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.
Вода вместо бензина: инновация или обман?
Добавление воды известно уже давным-давно, но особого толку от этого пока что никто не видел. Но об этих чудесах чуть ниже. А началась эта история с обычного звонка в редакцию.
– Алло? А куда я попал? Это редакция? Вот у меня журнал за 1976-й год, так здесь написано, как надо воду добавлять в бензин! Мне бы с автором поговорить. Скажите, а как лучше…
Нормальный мужик – наш человек! Дозвонился-таки до редакции за несколько тысяч километров из дремучего медвежьего угла. А до этого отыскал какой-то журнал эпохи Леонида Ильича. Значит, ему действительно хочется поколдовать со своей машиной и добиться положительного результата… Кто там пытается одолеть Россию? Ну-ну.
Насколько же насыщеннее и интереснее была жизнь автомобилиста лет 40 назад! Когда бензин ценою в 10 копеек за литр считался жутко дорогим… В эпоху журналов типа «Изобретатель и рационализатор», которые как бы между прочим намекали тебе на возможность легко сократить расход топлива на литр-другой, да еще и перейти с ненавистного 93-го на халявный 76-й… Почему халявный? Вовсе не потому, что он стоил 8 копеек: просто ушлые автовладельцы любили клянчить его у водителей грузовиков и прочей государевой техники, заправлявшейся по талонам, а не за налик. Нехорошо, но так было… За полцены, а то и дешевле.
Читателя я отговорил баловаться с водой – не знаю, надолго ли. А сам решил проконсультироваться с черногорским другом, Алексеем Воробьевым-Обуховым. И не зря…
– Помню, отец как-то принес с автозавода какую-то трубочку с чем-то напоминающим распылитель воздуха для аквариума на конце, – начал вещать Алексей. – Там еще что-то было… короче, оказалось, что надо все это надеть на стеклянную консервную банку с водой, подсоединить к дренажной трубочке карбюратора нашей «копейки» и… В общем, когда завели двигатель, в банке началось бурление и уровень воды стал медленно снижаться. Отец рассказал, что это новомодная приблуда, добавляющая пары воды во впускной тракт. Тогда, мол, камера сгорания охлаждается и нет детонации даже при не очень качественном (или даже «не том») бензине… Шел в ту пору где-то 76-й год. Потом, уже в зрелом возрасте, я узнал, что еще в предвоенные годы немцы добавляли воду в цилиндры авиамоторов примерно с той же целью. Это позволяло повысить степень сжатия и тем самым мощность двигателя…
Однако г-н Гегель со своей диалектикой опять хихикает! Ничего не идет по прямой – всё только по спирали. И вот – виток замкнулся: Алексей выкопал откуда-то пресс-релиз Bosch об эпохальном открытии… Ну, вы уже догадались — речь, конечно же, снова о впрыске воды в цилиндр! Опять боремся с токсичностями и повышаем экономичность.
Средство достижения цели – то же: снижение температуры в камере сгорания. А вот цель – другая: она появилась из-за скандала с Фольксвагеном. Мол, много у него в выхлопе окислов азота, велик аппетит. Тут-то и пришла на помощь дистиллированная водичка. Кстати, надо ее много: до 13% (!) от количества топлива. Поэтому заголовок нужно воспринимать с чувством юмора: «вместо бензина» ну никак не получается. Вместе с бензином — другое дело!
А зимой? Замерзнут все эти дополнительные бачки, особенно в России… Это, понятное дело, плохо. Впрочем, поскольку речь идет не о детонации, то очевидно, что и без воды мотор не сломается. А потому может доехать «всухомятку», пока горячая охлаждающая жидкость не отогреет замерзший бачок. И это – хорошая новость.
Но мне было немножко скучно: тема слишком древняя, из нафталина. К тому же добавление воды эффективно лишь при работе двигателя на режиме, близком к максимальному (например, на автобане). Поэтому воду можно и сэкономить. А если совсем честно, то какой-то реальный прок от этой затеи можно отловить лишь на мощных спорткарах с особо горячими моторчиками. Таких, например, как BMW M4 GTS. Именно на нем удалось получить снижение среднего расхода топлива на 4% (в некоторых режимах – аж 23%, но в других – 0) и прирост мощности на 10 кВт. Это в случае бензинового двигателя. Но можно не сомневаться, что в рекламных листовках появится именно цифра 23%.
