и двигатель заклинит

ни вода, ни пар не являются растворителями, а вот бензин как раз самый настоящий растворитель, который прекрасно растворяет моторное масло, при этом двигатели ездят сотнями тысяч километров без проблем

 

Это наиболее частые заявления скептиков при разговоре на тему впрыска воды в двигатель и все эти утверждения ложны и не имеют ничего под собой, кроме страхов и опасений.

 

Можно посмотреть на данный вопрос по-другому, многие лекарства сделаны с добавлением крайне токсичных и смертельно опасных для здоровья людей компонентов, вопрос только в концентрации этих веществ в лекарстве, которое помогает выжить и яде, который убивает. Так вот если смертельную для двигателя внутреннего сгорания концентрацию воды сильно уменьшить, то она начинает работать, как лекарство и помогает двигателю работать.

 

Зачем двигателю нужен впрыск воды и зачем подавать воду в двигатель ?

При впрыске воды в строго дозированном обьеме, при условии, что вода распыляется каплями размером менее 0.1мм, двигатель начинает работать иначе. Вода обладает огромной теплоемкостью, при впрыске воды во впускной коллектор она охлаждает его и впускной воздух, который становится плотнее, а значит в двигатель попадет больше кислорода и больше топлива сгорит полностью, а это прямой путь к повышению мощности. По данным исследований увеличение мощности составляет 10-15% для бензиновых ДВС и 20-30% для дизельных.

Вода попадая в горячую камеру сгорания испаряется и увеличивается в обьеме в 1700 раз, давление пара помогает двигать поршни, т.е. выполнять работу — крутящий момент двигателя увеличивается.  

Пар прекрасно очищает впускной коллектор, клапаны, камеру сгорания, поршни, турбину, выхлоп от нагара, получается, что с впрыском воды Вы постоянно моете двигатель изнутри.

Впрыск воды экстремально увеличивает детонационную стойкость топлива, это значит, что можно использовать более дешевое топливо без вреда для двигателя. Октановое число бензина АИ-92, АИ-95, АИ-98 отражает как раз уровень детонационной стойкости и более ничем бензины не отличаются. Получается, что с впрыском воды можно заправлять вместо 98го бензина 92й, а двигатель даже не заметит подмены, при этом финансовая выгода на лицо.

При применении впрыска воды можно увеличивать давление наддува турбированных двигателей и получать больше мощности, при этом не боясь сломать двигатель, т.к. вода эффективно снижает температуру выхлопных газов, а это положительно влияет на ресурс турбины и выхлопного тракта.

Впрыск воды позволяет экономить топливо, исходя из всех вышеописанных фактов, получается что водителю придется меньше давить на педаль газа, чтобы ускоряться так же быстро, а значит расход топлива будет неуклонно снижаться. По данным исследований расход топлива снижается от 10 до 20%, в зависимости от типа и мощности ДВС.

Снижение вредных выбросов, впрыск воды в двигателе внутреннего сгорания прекрасно борется с вредными выбросами, а значит это экологичная технология.

 

Что дает впрыск воды или водометанола двигателю ?

плюсы от применения впрыска воды:

— снижение температуры впускного воздуха
— снижение температуры в камере сгорания
— резкое повышение детонационной стойкости топлива (в том числе некачественного и низкооктанового)
— снижение вредных выбросов на 60-80%
— повышение мощности на 15-20% и крутящего момента на 25-30%
— снижение расхода топлива
— очистку впуска, камеры сгорания, клапанов, поршней, турбины и свечей зажигания

 

минусы от применения впрыска воды:

— стоимость системы ( окупается за один год эксплуатации автомобиля )
— необходимость периодически заправлять дополнительный бачок дистиллированной водой, метанолом или водометанолом

Сопоставив список плюсов и минусов, однозначно возникает ощущение «разводки», ведь так много плюсов и так мало минусов — невозможно ? Еще как возможно.

 

Как работает система впрыска воды ?

Принцип работы системы впрыска воды основан на свойстве огромной теплоемкости воды. Если воду распылить и мелкие капельки воды запустить в двигатель вместе в впускным воздухом, то ни охладят и воздух, попадающий в двигатель, и сам впускной коллектор. Есть мнение, что микро частицы воды позволяют сделать смесь бензина и топлива более однородной, что повышает КПД. Попадая в горячую камеру сгорания (300-600С) маленькие капли воды моментально испаряются превращаясь в пар, который очищает камеру сгорания, днище поршня и свечи, а так же «давит» на поршень, т.к. вода расширяется при испрении в 1700 раз от своего объема в жидком виде. Т.е. вода создает паровой эффект в двигателе внутреннего сгорания, который выражается в повышении крутящего момента двигателя. Более того вода вступает в химическую реакцию с выхлопными газами, что сильно снижает количество вредых выбросов, в результате реакции образуется CO2 и h3O.
И снова одни плюсы и никаких минусов, при этом возникает разумный вопрос, а почему до сих пор ни один производитель не применил эту волшебную систему в своем автомобиле ? На этот вопрос очень сложно ответить, но последние заявления от BMW дают надежду, что современное автомобилестроение доросло, наконец, до такой технологии 100 летней давности, как впрыск воды.

 

Впрыск воды — экономия топлива и рост мощности ?

Пока все было логически верно и красиво. Но у читателя может возникнуть разумный вопрос — откуда такие фантастически данные о росте мощности на 15-20% и одновременной экономии топлива ?
Впрыск воды в ДВС сильно увеличивает анти-детонационные свойства топлива, это значит, что при том же 95м бензине можно увеличить опережение зажигания, что даст рост мощности. При впрыске смеси воды и спирта увеличивается октановое число топлива, за счет высокого октанового числа спиртов (этанол, метанол, изопропанол), что так же сказывается на росте мощности. Так же стоит вспомнить о паровом эффекте, который помогает сгоревшим газам «давить» на поршень и информации о повышении гомогенности топливной смеси при впрыске воды.
А откуда берется топливная экономичность ?
Впрыск воды позволяет сделать смесь более бедной, т.е. уменьшить количество впрыскиваемого топлива, а так же повышает мощность и крутящий момент, а значит Вам не нужно так же сильно давить на газ, чтобы набрать туже скорость.

 

 

ДВС + ВОДА = ГИДРОУДАР, ржавчина, эмульсия в масле ?

Как я уже писал выше в умах людей, которые слышат в одном предложении слова ДВС и вода сразу возникает множество фантазий. Первая и основная, что при впрыске воды возможен гидроудар, это просто невозможно, т.к. в двигатель впрыскивается до 25% воды от объема топлива, который составляет 1/13 от объема поступающего воздуха. Во-вторых вода подается в двигатель во взевешенном состоянии, т.е. капельки воды настолько маленькие и легкие, что держатся в воздухе.

 

Думаю все видели на мойке как возникает водяной туман вокруг машины, когда ее моют системой высокого давления. Такие же капельки и попадают в двигатель и никак не могут ему навредить.
Второй миф — при впрыске воды в ДВС, детали двигателя могут заржаветь. Снова стоит оценить количество впрыскиваемой воды и тот факт, что вода испаряется при 100С, а в камере сгорания температура в несколько десятков раз больше, поэтому ржавчина не может образоваться в принципе.

 

Система впрыска воды в двигатель — как это работает ?

Простейшие системы впрыска воды времен второй мировой были механическими и дозировать воду должен был пилот самолета. Применявшиеся системы подачи воды в карбюратор на грузовиках «Дороги жизни», для увеличения пробега на том же запасе топлива, состояли из медицинской капельницы и иглы от шприца. Проще говоря, системы были несовершенны и при всех своих плюсах создавали сложности и проблемы в эксплуатации. Во времена формулы 1 и WRC системы уже управлялись компьютерами и могли дозировать воду точно, но применялись с целью повышения мощности и охлаждения камеры сгорания. Современные системы впрыска воды, которые можно купить, так же управляются компьютерами и оборудованы многоуровневыми системами защиты. 

Задача любой системы впрыска воды — распылить определенное, небольшое, количество воды и подать ее в двигатель. При этом обьем впрыскиваемой воды должен быть высокоточно дозирован и должен зависеть от нагрузки на двигатель, т.е. постоянно изменяется. В этом и скрыта основная проблема всех систем — задача точно дозировать обьем впрыскиваемой воды в двигатель в нужный момент.

