Waterinspuiting in die motorenjin

Motorkrag is die algemeenste onderwerp in motoristekringe. Byna elke motoris het minstens een keer nagedink oor hoe om die prestasie van 'n kragnetwerk te verhoog. Sommige installeer turbines, ander ruim silinders, ens. (ander metodes om krag te verhoog word beskryf in 'n ander stаdie). Baie mense wat belangstel in die instelling van motors, is bewus van stelsels wat 'n klein hoeveelheid water of die mengsel daarvan met metanol voorsien.

Die meeste motoriste is bekend met so 'n konsep soos 'n waterhamer van 'n motor (daar is ook 'n aparte oorsig). Hoe kan water, wat die vernietiging van die binnebrandenjin veroorsaak, terselfdertyd sy werkverrigting verhoog? Kom ons probeer hierdie kwessie hanteer en kyk ook na die voor- en nadele wat die watermetanol-inspuitingstelsel in die krageenheid het.

Wat is 'n waterinspuitingstelsel?

Kortom, hierdie stelsel is 'n tenk waarin water gegiet word, maar meer dikwels 'n mengsel van metanol en water in 'n verhouding 50/50. Dit het byvoorbeeld 'n elektriese motor van 'n voorruitwasser. Die stelsel word met elastiese buise verbind (in die mees begrotende weergawe word slange van die drupper geneem), aan die einde daarvan word 'n aparte mondstuk geïnstalleer. Afhangend van die weergawe van die stelsel, word die inspuiting deur een of meer verstuiver uitgevoer. Water word voorsien wanneer lug in die silinder getrek word.

As ons die fabrieksweergawe neem, sal die eenheid 'n spesiale pomp hê wat elektronies beheer word. Die stelsel sal een of meer sensors hê om die oomblik en hoeveelheid spuitwater te bepaal.

Aan die een kant blyk dit dat water en 'n motor onversoenbare begrippe is. Die verbranding van die lug-brandstofmengsel vind in die silinder plaas, en soos almal van kleins af weet, word die vlam (as dit nie chemikalieë is wat brand nie) deur water geblus. Diegene wat uit hul eie ervaring 'met die hidrouliese skok van die enjin' kennis gemaak het ', was oortuig dat water die heel laaste stof is wat in die enjin moet kom.

Die idee van waterinspuiting is egter nie 'n idee van die tieners se verbeelding nie. Hierdie idee is eintlik amper honderd jaar oud. In die 1930's, vir die militêre behoeftes, het Harry Ricardo die Rolls-Royce Merlin-vliegtuigmotor verbeter en ook sintetiese petrol met 'n hoë oktaangetal ontwikkel. hier) vir binnebrandenjins vir vliegtuie. Die gebrek aan sulke brandstof is 'n groot risiko vir ontploffing in die enjin. Waarom is hierdie proses gevaarlik? afsonderlik, maar kortom, die lugbrandstofmengsel moet eweredig brand, en in hierdie geval ontplof dit letterlik. As gevolg hiervan is die dele van die eenheid onder oormatige spanning en misluk dit vinnig.

Om hierdie effek te bekamp, ​​het G. Ricardo 'n reeks studies gedoen, waardeur hy die onderdrukking van ontploffing as gevolg van die inspuiting van water kon bewerkstellig. Op grond van sy ontwikkelinge het Duitse ingenieurs daarin geslaag om die krag van die eenhede in hul vliegtuie byna te verdubbel. Hiervoor is die samestelling MW50 (metanolwasser) gebruik. Die Focke-Wulf 190D-9-vegter was byvoorbeeld met dieselfde enjin toegerus. Die maksimum produksie was 1776 perdekrag, maar met 'n kort naverbrander (die bogenoemde mengsel is in die silinders gevoer), het hierdie staaf tot 2240 "perde" gestyg.

Hierdie ontwikkeling is nie net in hierdie vliegtuigmodel gebruik nie. In die arsenaal van die Duitse en Amerikaanse lugvaart was daar verskeie veranderings aan kragteenhede.

