Veden ruiskutus auton moottoriin

Moottoriteho on yleisin aihe autoilijoiden piireissä. Lähes jokainen autoilija on ainakin kerran ajatellut, kuinka voimalan suorituskykyä voidaan parantaa. Jotkut asentavat turbiinit, toiset reams sylinterit jne. (muita menetelmiä tehon lisäämiseksi kuvataan toisessa stаThiers). Monet auton virityksestä kiinnostuneet ovat tietoisia järjestelmistä, jotka toimittavat pienen määrän vettä tai sen seosta metanolilla.

Useimmat autoilijat tuntevat sellaisen käsitteen kuin moottorin vesivasara (on myös erillinen tarkistus). Kuinka vesi, joka aiheuttaa polttomoottorin tuhoutumisen, voi samalla lisätä sen suorituskykyä? Yritetään käsitellä tätä ongelmaa ja tarkastellaan myös etuja ja haittoja, joita vesimetanolin ruiskutusjärjestelmällä on voimayksikössä.

Mikä on veden ruiskutusjärjestelmä?

Lyhyesti sanottuna tämä järjestelmä on säiliö, johon kaadetaan vettä, mutta useammin metanolin ja veden seos suhteessa 50/50. Siinä on sähkömoottori esimerkiksi tuulilasin pesimestä. Järjestelmä on kytketty joustavilla putkilla (edullisimmassa versiossa otetaan letkut tiputtimesta), joiden loppuun asennetaan erillinen suutin. Järjestelmän versiosta riippuen injektio suoritetaan yhden tai useamman sumuttimen kautta. Vettä syötetään, kun ilmaa imetään sylinteriin.

Jos otamme tehdasmallin, laitteessa on erityinen pumppu, jota ohjataan elektronisesti. Järjestelmässä on yksi tai useampi anturi, joka auttaa määrittämään ruiskutetun veden ajankohdan ja määrän.

Toisaalta näyttää siltä, ​​että vesi ja moottori eivät ole yhteensopivia käsitteitä. Ilma-polttoaineseoksen palaminen tapahtuu sylinterissä, ja kuten kaikki tietävät lapsuudesta lähtien, liekki (ellei palaa kemikaaleja) sammuu vedellä. Ne, jotka "tutustuivat" moottorin hydrauliseen iskuun omasta kokemuksestaan, olivat vakuuttuneita siitä, että vesi on viimeinen aine, jonka pitäisi päästä moottoriin.

Ajatus vesiruiskutuksesta ei kuitenkaan ole teini -ikäisen mielikuvituksen tuotetta. Itse asiassa tämä ajatus on lähes sata vuotta vanha. 1930-luvulla Harry Ricardo paransi sotilaallisiin tarkoituksiin Rolls-Royce Merlin -lentokoneiden moottoria ja kehitti myös synteettisen bensiinin, jolla oli korkea oktaaniluku. täällä) lentokoneiden polttomoottoreille. Tällaisen polttoaineen puute on suuri räjähdysriski moottorissa. Miksi tämä prosessi on vaarallinen? erikseen, mutta lyhyesti sanottuna ilman ja polttoaineen seoksen on palava tasaisesti, ja tässä tapauksessa se kirjaimellisesti räjähtää. Tämän vuoksi yksikön osat ovat liiallisen rasituksen alaisia ​​ja epäonnistuvat nopeasti.

Tämän vaikutuksen torjumiseksi G. Ricardo suoritti sarjan tutkimuksia, joiden tuloksena hän pystyi saavuttamaan veden injektoinnin aiheuttaman räjähdyksen tukahduttamisen. Hänen kehityksensä perusteella saksalaiset insinöörit onnistuivat lähes kaksinkertaistamaan lentokoneidensa yksiköiden tehon. Tätä varten käytettiin koostumusta MW50 (metanolipesuri). Esimerkiksi Focke-Wulf 190D-9 hävittäjä varustettiin samalla moottorilla. Sen huipputeho oli 1776 hevosvoimaa, mutta lyhyellä jälkipolttimella (edellä mainittu seos syötettiin sylintereihin) tämä tanko nousi 2240 "hevoseksi".