Любая современная система впрыска воды состоит из:
— насоса высокого давления 5-10 бар
— форсунки или нескольких впрыска воды
— контроллера впрыска (электронный блок управляющий насосом и выполняющий защитные функции)
— бачка для воды или водно спиртовой смеси
— датчика уровня жидкости в бачке
— шлангов и креплений

Принцип работы всех современных систем впрыска воды одинаков — контроллер получает данные о расходе воздуха с датчика двигателя и рассчитывает количество подачи воды, насос включается по команде контроллера и качает давление, форсунка впрыскивает воду. При этом форсунка — просто втулка с очень маленьким отверстием. Все очень просто.
Все эти системы обладают достаточным количеством минусов, т.к. производят их выходцы из автоспорта и по большей части для автоспорта или тюнинга, где нет задачи экономить топливо.
Во-первых впрыск воды происходит не постоянно, а только на мощностных режимах, т.е. контроллер определяет когда начинать впрыск.
Во-вторых все системы весьма инерционны, т.к. контроллер посылает сигнал на насос, тот включается и начинает накачивать давление и только потом форсунка начинает впрыскивать воду, задержка между отправкой команды на впрыск и непосредственно впрыском может составлять 1мс, для двигателя это очень долго.
Стандартная система впрыска воды, которую можно купить сейчас работает так, — вода подается в цилиндры только на больших оборотах и под большой нагрузкой.

В очень дорогих системах применяется клапан, который позволяет изменять количество впрыскиваемой воды, но работает не очень эффективно.
Большинство выпускаемых сейчас систем могут начинать работу с 3000 об/мин и то с оговоркой производителей, что могут быть проблемы, т.к. система не конролирует количество подаваемой воды, а только дает команду включить/выключить насос. Ограничение количества впрыскиваемой воды происходит посредством размера форсунки, т.е. ее производительности.

Но как показывает действительность, большинство систем использует только часть плюсов от впрыска воды, даже BMW использует впрыск воды по-спортивному, как интеркулер, чтобы остудить горячий впускной воздух от двух турбин.
Рукастые парни, начитавшись интернета делают самодельные системы впрыска воды из капельниц и шприцов, из насосов и форсунок омывателя и прочих подручных средств и эти системы работают. Они повышают мощность, улучшают отклик двигателя, позволяют экономить топливо. Но минусов у таких систем много, они недостаточно эффективны. По сути они льют условно неопределенное количество воды в мотор, но не распыляют и даже в таком виде вода в ДВС работает и приносит пользу.

 

Система впрыска воды JTlab

Изучая все возможные предложения систем впрыска воды, быстро приходишь к выводу, что надо покупать лучшее, т.к. только оно работает, а работает точно и хорошо система от Aquamist, стоимостью 60-80 т.р., это тот самый британский производитель, который создавал системы впрыска воды для WRC. Правда чопорные и консервативные англичане так и остались в 80х и их система настраивается путем поворачивания переменных резисторов внутри контроллера, что совсем не удобно, не говоря вообще о сложности настройки этих систем.

Изучая все возможные предложения систем впрыска воды, быстро приходишь к выводу, что надо покупать лучшее, т.к. только оно работает, а работает точно и хорошо система от Aquamist, стоимостью 60-80 т.р., это тот самый британский производитель, который создавал системы впрыска воды для WRC. Правда чопорные и консервативные англичане так и остались в 80х и их система настраивается путем поворачивания переменных резисторов внутри контроллера, что совсем не удобно, не говоря вообще о сложности настройки этих систем.

Спустя некоторое время нам удалось изготовить простейший образец системы и испытать его на турбированном двигателе. Даже без изменения настроек ЭБУ автомобиль с впрыском воды показал свои плюсы:
— лучший отклик двигателя на педаль газа
— турбина раньше и быстрее выходит на буст
— выхлоп перестал «вонять»
— свечи уже после 30 км пробега начали очищаться

После изменения углов зажигания и уменьшения количества впрыскиваемого топлива все стало намного лучше:
— тяга двигателя улучшилась во всем диапазоне
— двигатель имеет хороший отклик на всех оборотах
— турбина стала выходить на рабочее давление на 1000 об/мин раньше
— машина поехала и чем выше обороты и скорость тем выше тяга, нет провалов, возникает ощущение, что ее уже не остановишь

 

Прочитать подробнее о системах впрыска воды, метанола JTlab

 

Купить систему впрыска воды JTlab Вы можете здесь

 

 

Компания BMW вернула впрыск воды в двигатель — ДРАЙВ

Для отделения BMW M это 17-й сезон MotoGP, в котором различные «эмки» выступают в роли safety car.

Баварцы представили необычное купе M4, которое будет работать автомобилем безопасности на чемпионате MotoGP нынешнего года. Но необычным его делают не раскраска, не «люстра» на крыше и даже не большое антикрыло. Главное — у этой двухдверки нестандартный мотор, оснащённый системой впрыска воды во впускной коллектор. Такой приём при грамотном применении позволяет нарастить мощность и сократить расход топлива.

От стандартного двигателя этот отличается перекроенным впускным трактом.

Машина безопасности выступает также в роли витрины, демонстрирующей возможности персонализации «эмок». Например, тут установлены углепластиковые антикрыло, диффузор, корпуса зеркал, а также титановая выхлопная система с углеволоконными наконечниками. Подвеска также отличается от базовой версии.

Впрыск воды в ДВС был придуман ещё перед Второй мировой войной и применялся на самолётах, предназначенных для установления рекордов скорости, а потом и на истребителях. На серийных автомобилях эта технология была использована гораздо позже (см. врезку «Бонус»), встречалась она крайне редко, да так и осталась экзотикой, несмотря на некоторые её преимущества.

Впрыск воды во впускной коллектор активируется при высоких нагрузках. Распылённые форсунками мельчайшие капли тут же испаряются, заметно снижая температуру воздуха. Это повышает его плотность и позволяет «утрамбовать» в цилиндры больше заряда. Кроме того, происходят снижение пика температуры в камере сгорания и подавление детонации, что допускает увеличение давления наддува.

Всё дело в том, что без системы управления, способной корректно рассчитывать параметры смеси, впрыск воды лишь наносит вред — снижает мощность, повышает расход, увеличивает износ двигателя и способен привести даже к его поломке. Об этом иной раз забывают сторонние компании, предлагающие на рынке кит-комплекты для установки такого впрыска. Польза от их монтажа сильно зависит от продуманности реализации. А вот в заводских стенах для этой технологии наступает ренессанс: отделение BMW M заявило, что в ближайшее время начнёт оснащать ею серийные машины.

Бонус

В 1962 году фирма Oldsmobile выпустила на рынок модель F-85 Jetfire с 218-сильным турбомотором V8 3.5. Он был оборудован системой впрыска смеси метанола и воды (50/50). Спирт вместе с водой работал на снижение температуры воздуха на входе и подавление детонации. Хотя для своего времени это был очень продвинутый агрегат, надёжность его оставляла желать лучшего. К тому же Jetfire стоил ощутимо дороже 85-го с «атмосферником». Так что число проданных машин с водяным впрыском оказалось сравнительно невелико — 3765 штук. В 1978 году компания Saab выпустила модель 99 Turbo S с двухлитровым турбомотором и заводской системой впрыска воды. Она позволила поднять мощность со 145 л.с. на обычном Turbo (на фото) до 160–165 л.с. на «эске». Но такие версии были редки на фоне более массовой модификации Turbo.

Гидрофилия — Авторевю

«Губит людей не пиво, губит людей вода…» А двигатели? На скоростной дороге фирменного полигона BMW во французском Мирамасе я убедился в том, что впрыск воды в мотор не губителен — а, наоборот, полезен!

В чем смысл? Вода имеет высокую теплоемкость, и ее испарение в камере сгорания играет роль своеобразного «интеркулера»: бензовоздушная смесь охлаждается, повышаются ее плотность и стойкость к детонации. За счет этого появляется возможность нарастить производительность турбокомпрессора и сделать зажигание более ранним. Повышается и экономичность, особенно в режимах максимальной мощности. А заодно на 20—25 градусов снижается температура двигателя.