As ons praat oor produksiemotors, het die Oldsmobile F85 Jetfire -model, wat in die 62ste jaar van die vorige eeu van die monteerbaan af gerol is, 'n fabriekinstallasie van waterinspuiting ontvang. 'N Ander produksiemotor met 'n enjinverhoging op hierdie manier is die Saab 99 Turbo, wat in 1967 vrygestel is.

Oldsmobile F85 Jetfire

Sal 99 Turbo kry

Die gewildheid van hierdie stelsel het momentum gekry as gevolg van die toepassing daarvan in 1980-90. in sportmotors. In 1983 stel Renault sy Formule 1-motors toe met 'n tenk van 12 liter, waarin 'n elektriese pomp, 'n drukbeheerder en die vereiste aantal inspuiters geïnstalleer is. Teen 1986 het die span se ingenieurs daarin geslaag om die wringkrag en die uitset van die kragtoevoer van 600 na 870 perdekrag te verhoog.

In die renoorlog van motorvervaardigers wou Ferrari ook nie 'agter' wei nie, en besluit om hierdie stelsel in sommige van sy sportmotors te gebruik. Danksy hierdie modernisering kon die handelsmerk 'n leidende posisie onder ontwerpers verwerf. Dieselfde konsep is ontwikkel deur die Porsche -handelsmerk.

Soortgelyke opgraderings is uitgevoer met motors wat aan wedrenne van die WRC-reeks deelgeneem het. In die vroeë negentigerjare het die organiseerders van sulke kompetisies (insluitend F-90) egter die regulasies gewysig en die gebruik van hierdie stelsel in renmotors verbied.

Nog 'n deurbraak in die wêreld van motorsport is gemaak deur 'n soortgelyke ontwikkeling in dragwedrenkompetisies in 2004. Die wêreldrekord van ¼ myl is deur twee verskillende voertuie gebreek, ondanks pogings om die mylpaal te bereik met verskillende kragaanpassings. Hierdie dieselmotors is met 'n waterinlaatspruitstuk toegerus.

Mettertyd het motors interkoelers begin ontvang wat die temperatuur van die lugvloei verlaag voordat dit in die inlaatspruitstuk kom. Danksy die ingenieurs kon die kloprisiko verminder, en die inspuitstelsel was nie meer nodig nie. 'N Skerp toename in krag het moontlik geword danksy die bekendstelling van 'n stikstofoksiedvoorsieningstelsel (wat amptelik in 2011 verskyn het).

In 2015 begin nuus weer verskyn oor waterinspuiting. Die nuwe MotoGP -veiligheidsmotor wat deur BMW ontwikkel is, het byvoorbeeld 'n klassieke waterspuitstel. By die amptelike aanbieding van die motor met beperkte oplaag het die verteenwoordiger van die Beierse motorvervaardiger gesê dat dit in die toekoms beplan word om 'n reeks burgerlike modelle met 'n soortgelyke stelsel vry te stel.

Wat gee water- of metanol-inspuiting aan die enjin?

Laat ons dus van die geskiedenis oorgaan na die praktyk. Waarom benodig die motor waterinspuiting? Wanneer 'n streng beperkte hoeveelheid vloeistof die inlaatspruitstuk binnedring ('n druppel van nie meer as 0.1 mm word gespuit nie), word dit onmiddellik met 'n warm medium in gasvormige toestand met 'n hoë suurstofinhoud.

Die afgekoelde BTC komprimeer baie makliker, wat beteken dat die krukas effens minder krag moet gebruik om die kompressieslag uit te voer. Die installasie laat dus toe dat verskeie probleme gelyktydig opgelos word.