Tätä kehitystä ei käytetty vain tässä lentokonemallissa. Saksan ja amerikkalaisen ilmailun arsenaalissa tehoyksiköitä oli useita muutoksia.

Jos puhumme tuotantoautoista, Oldsmobile F85 Jetfire -malli, joka vieritettiin kokoonpanolinjalta viime vuosisadan 62. vuonna, sai tehtaalla asennetun vesiruiskutuksen. Toinen tuotantoauto, jolla on tällä tavalla moottorin tehostus, on vuonna 99 julkaistu Saab 1967 Turbo.

Oldsmobile F85 Jetfire

Tulee 99 Turbo

Tämän järjestelmän suosio nousi vauhtiin sen käytön ansiosta vuosina 1980-90. urheiluautoissa. Niinpä vuonna 1983 Renault varustaa Formula 1 -autonsa 12 litran säiliöllä, johon on asennettu sähköpumppu, paineensäädin ja tarvittava määrä ruiskuja. Vuoteen 1986 mennessä tiimin insinöörit onnistuivat lisäämään voimayksikön vääntömomenttia ja tehoa 600: sta 870 hevosvoimaan.

Autovalmistajien kilpa -sodassa Ferrari ei myöskään halunnut "laiduntaa takaosaa" ja päätti käyttää tätä järjestelmää joissakin urheiluautoissaan. Tämän modernisoinnin ansiosta brändi onnistui saavuttamaan johtavan aseman suunnittelijoiden keskuudessa. Samaa konseptia kehitti Porsche -brändi.

Vastaavia päivityksiä tehtiin WRC-sarjan kilpailuihin osallistuneilla autoilla. 90-luvun alussa tällaisten kilpailujen järjestäjät (mukaan lukien F-1) muuttivat sääntöjä ja kieltivät järjestelmän käytön kilpa-autoissa.

Toinen läpimurto moottoriurheilussa tapahtui samanlaisella kehityksellä vuoden 2004 drag racing -kilpailuissa. ¼ mailin maailmanennätys rikkoi kaksi erilaista ajoneuvoa, huolimatta yrityksistä saavuttaa virstanpylväs erilaisilla voimansiirtomoduuleilla. Nämä dieselautot oli varustettu vedenottosarjalla.

Ajan myötä autoihin alkoi tulla välijäähdyttimiä, jotka alentavat ilmavirran lämpötilaa ennen kuin se tulee imusarjaan. Tämän ansiosta insinöörit pystyivät vähentämään kolkutuksen riskiä, ​​eikä ruiskutusjärjestelmää enää tarvittu. Jyrkkä tehonlisäys tuli mahdolliseksi typpioksidin syöttöjärjestelmän käyttöönoton ansiosta (ilmestyi virallisesti vuonna 2011).

Vuonna 2015 uutiset veden ruiskutuksesta alkoivat nousta jälleen esiin. Esimerkiksi BMW: n kehittämässä uudessa MotoGP -turva -autossa on klassinen vesisuihkusarja. Rajoitetun erän auton virallisessa esittelyssä baijerilaisen autonvalmistajan edustaja teki, että tulevaisuudessa on tarkoitus julkaista siviilimalleja, joilla on samanlainen järjestelmä.

Mitä vesi- tai metanoliruiskutus antaa moottorille?

Joten siirrymme historiasta käytäntöön. Miksi moottori tarvitsee vesiruiskutusta? Kun imuputkeen tulee tiukasti rajoitettu määrä nestettä (enintään 0.1 mm: n pisara suihkutetaan), se muuttuu kosketuksessa kuumaan väliaineeseen välittömästi kaasumaiseksi tilaksi, jolla on korkea happipitoisuus.

Jäähdytetty BTC puristuu paljon helpommin, mikä tarkoittaa, että kampiakselin on käytettävä hieman vähemmän voimaa puristusiskun suorittamiseen. Siten asennus mahdollistaa useiden ongelmien ratkaisemisen kerralla.