У BMW давние традиции впрыска воды: его практиковали еще на авиационном моторе BMW 801D с непосредственным впрыском бензина, который ставили в 40-х на истребители Focke-Wulf Fw 190. Вернее, тогда немцы применяли водометанольную смесь. В послевоенные годы впрыск воды во впускной коллектор турбомотора использовали Oldsmobile Jetfire и Saab 99 Turbo S. А теперь про старую технологию вновь вспомнили в BMW. Для снижения расхода бензина нынче все средства хороши!

Причем если в экспериментальной 431-сильной «шестерке» автомобиля безопасности BMW M4, который ездит по треку в мотогонках серии MotoGP, конструкторы применили обычный впрыск воды во впускной коллектор, то на трехцилиндровом турбомоторе 1.5 они пошли дальше: с помощью специально разработанного топливного насоса высокого давления Bosch после 4000 об/мин вода подмешивается к бензину, и получившийся «коктейль» через специальные форсунки впрыс­кивается в камеру сгорания. Это дало 201-сильному мотору дополнительные 14 л.с. А благодаря снижению риска детонации степень сжатия повысили с 9,5:1 до 11,0:1, что заметно подняло отдачу при низких и средних нагрузках.

Расход воды при этом — до 1,5 л на «сотню», объем «аквабака» — 7 л. Значит, при движении с высокой скоростью, когда влага расходуется интенсивно, каждые полтысячи километров придется останавливаться и заливать дистиллят? Ведь обычной водой пользоваться нельзя: мотор зарастет накипью, как чайник.

Однако если при этом включен кондиционер, то система автоматически пополняется конденсатом из климатичес­кой системы — летом его образуется до 1,5—2 литров за час. А что делать зимой, сливать воду и сушить весла? Инженеры улыбнулись: нет, после остановки двигателя вся вода перекачивается в специальную емкость, не боящуюся замерзания, и оттаивает после запуска.

Так устроена система комбинированного впрыска бензина и воды: вода подается во впускной коллектор, а после 4000 об/мин — еще и в цилиндры вместе с топливом

Все это затеяно ради снижения расхода топлива: инженеры BMW обещают «до 8%» в смешанном цикле. После быстрой езды по полигоновскому кольцу Мирамаса на экспериментальной трехцилиндровой «единичке» бортовой компьютер высветил 9 л/100 км. Неплохо, но… Не революция.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

система впрыска воды в двигатель – Основные средства

Идея подачи воды в камеру сгорания бензинового двигателя не нова, например, такие работы велись в СССР еще 1970-е годы. При подаче воды понижается температура в камере, появляется возможность увеличить угол опережения зажигания и тем самым повысить мощность двигателя.

Компания Bosch создала такую систему и оборудовала ею спорткар BMW M4 GTS. Испытания показали, что система позволяет сэкономить на различных режимах движения от 4 до 13% топлива, а также увеличить мощность двигателя.

Система может быть установлена на различных бензиновых двигателях. Утверждается, что экономия топлива, которую обеспечивает система Bosch, особенно ощутима в небольших трех- и четырехцилиндровых двигателях: именно таких, которые можно найти под капотом большинства автомобилей средних размеров.

Bosch использует систему впрыска воды во впускной коллектор, так как у такой системы есть технические преимущества и обходится она гораздо дешевле. Это делает возможным ее массовое использование на разных типах транспортных средств.

Мелкодисперсная водяная пыль впрыскивается во впускной коллектор. На сто километров пути требуется всего несколько сотен миллилитров жидкости. Для питания системы впрыска требуется иметь с собой всего лишь небольшое количество дистиллированной воды — именно она используется для пополнения специального резервуара. В среднем требуется доливать воду каждые 3 тыс. км. Когда двигатель перестает работать, вода перетекает обратно в резервуар, где в зимнее время она может замерзнуть, но это не нанесет системе никакого вреда. После того как двигатель возобновит работу, вода постепенно оттает. В случае, если запас дистиллированной воды невозможно пополнить, причин для беспокойства нет: двигатель все равно будет работать без перебоев — хотя и без увеличения крутящего момента и уменьшенного потребления горючего, которые обеспечивает водный впрыск.

Компания утверждает, что риск возникновения коррозии двигателя из-за водяного впрыска абсолютно исключен.

Впрыск воды в инжекторный двигатель

Словосочетание «впрыск воды в цилиндры» звучит нелепо, ведь каждый автовладелец прекрасно знает, что попадание этой жидкости в двигатель грозит гидроударом и выходом из строя силового агрегата. Тем не менее такой вариант форсирования мотора с успехом применялся еще в первой половине прошлого века.

Правда, изначальной целью инженеров было не увеличение мощности ДВС, а борьба с детонацией топливно-воздушной смеси в цилиндрах.

Эффект от присутствия воды в составе горючей смеси

Как уже было сказано, первоначально впрыск воды применялся для борьбы с детонацией. Однако, как правило, использовался раствор воды и метилового спирта в различных пропорциях. Опытным путем было установлено, что оптимальное соотношение составляет 50/50. Сам по себе раствор играет роль антидетонационной добавки, а форсирование двигателя изначально было побочным эффектом, о котором узнали не сразу. Кроме того, вода является антиоксидантом и препятствует образованию углеродистых отложений в камерах сгорания.

Что же происходит в камерах сгорания при впрыске водного раствора метанола?

  1. Вода обладает высокой теплоемкостью, благодаря чему существенно снижается температура в цилиндрах ДВС.
  2. Поскольку более холодный воздух сжать намного легче, энергии во время такта сжатия затрачивается значительно меньше, т. е. повышается КПД двигателя.
  3. Помимо этого, появляется возможность загнать в цилиндры больше воздуха, а вода, испаряясь, создает дополнительное давление, повышая степень сжатия.
  4. Жидкость попадает в цилиндры в распыленном состоянии, и мгновенно обволакивается частицами бензина, в результате рабочая смесь становится более однородной, хорошо заполняет все доступное пространство, и сгорает более равномерно. Это обеспечивает дополнительный рост КПД и снижает вероятность детонации. Таким образом, мощность ДВС возрастает примерно на 10%.

Что касается метилового спирта, процесс его сгорания протекает с меньшей скоростью, чем у бензина, посему рост давления в цилиндрах протекает более плавно, и максимальное значение достигается позже. В результате увеличивается крутящий момент и мощность.

В идеальном случае наибольшее количество воды должно впрыскиваться на пике момента. Соотношение воды и воздуха должно находиться в пределах от 1/10 до 1/14. При меньшем количестве воздуха рабочая смесь будет сгорать не полностью, о чем просигнализируют «выстрелы» в глушителе, а при недостатке воды может возникнуть детонация.

Краткий экскурс в историю

Для автомобилей первой половины двадцатого века мощность двигателя внутреннего сгорания не имела решающего значения. В отличие от автоконструкторов, авиаинженеры боролись едва ли не за каждую лошадиную силу. По этой причине впрыск воды, а точнее ее смеси с метанолом, в массовом количестве впервые был использован именно на самолетах при работе ДВС в режиме форсажа.

Пионером в этой области стал немецкий Мессершмитт Bf.109 G-6 («Густав»). Именно на этот истребитель, выпуск которого начался осенью 1942 года, стала устанавливаться система MW 50 (от Metanol-Wasser), число указывало на процентное содержание метилового спирта. Были и другие системы: MW 0, MW 30, MW 75 и даже MW 100, впрыскивающая чистый метанол. Однако практика показала, что наилучшее форсирование ДВС достигается при впрыске 50-процентного раствора спирта.

Если говорить о конкретных цифрах, то двигатель этого «Мессера» на форсаже без впрыска метанола на высоте 1 км развивал мощность 1575 л. с., а включенная система MW 50 добавляла еще 225 л. с. (суммарная мощность увеличивалась до 1800 л. с.). В результате максимальная скорость самолета возрастала примерно на 40 км/ч, что давало большое преимущество в бою.

Свое применение впрыск воды нашел и в американской авиации. Советские же инженеры дальше опытных образцов не пошли. Далее, с появлением реактивных двигателей вопрос о необходимости впрыска воды в поршневые двигатели внутреннего сгорания самолетов отпал сам собой.