А дизели? Для них актуально именно снижение выбросов NOx, за которые и поплатился (и до сих пор еще не расплатился) Фольксваген.
Как часто необходимо заправлять бачок? Немцы говорят, что примерно раз в 3000 км: смотря как ездить. Кстати, разработчики сообразили, что в современном автомобиле имеется свой источник дистиллированной воды. Это… правильно, кондиционер. Вместо того чтобы позволить конденсату стекать на асфальт, его направили в тот самый бачок. А уж излишки, буде переполнится, через переливное отверстие (как в раковине) можно и на дорогу. Короче, в жаркий день, может быть, и заправляться-то водой не потребуется!
Не знаю, доползет ли этот виток спирали до действительно массового производства. Но в одном не сомневаюсь: подключать баночки и трубочки к системе питания Жигулей было все-таки интереснее.
Системы впрыска воды в ДВС, вода в двигателе — это не страшно!
Много лет назад, случайно познакомившись с человеком, автомобиль которого был оснащен "колхозной" системой впрыска воды, я узнал о том, что это такое, зачем оно нужно и как работает. Много лет, периодически, я интересовался этой темой и собирал информацию, которая казалось бы есть и находится в свободном доступе. Если вникнуть, то интернет выдает краткую историческую справку о том, что такой факт как впрыск воды в двигатель внутреннего сгорания есть, дает некоторую пользу и использовался во время второй мировой войны в истребителях Messerschmitt 109 и других, в том числе истребителях СССР, так же системы были опробованы в Formula 1 и WRC, но позже были запрещены. Дальше информационный вакуум, ни цифр, ни пропорций, ничего. На форумах посвященных системам впрыска воды до сих пор отталкиваются от отчетов исследований времен второй мировой войны.
Сейчас американские и английские фирмы производят комплекты систем впрыска воды с метанолом для мощных и, как правило, турбированных автомобилей.
Если порыть интернет еще, 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 нетрализует 60-80% вредных выбросов в атмосферу и отчеты о снижении расхода топлива на 25-30% для бензиновых и дизельных двигателй и замеры возросшей на 15-20% мощности двигателей с такими системами. Но вся эта тема отдает запашком научной фантастики или бредовой идеей-разводилкой, типа МММ или гербалайфа.
Если же в быту поднять эту тему, то люди смеются да и только, ведь идея впрыска воды в двигатель внутреннего СГОРАНИЯ противоречит базовым принципам и постулатам. Любой ребенок знает, что вода гасит огонь, любой взрослый знает, что существуют две противоборствующие стихии огонь 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 несовместимы!
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 помогать двигателю работать.
Впрыск воды или водно спиртовой смеси в ДВС
И теперь мы переходим к суди вопроса — впрыск воды или водно спиртовой смеси в ДВС, зачем он нужен и какая от него польза ?
Краткая историческая справка:
Впрыск воды был изобретен H. Ricardo в 1930 году, который продемонстрировал как можно в общем удвоить выход мощности двигателя используя воду/метанол. Первое широкое применение впрыск водно-метаноловой смеси нашел во время второй мировой войны.
В 1942 германские ВВС увеличили мощность истребителя Focke-Wulf 190D-9 с 1776 до 2240 л.с. используя 50/50% водно-метаноловый впрыск.
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 сдеала 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.
Что дает впрыск воды или водно/спиртовой смеси двигателю ?
— 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 (при правильной настройке ЭБУ)
— очистку камеры сгорания и свечей зажигания
минусы от впрыска воды
— стоимость системы
— необходимость переодически заправлять дополнительный бачек дистилированной водой или водноспиртовой смесью
Сопоставив список плюсов и минусов? однозначно возникает ощущение "разводки", ведь так много плюсов и так мало минусов — невозможно ?
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 H2O.
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 — откуда ?
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 увиличивает 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 крутящй момент, а значит Вам не нужно так же сильно давить на газ, чтобы набрать туже скорость.
ДВС + ВОДА = ГИДРОУДАР, ржавчина
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 взевашенном 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 стовит оценить количество впрыскиваемой воды и тот факт, что вода испаряется при 100С, а в камере сгорания температура в несколько 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 шприца. Проще говоря, системы были несовершенны и при всех своих плюсах создавали сложности и проблемы. 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, небольше, количество воды и подать в двигатель. При этом количество впрыскиваемой воды должно четко и прецизионно дозировано и зависит от оборотов и нагрузки на двигатель, т.е. постоянно изменяется. В этом и скрыта основная проблема всех систем — задача точно дозировать количество 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.