Ensinnäkin kuumalla ilmalla on vähemmän tiheyttä (kokeilun vuoksi voit viedä tyhjän muovipullon lämpimästä talosta kylmään - se kutistuu kunnollisesti), joten vähemmän happea pääsee sylinteriin, mikä tarkoittaa, että bensiini tai diesel polttoaine palaa huonommin. Tämän vaikutuksen poistamiseksi monet moottorit on varustettu turboahtimilla. Mutta myös tässä tapauksessa ilman lämpötila ei laske, koska klassiset turbiinit toimivat kuumalla pakokaasulla, joka kulkee pakosarjan läpi. Ruiskutusveden avulla sylintereihin voidaan syöttää enemmän happea palamistehokkuuden parantamiseksi. Tällä puolestaan ​​on positiivinen vaikutus katalysaattoriin (lisätietoja, lue erillisessä katsauksessa).

Toiseksi veden ruiskutus mahdollistaa voimayksikön tehon lisäämisen muuttamatta sen työtilavuutta ja muuttamatta sen rakennetta. Syynä on, että höyryisessä tilassa kosteus vie paljon enemmän tilaa (joidenkin laskelmien mukaan tilavuus kasvaa kertoimella 1700). Kun vesi haihtuu suljetussa tilassa, syntyy lisäpaine. Kuten tiedätte, puristus on erittäin tärkeää vääntömomentille. Ilman puuttumista voimayksikön ja tehokkaan turbiinin suunnitteluun tätä parametria ei voida korottaa. Ja koska höyry laajenee voimakkaasti, HTS: n palamisesta vapautuu enemmän energiaa.

Kolmanneksi, veden ruiskutuksen vuoksi polttoaine ei ylikuumene eikä räjähdystä muodostu moottoriin. Tämä sallii halvemman ja pienemmän oktaaniluvun bensiinin käytön.

Neljänneksi, yllä lueteltujen tekijöiden vuoksi kuljettaja ei saa painaa kaasupoljinta niin aktiivisesti, jotta auto olisi dynaamisempi. Tämä saavutetaan ruiskuttamalla nestettä polttomoottoriin. Tehon kasvusta huolimatta polttoaineenkulutus ei lisäänny. Joissakin tapauksissa identtisellä ajotavalla moottorin ahmiminen vähenee 20 prosenttiin.

Todellisuudessa tällä kehityksellä on myös vastustajia. Yleisimmät väärinkäsitykset veden ruiskutuksesta ovat:

1. Entä vesivasara? Ei voida kieltää, että kun vesi pääsee sylintereihin, moottori kokee vesivasaran. Koska vedellä on kunnollinen tiheys, kun mäntä on puristusiskulla, se ei voi saavuttaa ylintä kuollutta puolta (tämä riippuu veden määrästä), mutta kampiakseli pyörii edelleen. Tämä prosessi voi taivuttaa kiertokanget, rikkoa avaimet jne. Itse asiassa veden injektointi on niin pieni, ettei puristusiskuun vaikuta.
2. Metalli ruostuu ajan myötä joutuessaan kosketuksiin veden kanssa. Tätä ei tapahdu tämän järjestelmän kanssa, koska käyvän moottorin sylinterien lämpötila ylittää 1000 astetta. Vesi muuttuu höyrystyväksi 100 asteessa. Joten järjestelmän käytön aikana moottorissa ei ole vettä, vaan vain ylikuumentunut höyry. Muuten, kun polttoaine palaa, pakokaasuissa on myös pieni määrä höyryä. Osittainen todiste tästä on pakoputkesta vuotava vesi (muut syyt sen ulkonäköön on kuvattu täällä).
3. Kun öljyyn tulee vettä, rasva emulgoituu. Ruiskutetun veden määrä on jälleen niin pieni, että se ei yksinkertaisesti pääse kampikammioon. Siitä tulee välittömästi kaasu, joka poistetaan pakokaasujen mukana.
4. Kuuma höyry tuhoaa öljykalvon, jolloin voimayksikkö tarttuu kiilaan. Itse asiassa höyry tai vesi ei liueta öljyä. Todellisin liuotin on vain bensiini, mutta samalla öljykalvo säilyy satoja tuhansia kilometrejä.

Katsotaanpa, miten laite suihkuttaa vettä moottoriin.