Как работает система впрыска воды

Принцип ее работы прост: во впускной коллектор двигателя устанавливается форсунка, через которую поступает вода. При работе мотора происходит следующее: вначале во впускной коллектор поступает топливно-воздушная смесь, затем туда же впрыскивается вода, которая охлаждает топливно-воздушную смесь, поступающую в цилиндры.

Благодаря тому, что частицы бензина обволакивают микрокапли воды, массовая доля горючего увеличивается, а из-за неиспарившейся жидкости возрастает степень сжатия в камерах сгорания. Скорость горения бензина, смешанного с водой существенно падает, следовательно, условия, способствующие детонации рабочей смеси возникнуть не могут.

Следует помнить, что измененный состав рабочей смеси в цилиндрах двигателя влияет на состав отработавших газов. Так, концентрация углерода и окислов азота существенно снижается, однако увеличивается доля углеводородов.

Форсированный таким способом ДВС может периодически работать нестабильно. Чаще всего это происходит при движении с малой скоростью при полностью открытой дроссельной заслонке. Причина в том, что система впрыска настроена неправильно, вследствие чего во впускной коллектор попадает избыточное или недостаточное количество жидкости.

Если система изготавливается и устанавливается своими руками, следует тщательно выбирать подходящий насос и форсунку. Только в этом случае:

  • впрыск воды во впускной коллектор будет осуществляться стабильно;
  • жидкость будет подаваться в мелкораспыленном виде.
Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Просто добавь воды. Маленькая добавка H₂О повышает мощность ДВС и экономит топливо


Фото: Bosch

Может быть, двигатели внутреннего сгорания доживают последние десятилетия, но производители не сдаются. Они выжимают максимум из этой технологии, оптимизируя конструкцию двигателя для повышения эффективности и экономичности. Недавно сообщалось об инновации Nissan, которая изобрела ДВС с изменяемой степенью сжатия. Теперь о своих достижениях поведала Bosch. Немецкая фирма представила систему водяного впрыска WaterBoost для простой модификации существующих ДВС.

Даже самый продвинутый двигатель внутреннего сгорания впустую тратит примерно пятую часть топлива. Например, оно расходуется на систему охлаждения двигателя. В современных двигателях немного дополнительного топлива впрыскивается в камеру сгорания не для сгорания, а для испарения со стенок, за счёт чего происходит охлаждение двигателя.

Bosch предлагает модифицировать систему впрыска топлива: использовать воду вместо бензина при охлаждении камеры. То есть суть технологии WaterBoost заключается в том, что на больших оборотах в двигателе задействуется водяная помпа, которая впрыскивает в камеру сгорания немного воды незадолго до поджига топливной смеси.

Требуется совсем немного воды: на 100 км уходит несколько сотен миллилитров. Поэтому маленький бачок с водой потребуется заливать дистиллированной водой каждые несколько тысяч километров, что для большинства водителей не станет накладным. Это даже приятно: заливая воду, ты знаешь, что эта вода будет использоваться вместо бензина (при охлаждении).

Да и если вода в бачке кончится, тоже ничего страшного, разве что немного снизится крутящий момент и на несколько процентов вырастет потребление топлива.

Как показали опыты Bosch, такая простая модификация может на несколько процентов снизить потребление топлива (до 13%) без потери мощности и крутящего момента. Экономия возможна в моменты перегрева двигателя на самых высоких оборотах: например, при резком ускорении или движении по шоссе с высокой скоростью.

Кроме того что это экономит бензин, так испарение воды ещё и лучше охлаждает двигатель, чем испарение бензина.

Как дополнительный бонус к экономии топлива — на 4% снижаются выбросы CO2, так что двигателю будет легче пройти проверку на соблюдение жёстких экологических нормативов, которые предъявляются к современным бензиновым двигателям.

Наиболее эффективным внедрение водяного впрыска будет для компактных трёх- и четырёхцилиндровых двигателей. Другими словами, именно для тех двигателей, которые используются в самых популярных современных автомобилях среднего размера.

Но это ещё не всё. Кроме экономии топлива, WaterBoost может добавить до 5% мощности двигателям с турбонаддувом. Дело в том, что добавка воды насыщает кислородом нагнетаемый воздух от турбины и увеличивает скорость горения смеси, позволяя оптимизировать угол опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем верхней мёртвой точки.

Идея опережения зажигания в том, чтобы поджигать горючую смесь заранее, до достижения поршнем верхней мёртвой точки. При правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки.

Изменив угол опережения зажигания и подкрутив настройки тайминга поджигания, инженеры могут выжать ещё чуток мощности даже из мощных двигателей с турбонаддвуом, даже на спорткарах.

Первым автомобилем, в котором внедрят технологию водяного впрыска WaterBoost, станет BMW M4 GTS с шестицилиндровым турбодвижком.


BMW M4 GTS. Фото: BMW Group

Про внедрение WaterBoost в автомобилях средней ценовой категории информации пока нет.

У компании Bosch есть большой опыт в автомобильной промышленности. Именно Bosch в 1887 году изобрела безопасную систему детонации воздушно-топливной смеси ДВС от магнето. Такая система зажигания используется в автомобилях до сих пор. До этого изобретения смесь в ДВС поджигали через калильные трубки Даймлера открытым пламенем.

Bosch производит не только системы зажигания, стартеры, но и многие другие автомобильные компоненты. Например, недавно наладила серийное производство электромоторов для гоночных картов.


Электромотор Bosch для гоночных картов. Фото: Bosch

За электромоторами — будущее, но и ДВС не собирается сдаваться без боя.

«Наш водяной впрыск показывает, что у двигателей внутреннего сгорания осталось ещё несколько трюков под капотом», — сказал д-р Рольф Буландер (Rolf Bulander), председатель подразделения Bosch Mobility Solutions и член совета директоров Robert Bosch GmbH.

Как на самом деле работает закачка воды?

Впрыск воды ушел в прошлое, но с ужесточением правил выбросов, он может вернуться. Итак, как это работает?

Возможно, вы слышали о таких автомобилях, как BMW M4 GTS с впрыском воды, а также о сильно модифицированных автомобилях, которые стремятся добиться значительного прироста мощности. Впрыск воды обычно используется в двигателях с высокой степенью сжатия (преимущественно в трансмиссиях с принудительной индукцией) из-за потенциальных неблагоприятных эффектов такой высокой степени сжатия в каждом цилиндре.

Эти системы работают путем впрыска или распыления воды в топливно-воздушную смесь или непосредственно в цилиндр. Те из вас, кто когда-либо сталкивался с тем, что вода случайно попадала в двигатель, где этого быть не должно, вы знаете, что тот факт, что вода является несжимаемой жидкостью, может привести к полной катастрофе. К счастью, количество впрыскиваемой воды настолько минимально, что жидкость никак не влияет на ход поршня. Водная смесь по сути представляет собой туман, а не поток жидкости, поэтому она довольно быстро испаряется в процессе сгорания.

Причина впрыска воды — ее охлаждающие свойства. Вместо того, чтобы использовать воду в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя снаружи, вода впрыскивается в точный момент времени двигателя для охлаждения значительных «горячих точек» в системе впуска, что может вызвать явление, называемое преждевременным зажиганием.

Предварительное воспламенение происходит из-за того, что эти «горячие точки» имеют более высокую температуру, чем искра от свечи зажигания, в результате чего воздушно-топливная смесь воспламеняется до того, как искра сможет воспламенить топливо. Со временем это может иметь разрушительные последствия для поршней, поскольку каждый из них вынужден двигаться против своего обычного времени из-за предварительного зажигания и может привести к перегреву компонентов.

8 КБ

Так поэтапный впрыск воды.Путем охлаждения горячих точек внутри цилиндра можно избежать преждевременного зажигания и можно безопасно изучить возможность использования более высоких степеней сжатия в двигателе. Когда вода поступает в цилиндр, тепло передается от горячего воздуха дожигания внутри цилиндра к холодной воде, охлаждая всасываемый заряд. Это означает, что смесь во впускном заряде более плотная, позволяя большему количеству воздуха / топлива поступать в цилиндр. И больше топлива = больше взрыва.