Это видео наглядно показывает как работает стандартная система впрыска воды, которую можно купить сейчас, 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.
"Мы пойдем другим путем"
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 80 т.р., это тот самый британский производитель, который создавал системы впрыска воды для WRC.
Посчитав цену немного завышенной, мы решили пойти своим путем и у нас родилась идея своей системы впрыска воды, которая должна быть лишена тех минусов, которыми обладают современные импортные киты.
Список целей, которые должна выполнять система таков:
— адекватная стоимость
— возможность точно дозировать количество впрыскиваемой воды
— созадние мелкодисперсного потока воды
— возможность использовать впрыск во всех режимах и диапазонах работы двигателя
— функции защиты системы и двигателя от повреждения
— отсутствие инерционности срабатывания системы
— возможность использования на всех типах ДВС, включая турбированные, атмосферные, ДВС с прямым впрыском топлива, дизельные двигатели
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
Но все это очень субъективно. Положительный результат есть и еще какой. А что из этого получилось читайте в продолжении.
Тюнинг технологии, впрыск воды.
Большая часть тюнинг-технологий, применяемых сегодня, известны уже чуть ли не сто лет (это наддув, впрыск азота и многое другое), а восемьдесят процентов процессов, происходящих в цилиндре, не изучены до конца и по сей день. Неплохой потенциал, правда? Но это все – вода. Кстати, о воде и пойдет речь сегодня.
• Впрыск воды: гидроподхват?
— Вообще, нормальный автолюбитель как огня боится воды (то есть гидроудара), и понятие «впрыск воды в цилиндры» звучит для него абсурдно. Одна только мысль о наличии в цилиндре хотя бы капли самого распространенного на нашей планете соединения может довести до сердечного приступа. Но «нормальные автомобилисты» тем и отличаются, что читают «Приусадебное хозяйство», так что за твое здоровье мы спокойны.
— Как было уже замечено, большая часть технологий далеко не нова, и первые опыты с впрыском воды в двигатель начались еще в 30-х годах. А первый патент на такую систему выдан в СССР в 1934 году! В те далекие времена никто еще и не помышлял об использовании этой технологии для получения добавочной мощности – опыты ставились с целью избежать явления детонации в цилиндрах (взрыва топливно-воздушной смеси в цилиндре вместо прогрессивного горения).
• Непосредственно для увеличения мощности впрыск воды, наряду с впрыском закиси, был впервые использован во время Второй мировой войны в самолетных двигателях. В Германии «на воде» летали знаменитые «Мессеры», в СССР – Илы и МиГи. Однако новые реактивные двигатели, как ты уже знаешь, убили все перспективные разработки по поршневым моторам.
— Так бы и остался впрыск воды забытым, если бы не бедственное положение народного хозяйства в послевоенные годы. Система вновь начала применяться, позволяя использовать бензин с более низким октановым числом без ущерба для двигателя.
• Перейдем к теории:
• Хотя мы и говорим «впрыск воды», только H2O позволяет, в основном, снизить детонацию (плюс, действуя как антиоксидант, препятствует отложению соединений углерода), на деле же применяется смесь воды и метанола в соотношении 50:50. И сейчас объясним, почему.
• Вода имеет очень высокую теплоемкость (именно поэтому вблизи моря изменение температуры происходит более плавно), что способствует снижению температуры поступающего воздуха, а мы знаем из школьного курса физики, что для сжатия более холодного воздуха требуется затратить меньше энергии. То есть, грубо говоря, вода играет роль интеркулера.
• Однако что же получается? С одной стороны, теперь мы можем «загнать» в цилиндр больше кислорода, но, с другой, вода испаряется, оставляя меньше места для кислорода. Получается, что оба фактора нейтрализуют друг друга! Если бы не одно приятное «но» — вода, испаряясь, увеличивается в объеме, а значит, увеличивается и давление внутри цилиндра, следовательно, наблюдается и прирост мощности – около 10%.