Eerstens het warm lug minder digtheid (ter wille van eksperiment kan u 'n leë plastiekbottel uit 'n warm huis in die koue neem - dit sal ordentlik krimp), dus sal minder suurstof in die silinder kom, wat beteken dat petrol of diesel brandstof sal erger brand. Om hierdie effek uit te skakel, is baie enjins met turboaanjaers toegerus. Maar selfs in hierdie geval daal die lugtemperatuur nie, want klassieke turbines word aangedryf deur 'n warm uitlaat wat deur die uitlaatspruitstuk gaan. Deur water te spuit, kan meer suurstof aan die silinders gevoer word om die verbrandingsdoeltreffendheid te verbeter. Op sy beurt sal dit 'n positiewe uitwerking op die katalisator hê (lees vir meer inligting in 'n aparte oorsig).

Tweedens maak die waterinspuiting dit moontlik om die krag van die krageenheid te verhoog sonder om die werkvolume te verander en sonder om die ontwerp te verander. Die rede hiervoor is dat vog in 'n dampe toestand baie meer volume inneem (volgens sommige berekeninge neem die volume toe met 'n faktor van 1700). Wanneer water in 'n beperkte ruimte verdamp, word addisionele druk geskep. Soos u weet, is kompressie baie belangrik vir die wringkrag. Sonder ingryping in die ontwerp van die krageenheid en 'n kragtige turbine, kan hierdie parameter nie verhoog word nie. En aangesien die stoom skerp uitbrei, word meer energie vrygestel deur die verbranding van die HTS.

Derdens, as gevolg van die bespuiting van water, word die brandstof nie oorverhit nie, en ontploffing vorm nie in die enjin nie. Dit laat die gebruik van goedkoper petrol met 'n laer oktaangetal toe.

Vierdens, as gevolg van die bogenoemde faktore, mag die bestuurder nie die petrolpedaal so aktief indruk om die motor meer dinamies te maak nie. Dit word verseker deur vloeistof in die binnebrandenjin te spuit. Ondanks die toename in krag, word die brandstofverbruik nie verhoog nie. In sommige gevalle, met 'n identiese ry-modus, word die vraatsug van die motor tot 20 persent verminder.

In werklikheid het hierdie ontwikkeling teenstanders. Die mees algemene wanopvattings oor waterinspuiting is:

1. Wat van die waterhamer? Dit kan nie ontken word dat die motor 'n waterhamer kry wanneer water die silinders binnedring nie. Aangesien water 'n ordentlike digtheid het as die suier in 'n drukslag verkeer, kan dit nie die hoogste dooie punt bereik nie (dit hang af van die hoeveelheid water), maar die krukas draai steeds. Hierdie proses kan die verbindingsstawe buig, die sleutels breek, ens. In werklikheid is die inspuiting van water so klein dat die kompressieslag nie aangetas word nie.
2. Metaal roes met verloop van tyd in kontak met water. Dit sal nie met hierdie stelsel gebeur nie, omdat die temperatuur in die silinders van 'n lopende enjin meer as 1000 grade is. Water verander in 'n damptoestand teen 100 grade. Dus, gedurende die werking van die stelsel, is daar geen water in die enjin nie, maar slegs stoom wat oorverhit is. Terloops, wanneer die brandstof brand, is daar ook 'n klein hoeveelheid stoom in die uitlaatgasse. Gedeeltelike bewyse hiervan is die water wat uit die uitlaatpyp stroom (ander redes vir die voorkoms daarvan word beskryf hier).
3. As water in die olie verskyn, emuleer die vet. Weereens is die hoeveelheid gespuite water so klein dat dit eenvoudig nie in die krukas kan kom nie. Dit word onmiddellik 'n gas wat saam met die uitlaat verwyder word.
4. Die warm stoom vernietig die oliefilm, wat veroorsaak dat die krageenheid die wig vasvang. Trouens, stoom of water los nie die olie op nie. Die regte oplosmiddel is net petrol, maar terselfdertyd bly die oliefilm honderdduisende kilometers.

Kom ons kyk hoe die toestel om water in die motor te spuit werk.