Kuinka veden ruiskutusjärjestelmä toimii

Nykyaikaisissa, tällä järjestelmällä varustetuissa voimayksiköissä voidaan asentaa erityyppisiä sarjoja. Yhdessä tapauksessa käytetään yhtä suutinta, joka sijaitsee imusarjan sisääntulossa ennen haaroitusta. Toinen muunnos käyttää useita tämän tyyppisiä injektoreita hajautettu injektio.

Helpoin tapa asentaa tällainen järjestelmä on asentaa erillinen vesisäiliö, johon sähköpumppu sijoitetaan. Siihen on liitetty putki, jonka kautta nestettä syötetään ruiskuun. Kun moottori saavuttaa halutun lämpötilan (kuvataan polttomoottorin käyttölämpötila) toisessa artikkelissa), kuljettaja alkaa ruiskuttaa märän sumun muodostamiseksi imusarjaan.

Yksinkertaisin asennus voidaan asentaa jopa kaasuttimen moottoriin. Mutta samalla ei voida tehdä ilman imusarjan jonkinlaista nykyaikaistamista. Tällöin kuljettaja ohjaa järjestelmää matkustamosta.

Edistyneemmissä versioissa, jotka löytyvät automaattiviritysliikkeistä, suihkutilan säätö tapahtuu joko erillisellä mikroprosessorilla tai sen työ liittyy ECU: sta tuleviin signaaleihin. Tässä tapauksessa sinun on käytettävä sähköasentajan palveluja järjestelmän asentamiseen.

Nykyaikaisten ruiskutusjärjestelmien laite sisältää seuraavat elementit:

• Sähköpumppu, jonka paine on enintään 10 bar;
• Yksi tai useampia suuttimia veden ruiskuttamiseen (niiden lukumäärä riippuu koko järjestelmän laitteesta ja märän virtauksen jakautumisen periaatteesta sylinterien yli);
• Ohjain on mikroprosessori, joka ohjaa veden ruiskutuksen ajoitusta ja määrää. Pumppu on kytketty siihen. Tämän elementin ansiosta varmistetaan jatkuva erittäin tarkka annostus. Joihinkin mikroprosessoreihin upotetut algoritmit antavat järjestelmän sopeutua automaattisesti tehoyksikön eri toimintatiloihin;
• Säiliö jakotukkiin ruiskutettavaa nestettä varten;
• Tässä säiliössä oleva pinta-anturi;
• Oikean pituiset letkut ja sopivat liittimet.

Järjestelmä toimii tämän periaatteen mukaisesti. Ruiskutusohjain vastaanottaa signaaleja ilmavirta-anturista (lue lisätietoja sen toiminnasta ja toimintahäiriöistä täällä). Tämän datan mukaisesti, käyttäen sopivia algoritmeja, mikroprosessori laskee ruiskutetun nesteen ajan ja määrän. Järjestelmän muunnoksesta riippuen suutin voidaan yksinkertaisesti valmistaa holkin muodossa, jossa on hyvin ohut sumutin.

Useimmat nykyaikaiset järjestelmät antavat vain signaalin pumpun kytkemiseksi päälle / pois päältä. Kalliimmissa sarjoissa on erityinen venttiili, joka muuttaa annostusta, mutta useimmissa tapauksissa se ei toimi oikein. Periaatteessa ohjain laukeaa, kun moottori saavuttaa 3000 r / min. ja enemmän. Ennen kuin asennat tällaisen asennuksen autoon, sinun on otettava huomioon, että useimmat valmistajat varoittavat järjestelmän virheellisestä toiminnasta joissakin autoissa. Kukaan ei tarjoa yksityiskohtaista luetteloa, koska kaikki riippuu tehoyksikön yksittäisistä parametreista.

Vaikka veden ruiskutuksen päätehtävä on lisätä moottorin tehoa, sitä käytetään pääasiassa vain välijäähdyttimenä jäähdyttämään punaisen kuumasta turbiinista tulevaa ilmavirtaa.

Moottorin tehon lisäämisen lisäksi monet ovat varmoja, että ruiskutus puhdistaa myös sylinterin ja pakoputken työontelon. Jotkut uskovat, että höyryn läsnäolo pakokaasussa luo kemiallisen reaktion, joka neutraloi joitain myrkyllisiä aineita, mutta tässä tapauksessa auto ei tarvitse elementtiä, kuten autokatalysaattoria tai monimutkaista AdBlue-järjestelmää, josta voit lukea . täällä.