• Кроме того, вода при впрыске становится мелкодисперсной средой с размером частиц – капель – около 0,01 мм, и бензин эти капли сразу обволакивает – примерно так же, как он растекается по поверхности лужи. Камера сгорания, таким образом, получается заполненной более равномерно (более гомогенизированная смесь). Это увеличивает КПД и, опять же, снижает риск детонации.
• Не лишним будет напомнить, что ни одна система не может полноценно использоваться без соответствующей настройки двигателя – это или забеднение смеси, или увеличение давления, или более раннее зажигание. «Заточенные» самолетные двигатели времен Люфтваффе имели устройства для автоматического обеднения смеси во время впрыска воды. Если говорить про сегодняшний день, то Saab не так давно стал применять на турбированных двигателях впрыск воды в сочетании с бедной смесью, но здесь это сделано с целью экономии топлива и снижения вредного выброса в атмосферу.
• А теперь про метанол. Этот спирт горит гораздо медленнее, нежели бензин, благодаря чему давление в цилиндрах нарастает более плавно и его пик возникает позже. Что происходит? Увеличивается момент, а следовательно, и мощность, которая напрямую зависит от соотношения момента и числа оборотов.
• Но самое «вкусное» – правильно установленная и настроенная система совершенно безопасна для двигателя! Более того, как уже было сказано, вода препятствует отложению соединений углерода! Словом, когда сгниет все железо, мотор еще твоим внукам достанется. А гидроудара бояться не стоит – для того чтобы повредить мотор, надо просто утонуть в броде с работающим мотором, а разумные количества воды для движка не страшны.
• Теперь поговори о железе:
— От теории перейдем к области практического применения. Чтобы система была эффективной и безопасной, она должна соответствовать следующим требованиям: равномерно распределять поток между цилиндрами и менять расход воды в зависимости от объема воздушного потока. Идеальный вариант – когда максимальное количество воды поступает на пике момента. Правильное соотношение вода/воздух – 1:10…1:14 (если недолить – двигатель будет детонировать, первый признак – сильная вибрация; если перелить – топливно-воздушная смесь будет сгорать не полностью, первый признак – стрельба из глушителя). Вода обязательно должна быть дистиллированной. Посмотри на отложения солей в чайнике – ты же не хочешь, чтобы в цилиндрах была такая же гадость!
• Между строк можно заметить, что купить сегодня такую систему особых проблем нет, а вот правильно настроить… таких специалистов по всей России можно по пальцам одной руки пересчитать.
• Вода должна подаваться в мелкодисперсном виде – у множества маленьких капель больше площадь теплообмена, соответственно, эффективнее испарение (именно поэтому в блюдце чай стынет быстрее, чем в стакане). Как этого добиться? При помощи достаточно мощного насоса и правильного (!) сопла форсунки. В самодельных системах обычно используется насос от оросительной системы и игла от одноразового шприца. Надежность и эффективность такой конструкции под большим вопросом.
• В атмосферных двигателях форсунка устанавливается во впускном коллекторе, рядом с дроссельной заслонкой. Владельцам турбовых моторов повезло еще раз – здесь целых три варианта установки: перед компрессом, между компрессором и интеркулером, после интеркулера. В первом случае вместо насоса используется давление наддува, но требования к форсунке очень высоки и компрессор живет достаточно недолго – на крыльчатке появляются отложения солей. Второй случай – из опыта применения в авиации, где форсунки (порой их было больше десятка) устанавливались непосредственно у выхода из турбины. И наконец, третий вариант хорош тем, что вода играет роль дополнительного интеркулера, снижая температуру воздуха в цилиндре примерно на 500 градусов.
— Сегодня одним из самых именитых производителей систем впрыска воды является британская фирма Aquamist, именно ее продукция стоит на большинстве раллийных автомобилей. Да-да, машины WRC еще пару лет назад ездили «на воде», пока FIA не ввела запрет, но в некоторых других сериях впрыск воды остался!
А вот что касается гражданских автомобилей, то для них фирмой продано всего около двухсот комплектов!
Сегодня такая система стоит от $200 до $3000, и купить ее вполне реально. Вполне реально даже установить. Сложнее – настроить, еще сложнее – правильно настроить. В любом случае, впрыском закиси азота удивить кого-либо сложно, а впрыск воды, судя по всему, еще долго будет оставаться экзотикой.
Спасибо,что прочитали статью до конца
Удачи на дорогах
Не мое. Понравилась статья в Вк . Решил поделиться