Hoe die waterinspuitingstelsel werk

In moderne krageenhede wat met hierdie stelsel toegerus is, kan verskillende soorte kits geïnstalleer word. In een geval word 'n enkele spuitkop gebruik, geleë op die inlaatspruitstukinlaat voor die bifurkasie. 'N Ander wysiging gebruik verskeie inspuiters van die tipe verspreide inspuiting.

Die maklikste manier om so 'n stelsel te monteer, is om 'n aparte watertenk te installeer waarin die elektriese pomp geplaas sal word. Daar is 'n buis aan gekoppel, waardeur vloeistof aan die spuit toegedien word. Wanneer die enjin die gewenste temperatuur bereik (die werkingstemperatuur van die binnebrandenjin word beskryf in 'n ander artikel) begin die bestuurder spuit om 'n nat mis in die inlaatspruitstuk te skep.

Die eenvoudigste installasie kan selfs op 'n vergasser-enjin geïnstalleer word. Maar terselfdertyd kan 'n mens nie sonder die modernisering van die inname klaarkom nie. In hierdie geval word die stelsel deur die bestuurder vanuit die passasierruimte beheer.

In meer gevorderde weergawes, wat in winkels vir outomatiese afstemming gevind kan word, word die spuitmodus-instelling deur 'n aparte mikroprosessor voorsien, of die werking daarvan word geassosieer met seine wat van die ECU af kom. In hierdie geval moet u die dienste van 'n elektrisiën gebruik om die stelsel te installeer.

Die toestel van moderne spuitstelsels bevat die volgende elemente:

• Elektriese pomp wat druk tot 10 bar lewer;
• Een of meer spuitpunte vir die bespuiting van water (die aantal daarvan hang af van die toestel van die hele stelsel en die verspreidingsbeginsel van die nat vloei oor die silinders);
• Die beheerder is 'n mikroverwerker wat die tydsberekening en hoeveelheid waterinspuiting beheer. 'N Pomp is daaraan gekoppel. Danksy hierdie element word 'n konstante dosis met hoë presisie verseker. Algoritmes wat in sommige mikroprosessors ingebed is, laat die stelsel toe om outomaties aan te pas by verskillende bedryfswyses van die krageenheid;
• 'N Tenk vir die vloeistof wat in die spruitstuk gespuit moet word;
• Vlak sensor in hierdie tenk;
• Slange van die regte lengte en toepaslike toebehore.

Die stelsel werk volgens hierdie beginsel. Die inspuitbeheerder ontvang seine van die lugvloeisensor (lees vir meer inligting oor die werking en die funksies daarvan) hier). In ooreenstemming met hierdie gegewens, met behulp van toepaslike algoritmes, bereken die mikroprosessor die tyd en hoeveelheid spuitvloeistof. Afhangend van die aanpassing van die stelsel, kan die spuitkop eenvoudig in die vorm van 'n huls met 'n baie dun verstuiver gemaak word.

Die meeste moderne stelsels gee bloot 'n sein om die pomp aan / uit te skakel. In duurder stelle is daar 'n spesiale klep wat die dosis verander, maar in die meeste gevalle werk dit nie korrek nie. Basies word die beheerder geaktiveer as die motor 3000 rpm bereik. en meer. Voordat u so 'n installasie op u motor installeer, moet u in ag neem dat die meeste vervaardigers waarsku oor die verkeerde werking van die stelsel op sommige motors. Niemand sal 'n gedetailleerde lys verskaf nie, want alles hang af van die individuele parameters van die krageenheid.

Alhoewel die hooffunksie van waterinspuiting is om die enjinkrag te verhoog, word dit hoofsaaklik slegs as 'n tussenverkoeler gebruik om die lugvloei wat van 'n rooiwarm turbine af kom, af te koel.

Benewens die verhoging van die enjinkrag, is baie seker dat die inspuiting ook die werkholte van die silinder en die uitlaatkanaal skoonmaak. Sommige glo dat die aanwesigheid van stoom in die uitlaat 'n chemiese reaksie skep wat sommige van die giftige stowwe neutraliseer, maar in hierdie geval het die motor nie 'n element soos 'n katalisator of 'n ingewikkelde AdBlue-stelsel nodig nie, wat u kan lees. . hier.