Из-за детонации в двигателе (побочный продукт предварительного зажигания) угол опережения зажигания обычно замедляется, так что именно свеча зажигания воспламеняет топливо, а не горячие точки, но с добавлением водяного охлаждения время зажигания может быть изменено. помещается в гораздо более мощную зону производства крутящего момента в пределах цикла двигателя, что приводит к увеличению количества лошадей, попадающих в конюшню.

В M4 GTS чрезвычайно эффективен впрыск воды.

Теперь это не просто водопроводная вода, разбрызгиваемая в цилиндр. На самом деле это смесь 50/50 со спиртом (метанолом) и очень небольшим процентным содержанием масла.Когда вода охлаждает, спирт действует как антифриз и полностью воспламеняется, в то время как масло снижает воздействие воды на металлические компоненты коррозии. Из-за присутствия метанола этот процесс иногда называют закачкой воды и метанола, в то время как некоторые опытные тюнеры даже соглашаются на 100-процентную закачку метанола, но очевидные проблемы безопасности делают этот вариант чертовски опасным.

Закачка воды дает много других преимуществ.Выбросы уменьшаются из-за поглощения воды теплом в процессе сгорания, тем самым уменьшая количество выхлопных газов, производимых как NOx, а также продлевая срок службы двигателя за счет поглощения тепловой энергии, которая в противном случае попадала бы на стенки каждого цилиндра.

Впрыск воды в двигатель M4 GTS

Время впрыска воды, очевидно, имеет решающее значение, и его следует применять только при предварительном зажигании или детонации.Неправильное использование может привести к потерям мощности из-за недостаточной эффективности, когда вода заполняет потенциальное топливное пространство внутри цилиндра.

Появление интеркулера в последние десятилетия 20-го века почти отправило впрыск воды в учебники истории из-за его абсолютной сложности, и если автомобили специально не производятся со склада с впрыском воды, очень трудно попытаться настроить автомобиль для внезапно использую это.

Однако в свете решительных мер по сокращению выбросов следует ожидать возвращения впрыска воды из-за его влияния на сокращение выбросов выхлопных газов.Только не пытайтесь установить элементарную систему впрыска для своей 1.2 Fiesta, такая дорога может привести только к неудачам.

Объяснение систем закачки воды

— Как закачка метанола увеличивает мощность в лошадиных силах

Пожалуй, самая крутая часть BMW M4 GTS — это система впрыска воды, редкость для серийных автомобилей. Это было большой частью того, как BMW смогла превратить стандартный M4 в 3.0-литровый рядный шестицилиндровый двигатель с двойным турбонаддувом увеличен с 425 л.с. до 493 л.с. для GTS. Так как же резервуар с дистиллированной водой может создать такой значительный прирост мощности?

Как Джейсон Фенске из Engineering объяснил детали в этом новом видео, система впрыска воды позволила инженерам BMW запустить турбонаддув и ускорить зажигание без увеличения детонации или снижения надежности. Беспроигрышный вариант.

Система впрыска воды BMW, поставляемая Bosch и доступная другим автопроизводителям, распыляет холодную воду во впускной коллектор через три форсунки.Вода немедленно испаряется в воздух в коллекторе, снижая температуру всасываемого воздуха и увеличивая плотность воздуха. Двигатели внутреннего сгорания лучше всего работают с холодным плотным воздухом, который помогает снизить вероятность детонации.

С такой системой впрыска воды степень сжатия также может быть увеличена, хотя инженеры BMW решили сохранить стандартное соотношение M4 10,2: 1 для GTS. Также стоит отметить, что Porsche 911 GT2 RS также предлагает систему впрыска воды, хотя система Porsche работает за счет распыления воды на интеркулеры.

Впрыск воды — это на самом деле уловка старой школы для увеличения мощности двигателей с турбонаддувом. Oldsmobile Jetfire 1962 года с его V8 с турбонаддувом основывался на смеси дистиллированной воды, метанола и антикоррозионных химикатов. Образно говоря, Oldsmobile назвал эту смесь Turbo Rocket Fuel, и это было важно, поскольку это было за годы до того, как датчики детонации смогли предотвратить разрушительную детонацию. Если вы не наполнили резервуар для воды, турбонаддув Jetfire был отключен.

Saab также предлагал комплект для впрыска воды на 99 Turbo, но развитие промежуточных охладителей привело к тому, что OEM-производители отказались от заводских систем впрыска воды, хотя тюнеры послепродажного обслуживания добились больших успехов с такими устройствами (большинство из которых работают на смеси вода и метанол).Теперь, когда автопроизводители стремятся добиться большей производительности и экономии топлива от турбомоторов, заводское впрыскивание воды может стать обычным явлением.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Преимущества и недостатки систем впрыска воды в двигателе

«Водное веселье».

Вы закончили настройку двигателя, но обнаруживаете, что при полном открытии дроссельной заслонки двигатель глохнет или глохнет. Когда вы ставите автомобиль на диагностику, вы обнаруживаете, что датчик детонации срабатывает, чтобы защитить двигатель.

Детонация в двигателе — это состояние, при котором топливо внутри двигателя воспламеняется преждевременно и возникает в двигателе, работающем с высокой степенью сжатия.(Это также может быть вызвано другими факторами, включая низкооктановое / некачественное топливо или горячие точки в двигателе.)

Для целей этой статьи мы будем предполагать, что детонация в двигателе возникает из-за того, что ваш двигатель хорошо настроен и работает с большими показателями сжатия, или из-за принудительной индукции.

Это также может быть вызвано добавлением или повышением мощности турбонагнетателя в вашем двигателе. Вы можете отремонтировать двигатель с более низкими поршнями сжатия, уменьшить поток воздуха в двигатель или использовать впрыск воды.

Подобно тому, как пожарный распыляет воду на огонь, чтобы охладить его, впрыск воды в двигатель помогает подавить возгорание. Это буквально замедлит сгорание топлива и сделает процесс сгорания более тщательным. Некоторые сторонники впрыска воды перечисляют очищающий эффект, который она оказывает на двигатель и головку, но это не главное соображение.

Если вы не страдаете от детонации двигателя, впрыск воды не имеет значения, но может буквально спасти проект энтузиазма по настройке.

Вопрос в том, куда впрыскивать брызги воды. Ваш основной выбор — после компрессора (турбо или нагнетатель или до него). Тогда у нас есть варианты инъекций в каждый прием или непосредственно перед ветвью.

Ваш маршрут во многом зависит от коллектора и расположения компрессора. В идеале каждый коллектор впускного коллектора должен иметь форсунку для впрыска воды, требующую более сложного контроллера впрыска. Самые простые системы идут сразу после компрессора перед ответвлением, позволяя потоку коллектора направлять заряд воды.

Ваша цель — получить одинаковое количество воды в каждый цилиндр, в противном случае двигатель выйдет из динамического баланса, и вам придется настраиваться на самый слабый общий знаменатель.

Некоторые предпочитают использовать впрыск воды до турбонаддува, но другие полагают, что это может отрицательно повлиять на долгий срок службы рабочих колес. Сторонники этого метода заявят, что это позволяет наилучшим образом распылять воду во всасываемую заправку, а также снижает температуру всасывания, позволяя турбо-двигателю работать более эффективно (сжатие воздуха увеличивает его температуру).

Мы, конечно, согласимся с тем, что попадание струи или крупных капель воды на крыльчатку не имеет смысла.

Струя воды действительно должна запускаться только тогда, когда вы приближаетесь к критическому порогу детонации, поэтому нет смысла постоянно впрыскивать воду.

В идеальном мире вам потребуется около 10 дюймов длины всасываемого отверстия для равномерного смешивания топлива / воздуха и воды.

Размер форсунки также важен, и, как и в случае с топливной форсункой, вам нужен туман, а не жиклер.Размер тумана около 50 микрон является приемлемым, при этом размер капель уменьшается по мере распыления. Форсунки меньшего размера (1 мм) намного эффективнее создают туман и обеспечивают распыление. Тепло двигателя (и тепло всасываемого компрессора) завершит процесс распыления.

Как контролировать количество воды, впрыскиваемой в двигатель? Количество воды должно варьироваться в зависимости от нагрузки двигателя и оборотов. В качестве примера давайте посмотрим на давление в коллекторе.