Veden pumppauksella on vaikutusta vain suurilla moottorin kierrosluvuilla (se on lämmitettävä hyvin ja ilmavirtauksen on oltava nopeaa, jotta kosteus pääsee välittömästi sylintereihin), ja enemmän turboahdetuissa voimayksiköissä. Tämä prosessi luo lisää vääntömomenttia ja lisää tehoa.

Jos moottori on luonnollisesti hengitetty, se ei tule merkittävästi voimakkaammaksi, mutta se ei todellakaan kärsi räjähdyksestä. Turboahdetussa polttomoottorissa ahtimen eteen asennettu vesiruiskutus lisää tehokkuutta vähentämällä tulevan ilman lämpötilaa. Ja vielä suuremman vaikutuksen saavuttamiseksi tällainen järjestelmä käyttää aiemmin mainittua veden ja metanolin seosta suhteessa 50x50.

Edut ja haitat

Joten veden ruiskutusjärjestelmä mahdollistaa:

• Tuloilman lämpötila;
• Tarjoa palotilan elementtien lisäjäähdytys;
• Jos käytetään heikkolaatuista (matalaoktaanista) bensiiniä, vesisuihku lisää moottorin räjähdysvastusta;
• Saman ajotavan käyttö vähentää polttoaineenkulutusta. Tämä tarkoittaa, että samalla dynamiikalla auto päästää vähemmän epäpuhtauksia (tämä ei tietenkään ole niin tehokasta, että auto voi tehdä ilman katalysaattoria ja muita myrkyllisten kaasujen neutralointijärjestelmiä);
• Ei vain tehon lisäämiseksi, vaan myös saa moottorin kääntymään vääntömomentilla, joka kasvaa 25-30 prosenttia;
• Puhdista jossain määrin moottorin imu- ja pakojärjestelmän osat;
• Paranna kaasun ja polkimen vastetta;
• Tuo turbiini käyttöpaineeseen pienemmällä moottorin kierrosluvulla.

Huolimatta niin monista hyödyllisistä ominaisuuksista, vesiruiskutus ei ole toivottavaa tavanomaisille ajoneuvoille, ja on useita hyviä syitä sille, miksi autovalmistajat eivät ota sitä käyttöön tuotantoajoneuvoissa. Suurin osa niistä johtuu siitä, että järjestelmällä on urheilullinen alkuperä. Moottoriurheilun maailmassa polttoainetaloutta ei oteta lainkaan huomioon. Joskus polttoaineenkulutus nousee 20 litraan sadassa. Tämä johtuu siitä, että moottori saatetaan usein maksiminopeuteen ja kuljettaja painaa melkein jatkuvasti kaasua, kunnes se pysähtyy. Vain tässä tilassa injektion vaikutus on havaittavissa.

Joten tässä ovat järjestelmän tärkeimmät haitat:

• Koska asennuksen tarkoituksena oli ensisijaisesti parantaa urheiluautojen suorituskykyä, tämä kehitys on tehokasta vain maksimiteholla. Heti kun moottori saavuttaa tämän tason, ohjain korjaa tämän hetken ja ruiskuttaa vettä. Tästä syystä, jotta asennus toimisi tehokkaasti, ajoneuvoa on käytettävä urheilutilassa. Pienillä kierrosluvuilla moottori voi olla enemmän "hautua".
• Veden ruiskutus tapahtuu jonkin verran viiveellä. Ensinnäkin moottori siirtyy tehomoodiin, vastaava algoritmi aktivoidaan mikroprosessorissa ja lähetetään signaali pumpulle käynnistämiseksi. Sähköpumppu alkaa pumpata nestettä putkeen, ja vasta sen jälkeen suutin alkaa suihkuttaa sitä. Järjestelmän muokkauksesta riippuen kaikki tämä voi kestää noin millisekunnin. Jos auto ajaa hiljaisessa tilassa, ruiskutuksella ei ole mitään vaikutusta.
• Yhdellä suuttimella varustetuissa versioissa on mahdotonta hallita, kuinka paljon kosteutta pääsee tiettyyn sylinteriin. Tästä syystä hyvästä teoriasta huolimatta käytäntö osoittaa epävakaata moottorin toimintaa, vaikka kaasu olisi täysin auki. Tämä johtuu yksittäisten "ruukkujen" erilaisista lämpötilaolosuhteista.
• Talvella järjestelmä ei tarvitse tankata pelkästään vedellä vaan myös metanolilla. Vain tässä tapauksessa, jopa kylmällä säällä, neste toimitetaan vapaasti kerääjään.
• Moottorin turvallisuuden vuoksi injektoitu vesi on tislattava, mikä on ylimääräistä jätettä. Jos käytät tavallista vesijohtovettä, kontaktipintojen seinämiin kerääntyy hyvin pian kalkkikerrostumia (kuten kattilassa oleva vaaka). Vieraiden kiinteiden hiukkasten läsnäolo moottorissa on täynnä yksikön varhaista hajoamista. Tästä syystä tislettä tulisi käyttää. Verrattuna merkityksettömään polttoainetalouteen (tavallista autoa ei ole suunniteltu jatkuvaan käyttöön urheilutilassa, ja lainsäädäntö kieltää tämän yleisillä teillä), itse asennus, sen huolto ja tisleen (ja talvella - veden seos) käyttö ja metanoli) on taloudellisesti perusteeton ...

Todellisuudessa jotkut puutteet voidaan korjata. Esimerkiksi, jotta voimayksikkö toimisi vakaasti suurilla kierroksilla tai suurimmalla kuormituksella pienillä kierroksilla, voidaan asentaa hajautettu veden ruiskutusjärjestelmä. Tällöin suuttimet asennetaan yksi kutakin imusarjaa kohden, kuten identtisessä polttoainejärjestelmässä.

Tällaisen asennuksen hinta nousee kuitenkin merkittävästi eikä pelkästään lisäelementtien takia. Tosiasia on, että kosteuden injektoinnilla on merkitystä vain liikkuvan ilmavirran tapauksessa. Kun imuventtiili (tai useita, jos moottoriin tehdään muutoksia) suljetaan, ja tämä tapahtuu kolmen jakson ajan, putkessa oleva ilma on liikkumatonta.

Jotta vesi ei pääse virtaamaan turhaan (järjestelmä ei tarkoita kollektorin seinämiin kertyvän ylimääräisen kosteuden poistamista), ohjaimen on määritettävä, milloin ja minkä suuttimen tulisi toimia. Tämä monimutkainen asennus vaatii kallista laitteistoa. Verrattuna tavallisen auton merkityksettömään merkityksettömään kasvuun tällainen kulu on perusteeton.

Tietenkin jokaisen asia on asentaa tällainen järjestelmä autoon tai ei. Olemme tarkastelleet tällaisen suunnittelun etuja ja haittoja. Lisäksi suosittelemme katsomaan yksityiskohtaisen videoluennuksen veden ruiskutuksesta:

Polttomoottoriteoria: veden ruiskutus imuputkeen

Kysymyksiä ja vastauksia:

Mikä on metanolin injektio? Tämä on pienen määrän vettä tai metanolia ruiskuttamista käynnissä olevaan moottoriin. Tämä lisää huonon polttoaineen räjähdyskestävyyttä, vähentää haitallisten aineiden päästöjä, lisää polttomoottorin vääntöä ja tehoa.

Mihin metanoli-vesi-injektio on tarkoitettu? Metanolin ruiskutus jäähdyttää moottorin imemää ilmaa ja vähentää moottorin nakutuksen todennäköisyyttä. Tämä lisää moottorin hyötysuhdetta veden suuren lämpökapasiteetin vuoksi.

Kuinka Vodomethanol-järjestelmä toimii? Se riippuu järjestelmän muutoksista. Tehokkain on synkronoitu polttoainesuuttimien kanssa. Niiden kuormituksesta riippuen ruiskutetaan vesimetanolia.

Mihin Vodomethanolia käytetään? Tätä ainetta käytettiin Neuvostoliitossa lentokoneiden moottoreissa ennen suihkumoottoreiden tuloa. Vesimetanoli vähensi polttomoottorin räjähdystä ja teki HTS:n palamisesta tasaista.