Die pomp van water het slegs 'n effek by hoë enjinsnelhede (dit moet goed opgewarm word en die lugvloei moet vinnig wees sodat vog dadelik in die silinders kom), en in 'n groter mate in turboaangedrewe krageenhede. Hierdie proses bied ekstra wringkrag en 'n klein toename in krag.

As die enjin van nature geaspireer word, sal dit nie aansienlik kragtiger word nie, maar dit sal beslis nie onder ontploffing ly nie. Vir 'n turboaangedrewe binnebrandenjin sal 'n waterinspuiting wat voor die aanjaer geïnstalleer word, die doeltreffendheid verhoog deur die temperatuur van die inkomende lug te verlaag. En vir nog groter effekte gebruik so 'n stelsel die mengsel van water en metanol wat voorheen genoem is in 'n verhouding van 50x50.

Voordele en nadele

Die waterinspuitingstelsel laat dus toe:

• Inlaatlugtemperatuur;
• Voorsien addisionele verkoeling van die elemente van die verbrandingskamer;
• As petrol van lae gehalte (lae-oktaan) gebruik word, verhoog die spuitweerstand van die enjin met watersproei;
• Deur dieselfde ry-modus te gebruik, verminder dit die brandstofverbruik. Dit beteken dat die motor met dieselfde dinamika minder besoedelingstowwe uitstraal (dit is natuurlik nie so doeltreffend dat die motor sonder 'n katalisator en ander stelsels vir die neutralisering van giftige gasse kan klaarkom nie);
• Nie net om krag te verhoog nie, maar laat die motor ook draai met 'n wringkrag met 25-30 persent;
• Maak die elemente van die inlaat- en uitlaatsisteem van die enjin tot 'n mate skoon;
• Verbeter gaskwaliteit en pedaalrespons;
• Bring die turbine tot 'n laer enjinsnelheid onder die werkdruk.

Ondanks soveel nuttige funksies, is waterinspuiting ongewens vir gewone voertuie, en daar is verskeie goeie redes waarom motorvervaardigers dit nie in produksievoertuie implementeer nie. Die meeste hiervan is te wyte aan die feit dat die stelsel 'n sportiewe oorsprong het. In die wêreld van motorsport word brandstofverbruik grotendeels misgekyk. Soms bereik die brandstofverbruik 20 liter per honderd. Dit is te wyte aan die feit dat die enjin dikwels op maksimum spoed gebring word, en die bestuurder byna gedurig op die gas druk totdat dit stop. Slegs in hierdie modus is die effek van die inspuiting merkbaar.

Hier is dus die grootste nadele van die stelsel:

• Aangesien die installasie hoofsaaklik bedoel was om die prestasie van sportmotors te verbeter, is hierdie ontwikkeling slegs effektief teen maksimum krag. Sodra die motor hierdie vlak bereik, herstel die beheerder hierdie oomblik en spuit hy water in. Om hierdie rede moet die voertuig in sportmodus bestuur word om die installasie effektief te laat werk. By lae toere kan die enjin meer "broei".
• Waterinspuiting word met enige vertraging uitgevoer. Eerstens gaan die motor in die kragmodus, die ooreenstemmende algoritme word in die mikroprosessor geaktiveer en 'n sein word na die pomp gestuur om aan te skakel. Die elektriese pomp begin vloeistof in die leiding pomp, en eers daarna begin die spuitkop dit spuit. Afhangend van die aanpassing van die stelsel, kan dit alles ongeveer een millisekonde duur. As die motor in 'n stil modus ry, sal die bespuiting glad nie beïnvloed nie.
• In weergawes met een mondstuk is dit onmoontlik om te beheer hoeveel vog in 'n bepaalde silinder kom. Om hierdie rede toon die praktyk ondanks goeie teorie dikwels onstabiele motorbedrywighede, selfs met 'n volledig oop smoor. Dit is te wyte aan die verskillende temperatuurtoestande in die individuele "potte".
• In die winter moet die stelsel nie net met water, maar met metanol, aangevul word. Slegs in hierdie geval, selfs in koue weer, sal die vloeistof vryelik aan die versamelaar voorsien word.
• Vir die veiligheid van die motor moet die ingespuite water gedistilleer word, en dit is 'n bykomende afval. As u gewone kraanwater gebruik, sal kalkneerslae baie vinnig op die mure van die kontakoppervlaktes ophoop (soos kalk in 'n ketel). Die teenwoordigheid van vreemde vaste deeltjies in die motor hou van 'n vroeë afbreek van die eenheid. Om hierdie rede moet die distillaat gebruik word. In vergelyking met die onbeduidende brandstofverbruik ('n gewone motor is nie ontwerp vir konstante werking in sportmodus nie, en die wetgewing verbied dit op openbare paaie), die installasie self, die instandhouding daarvan en die gebruik van distillaat (en in die winter - 'n mengsel van water en metanol) is ekonomies ongeregverdig ...

In werklikheid kan sommige tekortkominge reggestel word. Om die krageenheid byvoorbeeld stabiel te laat werk teen hoë rpm of by maksimum lading teen lae rpm, kan 'n verspreide waterinspuitingstelsel geïnstalleer word. In hierdie geval sal die inspuiters geïnstalleer word, een vir elke inlaatspruitstuk, soos in 'n identiese brandstofstelsel.

Die prys van so 'n installasie styg egter aansienlik en nie net as gevolg van addisionele elemente nie. Die feit is dat die inspuiting van vog slegs sin het in die geval van 'n bewegende lugstroom. As die inlaatklep (of 'n paar in die geval van 'n enjinverandering) gesluit is en dit gedurende drie siklusse gebeur, is die lug in die pyp roerloos.

Om tevergeefs te voorkom dat water in die kollektor vloei (die stelsel maak nie voorsiening vir die verwydering van oortollige vog wat op die mure van die kollektor ophoop nie), moet die beheerder bepaal op watter oomblik en watter spuitkop in werking moet wees. Hierdie ingewikkelde opstelling vereis duur hardeware. In vergelyking met die onbeduidende toename in krag vir 'n standaardmotor, is so 'n uitgawe onregverdig.

Dit is natuurlik almal se saak om so 'n stelsel op u motor te installeer of nie. Ons het die voor- en nadele van so 'n ontwerp oorweeg. Daarbenewens stel ons voor om 'n gedetailleerde videolesing te kyk oor hoe waterinspuiting werk:

Teorie oor binnebrandenjins: waterinspuiting in die inlaatkanaal

Vrae en antwoorde:

Wat is metanol inspuiting? Dit is die inspuiting van 'n klein hoeveelheid water of metanol in 'n lopende enjin. Dit verhoog die ontploffingsweerstand van swak brandstof, verminder die vrystelling van skadelike stowwe, verhoog die wringkrag en krag van die binnebrandenjin.

Waarvoor is metanolwaterinspuiting? Metanolinspuiting verkoel die lug wat deur die enjin ingetrek word en verminder die waarskynlikheid dat die enjin klop. Dit verhoog die doeltreffendheid van die motor as gevolg van die hoë hittekapasiteit van die water.

Hoe werk die Vodomethanol-stelsel? Dit hang af van die verandering van die stelsel. Die doeltreffendste is gesinchroniseer met die brandstofinspuiters. Na gelang van hul vrag word watermetanol ingespuit.

Waarvoor word Vodomethanol gebruik? Hierdie stof is in die Sowjetunie in vliegtuigenjins gebruik voor die koms van straalmotors. Watermetanol het die ontploffing in die binnebrandenjin verminder en die verbranding van die HTS glad gemaak.