Давление в коллекторе

может достигать 11 фунтов на квадратный дюйм при 3500 об / мин, а также достигать тех же 11 фунтов на квадратный дюйм при 7000 об / мин.Поскольку частота вращения двигателя на 100% больше, вам также потребуется как минимум удвоить впрыск воды. Это действительно окупается, чтобы получить контроллер впрыска воды хорошего качества, который учитывает обороты и показатели заправки в уравнении. Сама по себе скорость подачи топлива является достаточно хорошим показателем количества воды, поэтому контролер сырой нефти мог бы это принять во внимание.

Поскольку закачка воды замедляет горение, для большинства обычных применений будет полезно немного продвинуть время на несколько градусов. Поскольку каждый движок уникален, вам необходимо тщательно настроить опережение.Если вы записываете небольшой прирост мощности или его отсутствие, скорее всего, у вас уже есть оптимальное время. Дальнейшее продвижение по времени просто увеличит давление в цилиндре.

Обратные стороны закачки воды включают коррозию металлических зажимов и соединений внутри водозаборника. Вставлять в двигатель ржавые металлические детали — очень плохая идея. Поэтому проверьте воздухозаборник на наличие металлических зажимов и замените их на коррозионно-стойкие.

Следующее худшее, что может случиться, — это внезапная потеря закачки воды.Это может быть вызвано неисправностью форсунки, высыханием бака или неисправностью какого-либо другого компонента. Хорошая система впрыска воды будет иметь встроенную отказоустойчивую систему, которая снижает мощность двигателя, например, за счет снижения давления наддува в турбонагнетателе. Чем точнее настроен двигатель, тем серьезнее проблема.

На настроенном на скоростную дорогу уличном автомобиле датчик детонации должен иметь возможность регулировать заправку, и это будет аналогично использованию низкооктанового топлива. Пока вы будете поддерживать низкие обороты, вы сможете ездить на машине.Когда мы говорим о хорошо настроенной тормозной машине, внезапная потеря воды и последующий стук могут быть катастрофическими и требуют серьезных размышлений. Может использоваться резервная система, или двойная система впрыска обеспечит 50% закачку в случае отказа одной из них.

Ежедневные проверки вашей системы впрыска воды целесообразны, и чем точнее настроен автомобиль, тем важнее это. Всегда берите с собой запас воды, проверяйте все линии подачи на предмет натирания и трения. Используйте фильтрованную воду и периодически проверяйте заборник на предмет коррозии.

Впрыск воды обычно оказывает на двигатель такое же воздействие, как и при работе на более высоком октановом топливе. По сути, это не имеет значения, если вы не страдаете от ударов. Однако на двигателях NASP с добавленными турбонаддувом он может отличать управляемый веселый автомобиль от бугристого автомобиля.

Если вы хотите более подробно обсудить применение системы впрыска воды для вашего автомобиля, присоединяйтесь к нам на нашем дружеском форуме, и станет частью тюнингового сообщества TorqueCars .

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: МНЕ НУЖНЫ ВАШИ ПОЖЕРТВОВАНИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ РАСХОДЫ НА РАБОТУ ЭТОГО САЙТА И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕГО РАБОТЫ.Я не взимаю плату с за доступ к этому веб-сайту, и это экономит большинство читателей TorqueCars на 100 долларов в год — , но мы НЕ ПРИБЫЛЬНЫ и даже не покрываем наши расходы. Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья написана мной, Уэйнном Смитом, основателем TorqueCars, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была зарегистрировано в разделе «Модификации двигателя», «Принудительная индукция», «Впуск и выхлоп», «Тюнинг». Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими участниками.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, напишите ссылку на своем любимом форуме или используйте параметры закладок, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальной сети.

Пожалуйста, посмотрите это видео на нашем новом канале YouTube.

Отзыв

Пожалуйста, используйте наш форум , если вы хотите задать вопрос о настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто интернет-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или подсказку

Впрыск воды

Впрыск воды Вернуться на главную страницу Purdue AAE Propulsion. Назад на страницу с основными сведениями о турбинном двигателе.

Максимальная мощность, которую может выдавать газотурбинный двигатель, во многом зависит от плотность или вес потока газов через двигатель. Следовательно, при понижении атмосферного давления или температуры окружающего воздуха увеличивается, происходит потеря тяги. Выходная мощность может быть увеличена или восстанавливается путем охлаждения воздушного потока водой или охлаждающей жидкостью.

Существует два основных метода впрыска охлаждающей жидкости в воздушный поток.Если некоторые двигатели распыляют жидкость непосредственно во впускной канал компрессора, в большинстве подходящим методом является впрыск во вход в камеру сгорания. С участием это может быть достигнуто более равномерным распределением и может быть получено больше охлаждающей жидкости. введен.
Когда вода / охлаждающая жидкость разбрызгиваются на впуске компрессора, температура воздуха снижается, увеличивая плотность компрессор всасывается воздухом, а следовательно, и тяга увеличивается.

Система, показанная слева, представляет собой типичный впрыск компрессора. система.При включении охлаждающая жидкость перекачивается в блок управления, который измеряет расход смеси на входе в компрессор. Сервоклапан регулирует подачу масла, используя моторное масло в качестве рабочей среды. В степень открытия сервоклапана зависит от крутящего момента карданного вала давление масла и атмосферное давление воздуха.

Впрыск охлаждающей жидкости во вход камеры сгорания увеличивает массовый расход через турбину. Давление и падение температуры на турбине приводит к увеличению давление в струйной трубе, дающее дополнительную тягу.Так же последующее снижение температуры на входе в турбину позволяет топливу система для увеличения потока топлива к клапану, дающего увеличение частота вращения двигателя. Это дает еще больше дополнительных толкать.

Показанная система представляет собой типичную систему впрыска в камеру сгорания. Охлаждающая жидкость поступает в турбинный насос с пневматическим приводом, отправляя ее в водяной насос. блок измерения расхода. Оттуда он проходит к каждой форсунке распылителя топлива. и распыляется на вихревые лопатки жаровой трубы. Это охлаждает воздух переходящий в зону горения.Система контроля топлива определяет давление воды, которое автоматически сбросит обороты двигателя Губернатор, чтобы увеличить максимальную частоту вращения двигателя. Водный поток чувствительный элемент откроется только тогда, когда разница между давление нагнетаемого воздуха компрессора и давление воды правильное.

Вернуться на главную страницу Purdue AAE Propulsion. Назад на страницу с основными сведениями о турбинном двигателе.

Волшебство впрыска воды — Новости Матери-Земли

1/2

Система впрыска воды использует подающий шланг, прикрепленный к крышке воздушного фильтра, для впрыскивания воды непосредственно в карбюратор.

ФОТО: СОСТАВ НОВОСТЕЙ МАТЕРИ ЗЕМЛИ

2/2

Присвоенный жюри датчик, подключенный к приборной панели, отслеживает экономию топлива автомобиля.

ИНФОРМАЦИЯ О МАТЕРИ ЗЕМЛЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

❮ ❯

Во время Второй мировой войны летчики-истребители могли нажать кнопку и впрыснуть струю воды в турбокомпрессоры своих чудовищных силовых установок, чтобы получить дополнительную тягу на взлете. Некоторое время спустя Chrysler (среди других производителей автомобилей) установил впрыск воды на ряд своих двигателей большого объема, опять же для повышения производительности.Действительно, в нагнетании воды, используемом для увеличения мощности, нет ничего нового.

Но использование «Адамова эля» для экономии бензина — это, конечно, изменение ритма! Видите ли, до недавнего времени просто не существовало способа эффективно контролировать объем и распыление крошечного количества жидкости, необходимого для адаптации впрыска H 2 0 к небольшому экономичному двигателю. И, как правило, в то время как крупные технологии не могут понять, как можно справиться с таким регулированием, небольшой предприниматель (с богатым опытом и изобретательностью, но с нехваткой долларов и степеней) преуспел.

Пэт Гудман установил свою первую систему впрыска воды (на гоночном автомобиле Porsche) в 1964 году, и гоночная организация в ответ запретила его устройство — оно сделало автомобиль слишком быстрым! Не испугавшись, Пэт решил, что даже если гоночный истеблишмент не заинтересован в «улучшении породы», он был заинтересован.

Сегодня, несколько позже близких к банкротству, новаторский механик владеет автомобилем, с которым может поспорить только правительство: Ford Fiesta 1978 года, который при обычной езде по городу получает 50 миль на галлон.(Эта впечатляющая цифра была подтверждена сотрудником MOTHER EARTH NEWS, который сопровождал Гудмана в 48-мильной прогулке по Винчестеру, штат Вирджиния. Во время поездки — которую Пэт совершил, если уж на то пошло, с большей скоростью, чем обычно — на маленьком четырехцилиндровом двигателе выпил всего 0,95 галлона неэтилированного газа.)

Назад к основам

Как и большинство хороших идей, конструкция закачки воды Гудмана представляет собой удивительно простой подход к пугающе сложной проблеме. На самом деле производственная система намного менее сложна, чем модель-прототип.Он состоит только из распылительной форсунки, а также двух односторонних клапанов от распылительных пистолетов, некоторого шланга (для подачи воды в «распылитель» и снятия давления из системы выброса) и резервуара для воды на один галлон.

Форсунка ввинчивается в верхнюю часть корпуса воздухоочистителя и разбрызгивает мельчайшие капли воды в горловину карбюратора в ответ на команды заводских устройств управления дымом двигателя.

Несмотря на его периодические критические замечания в адрес регулирующей бюрократии правительства, Пэт милостиво благодарен за все время и деньги, которые они потратили на разработку устройства регулирования громкости его системы: насоса для смога.Этот механизм впрыска воздуха тщательно контролирует частоту вращения двигателя и нагрузку, а также обеспечивает давление для активации водяной форсунки устройства Goodman!

Путем ограничения давления воздуха от насоса (либо с помощью клапана, либо путем обжатия шланга) до примерно 2 1/2 фунтов на квадратный дюйм при примерно 3000 об / мин (измерено с помощью манометра давления топлива), надлежащее соотношение 5% воды к 95% бензин уверен. А при 5% — например, если двигатель сжигает галлон газа каждые 45 миль — галлона воды хватит на 900 миль.

Как это работает?

Итак, вы можете спросить, как вода улучшает расход бензина? В конце концов, старый добрый h30 не горит.Однако, поскольку вода не горит, жидкость (по сути) повышает октановое число топлива!

Эта более высокая «точка воспламенения» дает три конкретных преимущества (а также некоторые побочные эффекты). Во-первых, поскольку вода охлаждает газо-воздушную смесь, существует больший потенциал расширения (поскольку давление прямо пропорционально температуре). Во-вторых, сгорание превращает капли воды в пар, что также помогает создать бонус к давлению (подобно тому, как это же вещество приводит в движение паровой двигатель).

Наконец, и это наиболее важно, при преобразовании воды в пар в очень критический момент расходуется тепло (из расчета около 1100 калорий на грамм жидкости).Это поглощение тепла предотвращает скачок температуры сгорания до резкого пика (как в стандартном двигателе), а затем ее быстрое падение. Вместо этого температура в машине увеличивается медленнее, достигает более низкого пика и спадает гораздо более плавно. (Кроме того, более длительная общая продолжительность сгорания создает большее давление, чем при стандартном цикле двигателя.)

Таким образом, только впрыск воды может сделать ваш двигатель более эффективным (и экономичным), но хороший механик может легко улучшить эти преимущества! Гудман, например, ездит на своей Fiesta с 12 баллами.Степень сжатия 7: 1. Он может это сделать, потому что пониженная температура сгорания предотвращает обычные проблемы, связанные с преждевременным воспламенением и выбросами закиси азота (которые образуются в условиях высокой температуры): на самом деле, маленький Ford Пэта недавно прошел через строгие (и — 3000 долларов) –Дорогой) тест на закись азота с половиной максимально допустимого уровня выбросов.

Высокая степень сжатия может иметь много преимуществ, но по большей части такие «плюсы» связаны с повышенной мощностью. Большинство людей полагают — или их заставили поверить — что чем больше мощность, тем больше расход бензина.Не так! Повышение степени сжатия не влияет ни на рабочий объем, ни на расход топлива, а только позволяет лучше использовать имеющееся топливо. В Goodman Fiesta большая мощность означает, что для движения с той же скоростью можно использовать меньше газа. Такое эффективное использование бензина приводит к увеличению пробега… а также к увеличению производительности. (Кстати, поршни, которые Пэт использовал для повышения компрессии в своем маленьком Форде, можно купить в его магазине автозапчастей.)

Если вы не хотите заниматься заменой поршня, вы все равно можете получить примерно 20% -ное повышение MPG, установив систему впрыска воды на свой серийный двигатель.Поскольку Пэт планирует продать установочный комплект, включающий форсунку, односторонние клапаны, резервуар для воды, сопутствующее оборудование и подробную инструкцию, который будет доступен (к тому моменту, когда вы это прочтете) по цене менее 50 долларов, система впрыска воды должна окупиться. для себя (из расчета примерно пенни за милю) всего в 5 000 миль по дороге.

Кроме того, система настолько проста в установке, что она может быть готова к работе менее чем за два часа, и единственное рекомендуемое техническое обслуживание — это чистка форсунки (уксусом) каждые 20 000 миль.

Однако будущее системы закачки воды Пэта Гудмана все еще не определено. В ходе переговоров о распространении с крупной нью-йоркской фирмой Пэт получил известие о возможности рассмотрения иска EPA против лиц, производящих аксессуары для автомобильных двигателей.

В то время как MOTHER EARTH NEWS может полностью понять, почему следует контролировать устройства, которые издают шум, выделяют смог или глотают бензин, необходимо сделать поправку для мелких производителей, которые могут искренне помочь всем нам.Сегодня Пату не разрешают устанавливать форсунки (как и никакому профессиональному механику без теста на закись азота за 3000 долларов), несмотря на их кажущуюся пользу. Завтра ему, возможно, вообще не разрешат их делать.

Опубликовано 1 сентября 1979 г.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Оцените ценность своих навыков и труда, чтобы построить самостоятельный и финансово безопасный образ жизни, питая при этом свою страсть.

Ваш осенний сад дал вам изобилие кабачков для хранения, и теперь вы думаете, как их использовать.

Создание аквариумной форелевой фермы требует терпения и усердия. Тем не менее, сверхурочные ваши усилия будут многократно щедро вознаграждены.

Впрыск воды

Фото: Взлет с водяной инжекцией KC-135A с Мартина Поула с разрешения фотографа.
Щелкните фото, чтобы увеличить

Впрыск воды был отличной идеей для двигателей более старых технологий, но был неэффективен и склонен к отказу.Но ВВС придерживались этой технологии еще долго после того, как авиакомпании ушли. К тому времени, как многие из нас добрались до самолета, это просто научили как неизбежное зло, хотя объяснение в руководстве было правильным. Мало кто из пилотов действительно это понимал. Дело в точке . . .

[Хасара, стр. 8] Ваш школьный учитель естественных наук солгал вам — вода действительно горит. Двигатели KC-135A модели J57 компании Pratt & Whitney создают тягу в тринадцать тысяч фунтов за счет впрыска воды во впускные отверстия и камеры сгорания.Шестьсот семьдесят галлонов деминерализованной воды сгорают примерно за 125 секунд во время взлета с «мокрой тягой». Летные экипажи могут сказать, что впрыск воды работает, по быстрым движениям стрелки манометра соотношения давлений в двигателе и по очень заметному увеличению шума и вибрации планера. Взлет с мокрой тягой и реактивные двигатели 1950-х годов — вот почему KC-135A называют «водными вагонами». Водные вагоны слишком тяжелы для взлета без воды, слишком тяжелы для взлета со 165 000 фунтов топлива. Если в наш самолет не впрыскивается вода, моя команда останется дома, став новым запасным экипажем, наблюдающим, как все остальные идут на войну.Никто не хочет оставаться дома.

Первое замечание: вода не горит, и в этом двигателе она не использовалась. Подробнее об этом ниже. Во-вторых, если бы условия были подходящими, вы действительно могли бы взлететь с неисправной системой, если бы вы могли сбрасывать воду во время полета. Заключительный момент: я включил этот отрывок, чтобы проиллюстрировать, что пилотам не нужно разбираться в науке, лежащей в основе их самолетов, чтобы управлять ими. Я пишу об этом в главе 27 «Уроки полетов 1: Основы полета».

Пример системы

[Руководство по летной эксплуатации KC-135A, стр. 1-7] Система впрыска воды обеспечивает увеличение тяги, позволяя распылять воду в воздухозаборник и секцию диффузора каждого двигателя. Впрыскиваемая таким образом вода служит для увеличения плотности всасываемого воздуха и воздуха для горения, позволяя увеличить тягу.

В случае KC-135A, 5 000 фунтов нагретой воды увеличили тягу каждого двигателя с примерно 9 000 до 12 000 фунтов тяги.Сантехника была сложной и склонной к выходу из строя.

Обновление

Друг прислал мне эту фотографию, показывающую, что может случиться с турбинной частью двигателя, когда «кто-то ленился с процессом фильтрации воды» в системе впрыска воды. Это от AV-8B Harrier в 2018 году.

Фото: Повреждение двигателя AV-8B в результате использования воды, которая не была отфильтрована должным образом.(Показано с разрешения фотографа.)
Щелкните фото, чтобы увеличить изображение

Вода при сжигании дизельного топлива

Вода при сжигании дизельного топлива

W. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Добавление воды в процесс дизельного топлива снижает температуру сгорания и снижает выбросы NOx.Наиболее распространенные методы введения воды — это прямой впрыск в цилиндр, процесс, который используется в некоторых морских и стационарных дизельных двигателях, и эмульсии воды в топливе. Эмульгированные топлива из-за повышенного перемешивания в диффузионном пламени дизельного топлива также могут быть эффективными для одновременного снижения выбросов PM и NOx.

Добавление воды в процесс дизельного топлива

Способы добавления воды

Добавление воды в процесс сгорания дизельного топлива является известным методом снижения NOx и, в некоторых случаях, одновременного уменьшения выбросов NOx и PM.Само представление о заливке воды в цилиндр дизельного двигателя может показаться спорным. В конце концов, инженеры приложили все усилия, чтобы добиться прямо противоположного и защитить камеру сгорания от загрязнения водой, будь то топливо или конденсация воды в охладителях всасываемого воздуха. Споры вокруг добавления воды основаны на наблюдении, что капли воды, ударяющиеся о стенки цилиндра, могут немедленно разрушить масляную пленку смазки. Однако эта опасность, хотя и весьма реальная, исходит исключительно от жидкой воды.Когда вода испаряется, она больше не может влиять на пленку смазочного масла [603] . Таким образом, методы добавления воды, которые гарантируют, что капли воды не могут контактировать с поверхностью гильзы цилиндра, могут считаться безвредными. Были высказаны дополнительные опасения, что повышенная концентрация водяного пара в цилиндре двигателя может привести к конденсации воды и / или серной кислоты, что приведет к проблемам с коррозией. По-видимому, эти подозрения также не оправданы, поскольку точка росы серной кислоты при очень высоком соотношении вода: топливо 1: 1 увеличивается всего на 15 ° C [604] .Учитывая температуры при сгорании дизельного топлива, конденсация в камере сгорания невозможна ни при каких обстоятельствах.

Обычно воду можно вводить в процесс сгорания дизельного топлива одним из следующих способов:

  • Топливо эмульгированное
  • Впрыск воды в цилиндр
  • Впрыск воды во впускаемый воздух

Эти методы схематически показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 . Методы добавления воды

Эмульсия — это система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых тонко диспергирована в другой.Во всех эмульсиях вода / дизельное топливо, имеющих практическое значение, вода диспергирована в виде мелких капель в непрерывной фазе дизельного топлива. Этот тип эмульсии, схематически показанный на Рисунке 2, часто называют эмульсией «вода в топливе». В противоположной конфигурации, когда топливо диспергировано в непрерывной водной фазе, вода с гораздо большей вероятностью будет контактировать с поверхностью гильзы цилиндра и другими металлическими частями, что приведет к коррозии и проблемам с двигателем.

Рисунок 2 . Водно-топливная эмульсия

На практике работа двигателя на водно-топливной эмульсии позволяет снизить выбросы NOx примерно на 50%, при этом необходимое количество воды составляет примерно один процент на каждую процентную точку снижения NOx [603] .Ограничивающим фактором для водных эмульсий является производительность системы впрыска. Если эмульсии должны использоваться без модификации двигателя (например, для замены обычного топлива в существующих двигателях), максимальное количество воды и степень снижения NOx ограничиваются примерно 10-20%. Даже в этом случае двигатель может не достичь своей номинальной мощности, фактически работая в несколько пониженных условиях.

Эмульсии отличаются от других методов добавления воды тем, что вода, включенная в сами капли распыляемого топлива, вводится непосредственно в область пламени сгорания, где образуются выбросы.В дополнение к преимуществу NOx, которое во всех методах объясняется в первую очередь снижением температуры горения за счет воды, эмульсии приводят к улучшенному распылению и смешиванию распыляемого топлива. Улучшенное перемешивание, которое распространяется по всему диффузионному пламени, может привести к значительному снижению выбросов ТЧ. В результате водо-топливные эмульсии являются одной из редких стратегий контроля выбросов дизельных двигателей, которые могут одновременно снизить выбросы NOx и твердых частиц без или с небольшим снижением экономии топлива.Снижение выбросов ТЧ эмульсиями еще не изучено так тщательно, как сокращение выбросов NOx. Тем не менее, как будет обсуждаться позже, достижимая эффективность сокращения выбросов твердых частиц более чем в два раза превышает уровень сокращения выбросов NOx.

Впрыск в цилиндр воды требует отдельной, полностью независимой системы впрыска, предпочтительно с электронным управлением. Этот метод дает возможность впрыскивать очень большие количества воды без снижения мощности двигателя.Эта система также позволяет при необходимости включать и выключать впрыск воды, не влияя на надежность двигателя. Прямой впрыск воды необходимо тщательно оптимизировать в отношении времени впрыска, расхода воды, выбросов и других параметров. Такая гибкость в оптимизации параметров позволяет добиться снижения NOx, аналогичного тому, которое наблюдается в эмульсионных системах, несмотря на то, что вода не вводится непосредственно в область пламени дизельного топлива как неотъемлемая часть распыляемой жидкости. Однако сокращение выбросов ТЧ, если таковое имеется, не соответствует сокращению выбросов эмульгированного топлива.Сложная разработка, необходимая для систем впрыска воды в различных типах двигателей, делает этот подход подходящим для OEM, а не для модернизации.

Фумигация , то есть введение воды во всасываемый воздух, является наиболее простым методом добавления воды. Этот метод предлагает очень мало контроля над параметрами впрыска, такими как временные или пространственные координаты. По этой причине наблюдаемое снижение NOx обычно ниже, чем при использовании эмульсий или прямого впрыска.Фумигация обычно снижает выбросы NOx на 10% на каждые 20% добавления воды в топливо [603] .

Если фумигированная вода не полностью испаряется во всасываемом воздухе, она будет попадать на стенки цилиндра, вызывая разрушение пленки смазочного масла и повреждение двигателя. Более безопасный подход — окуривать водяной пар, а не жидкость. Водяной пар может образовываться с использованием отработанного тепла двигателя, например, от выхлопных газов и / или сжатого наддувочного воздуха. Другая возможность — использовать пар, который может быть доступен в некоторых стационарных двигателях.

Независимо от метода добавления воды необходимо учитывать логистику подачи воды. Использование эмульгаторов позволяет получать эмульсии, которые могут оставаться стабильными в течение нескольких дней или даже недель. В этом случае автомобили можно просто заправлять эмульсией вместо обычного топлива. Такое применение эмульсий, очевидно, ограничено автопарком, который централизованно заправляется топливом с одного объекта, на котором будет готовиться эмульсия. Другие методы добавления воды потребуют установки на транспортном средстве резервуаров для воды и систем обработки.Очевидным недостатком таких систем является большое количество воды, необходимое для снижения выбросов NOx, что потребует больших резервуаров и частого пополнения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *