Впрыск воды в двигатель


Система впрыска воды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Впрыск воды в топливо-воздушную смесь двигателей внутреннего сгорания используется для дополнительного охлаждения двигателя и временного повышения его характеристик (форсажа).

Впрыск воды (чаще — смеси 50 % воды и 50 % спирта-метанола) получил широкое распространение во время Второй мировой войны на истребителях при работе на форсажных режимах (см. MW 50).

Вода или смесь впрыскивается во впускной коллектор в определённых пропорциях к топливовоздушной смеси (обычно от 12,5 % до 25 %) и потоком увлекается в камеры сгорания. Обеспечивает уменьшение детонационного порога по причине большой теплоёмкости воды, которая охлаждает рабочую смесь и разогретые детали двигателя, и высокого октанового числа спирта. В результате возникает возможность использовать топливо с более низким октановым числом, уменьшается термическая нагрузка на детали двигателя. Также распыляемая впрыском вода охлаждает сжатый в турбокомпрессорах воздух, позволяя повысить степень сжатия без возникновения детонации. При воспламенении топливо-воздушной смеси, распылённые в ней капли воды вскипают, при этом образующийся из них пар стремится увеличиться в объёме примерно в 1700 раз [1], [2], помогая выхлопным газам толкать поршни в цилиндрах.

Из относительно современных автомобилей — система впрыска воды использовалась на турбированном Saab 99 Turbo. И используется на BMW M4. После появления интеркулеров подобные системы, по сути, потеряли смысл, но до сих пор широко предлагаются за границей на вторичном рынке автозапчастей и тюнинг-китов. Некоторый интерес к системам впрыска воды возникает в последнее время также в связи с потенциальной возможностью снижения вредных выбросов благодаря более совершенному компьютерному регулированию впрыска воды [3].

в Германии

Во время Второй мировой войны активно применялась система MW 50.

в США

Применение её в поршневых двигателях Пратт-Уитни по 2000 л.с. среднего бомбардировщика Дуглас A-26 «Инвэйдер» позволило увеличить их мощность сперва до 2200 л.с., потом — до 2400 л.с.

На тракторах

В 1920-х — 30-х годах система впрыска воды в карбюратор применялась на некоторых тракторах, в частности американском International 10/20. Впрыск воды повышал детонационную стойкость рабочей смеси, что позволяло использовать в качестве топлива дешёвый керосин (хотя пускался и прогревался двигатель на бензине).

ru.wikipedia.org

Opel Calibra KATARINA › Бортжурнал › Впрыск воды в двигатель. Шарлатанство или изобретение века?

Само устройство описано тут vodocar.com.ua/1.html
Подробно описано тут clubturbo.ru/forum/showthread.php?t=243
Коротко приведу описание.
Автор: BlackDeath

Существует множество автомобильного тюнинга, при котором необходимо вмешательство в двишатель Вашего автомобиля. Но если Вам по каким то причинам не охото разбирать «сердце» Вашего железного коня существует альтернативный тюнинг, о котором и пойдет речь а этой статье. Итак, что это такое, как работает и что относится к альтернативам.
Впрыск воды.
Первый кто испорльзовал впрыск воды в двигатель был некий инженер по фамилии Bcnki из венгрии более 100 лет назад. Дестилетие спустя, в Англии профессор Хопкинсон произвел несколько испытаний на больших промышленных двигателях, однако огромный скачек сделал Гарри Рикардо, изучавший эффект от впрыска воды, написавший книгу “High-Speed Internal Combustion Engine” и сделавший патенты по впрыску воды. Далее основательно потрудились авиаторы, которые в погоне за скоростью и высотой форсировали до нельзя свои моторы. Впрыск воды же позволял на некоторое время значительно увеличить мощность двигателя самолета. В годы войны американцы и немцы довольно широко использовали впрыск воды (или водо-метаноловой смеси) для повышения мощности авиационных двигателей на малых и средних высотах. В соответствии с приказом по НКАП от 16 ноября 1943 г. моторный завод № 45 должен был спроектировать и изготовить аппаратуру впрыска воды в мотор АМ-38Ф. Конструктор С.В. Ильюшин и завод № 18 получили задание оборудовать пять самолетов Ил-2 моторами с системами впрыска воды. Но при решении этой задачи ни моторный, ни самолетный завод, да и сам Ильюшин особого энтузиазма не проявили. Впрыск воды так и не был отработан, хотя ОКБ Микулина вело в этом направлении экспериментальные работы применительно к АМ-39 и АМ-42.
С появлением реактивных двигателей работы по поршневым авиационным моторам в нашей стране начали сворачивать и накопленный опыт отошел на второй план. Но ничто не бывает забыто и о впрыске воды вспомнили автомобилисты. Откуда же берется дополнительная мощность мотора и как это работает. Ответ прост. Во впускном коллекторе располагается специальная водная форсунка, через которую распыляется в бензо-воздушную сместь вода. В итоге получается следующее – бензовоздушная смесь дополнительно охлаждается впрыснутой водой, повышается за счет микрокапель воды и водянного пара массовая доля топлива и за счет неиспарившеся воды повышается степень сжатия двигателя. Скорость горения в цилиндрах падает; естественно, не возникают условия для детонации. Снижение температуры сгорания топлива при впрыске воды влияет на химические реакции горения. В результате уменьшается концентрация образующихся окислов азота и углерода. Но в этом есить и минус — работа на водотопливных смесях связана и с некоторыми неприятностями. В отработавших газах незначительно увеличивается концентрация углеводородов. Нередко в эксплуатационных условиях двигатели работают не вполне устойчиво, особенно при полностью открытой дроссельной заслонке, при движении автомобиля на малой скорости. Все это связано с неравномерным распределением воды по цилиндрам двигателя. Рассматривая преимущества и недостатки использования воды в качестве топливного компонента, крайне редко упоминают, что во всех опытах применяется дистиллят. Между тем это обстоятельство никак нельзя упускать из виду. И вот почему: при тех расходах воды, которые сейчас рекомендуются для снижения детонации, для уменьшения токсичности отработавших газов, растворенные в ней соли непременно должны привести к образованию нагара в камере сгорания и к серьезным нарушениям работы двигателя уже через 100—200 часов работы. Ведь при сгорании 10 кг топлива в двигатель вносится по меньшей мере 2 кг воды, а вместе с ней 150— 200 мг различных солей — примерно в 3—4 раза больше, чем при использовании антидетонатора. Поэтому для серьездного использования впрыска воды необходима специальная система водоподготовки. С теорией все, теперь о практике. Можно купить готовый комплект впрыска
Такой комплект состоит из форсунок, бака для воды, контроллера, дозирующего воду, водянных форсунок, насоса, соединительных шлангов и т.д. и стоит чуть меньше 3 тысяч баксов. Или можно сделать подобный комплект своими руками, расположив форсунку во впускном коллекторе за карбюратором (инжектором), подключив ее к мотору, качающему воду и включаемому из салона. Пропорция воздух/вода рекомендуется 1/10 – 1/14 (около 35 литров для 1.5 литрового мотора ). Но не нужно забывать, что при таком ручном способе активации впрыска можно «перелить» воду и получить гидноудар со всеми вытекающими последствиями. Особое преимущество впрыск воды даст владельцам турбированных двигателей. Расположив форсунку за турбиной

или за интеркуллером позволит еще более охладить поступающую в мотор смесь (Продаваемые комплекты уменьшают температуру нагнетаемого воздуха до 40-60°C). Как отмечалось ранее для впрыска наиболее подходит дистилированныя вода, продаваемая в любом автомагазине, но можно использовать и добавки к воде.
Как это не кощунственно, но западные спортсмены в свои машины заливают смесь воды и спирта или ничто иное как водку. Это кощунство дает следующее – водно-спиртовое соединение обладает большей степенью рассеиваемости чем вода, тем самым образую наиболее мелкодисперсную бензо-водо-воздушную смесь.

«впрыск воды», только h3O 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.

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.
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 доб

www.drive2.ru

Сообщества › Автотюнинг › Блог › 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 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 — 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.

www.drive2.ru

Немного о впрыске воды — DRIVE2

Прежде чем начать разговор о впрыске воды немного отступлю от главной темы. Современный мир, новые технологии, средства связи, получения информации и т.д. внесли свой вклад. С развитием интернета люди стали меньше читать книги, для получения информации уже не так часто ходят в библиотеку или в книжный магазин. С развитием скорости интернета, стало популярным искать ответы, даже не читая, а просматривая короткие видеоролики. С одной стороны это очень удобно, можно очень быстро найти ответы на многие вопросы, но мне кажется эти ответы очень и очень поверхностные. Получается такая ситуация, на поверхности много неотфильтрованной информации – ситуация как на книжном рынке (если кто помнит, что это такое). Ходишь по рынку видишь обложки книг, если что заинтересует, можешь взять и посмотреть содержание книги, а вот если хочешь почитать, то книгу необходимо купить. Все это блуждание по просторам интернета мне напоминает прогулку по книжному рынку, но без покупки книг для детального изучения.

Конечно, в одном посту эту тему не получится рассмотреть, сколько постов будет, я не знаю, увидим. Цель – разобраться для чего используется система впрыска воды, какие виды бывают, что лучше лить (вода, вода/метанол, водка – русский вариант), на каких двигателях лучше всего использовать (бензиновый, LPG — газ, дизельный).

Многих наверное может насторожить само понятие – лить воду в мотор. Не надо этого боятся. Не важно, какой вид топлива – бензин, газ, дизель, этанол или метанол – все это углеводороды. Для лучшего понимания давайте разберемся, что такое идеально сгорание и что получается на выходе.

Воздух состоит из 78.09% азота, 20.95% кислорода и 0.96% других газов. В двигатель мы подаем воздух и топливо, сжимаем и зажигаем. Когда смесь горит, атомы водорода и углерода отдельно друг от друга начинают искать атомы кислорода, чтобы с ними соединиться “пожать им руки”. 2 атома водорода находят 1 атом кислорода и образуют воду 2Н + 1О= Н2О. Один атом углерода начинает дружить с двумя атомами кислорода — 1С +2О = СО2 и образуется углекислый газ.

В идеальном случае азот не вступает в реакцию с другими атомами и выходит из выхлопной трубы в виде N2. Идеальное сгорание смеси образует только СО2 и Н2О, но в реальности воздух и топливо смешиваются не совсем равномерно (но это не относится к нашей теме). Главное это то, что вода является продуктом распада и не надо ее боятся, она всегда есть и будет в ДВС при использовании углеводородного топлива.

Теперь пришло время рассмотреть каким же образом установка системы впрыска воды или вода/метанола может улучшить характеристики двигателя (повысит его мощность, снизит расход топлива). Не буду сильно Вас нагружать формулами из раздела физики о термодинамики, но принцип понять необходимо. Давайте представим, что вы находитесь летом на пляже под лучами палящего солнца и вдруг на вашу кожу попадают маленькие капельки воды. Вы сразу почувствуете резкий холод, но это не из-за того что вода холодная, а по причине того, что когда жидкость переходит в газообразное состояние она в этот момент поглощает большое количество тепла.

Разные жидкости поглощают различное количества тепла, как много ответ найдём в ниже приведенной таблице.

Вообще эта таблица из учебника “Internal Combustion Engine Fundamentals” очень полезная. В ней указаны основные характеристики различных углеводородных видов топлива. В Данный момент нас интересует столбец под названием Heat of Vaporization (kJ/kg) — Удельная теплота парообразования.

Для примера – у бензина (gasoline) теплота парообразования 307 kJ/kg, а у метанола 1147 kJ/kg – в 3.74 раза больше. Так как вода не является топливом, поэтому ее и нет в этой таблице. Для информации у воды удельная теплота парообразования – 2350 kJ/kg, в 7,65 раз больше чем у бензина и более чем в 2 раза выше удельной теплоты парообразования метанола.

Из выше сказанного следует, что вода в разы имеет лучшие показатели в плане охлаждения.
Установка системы впрыска воды отлично работает на всех видах двигателях, но выполняет различные задачи в зависимости от типа двигателя (Отто или Дизель) и конечно от вида подачи топлива.
Для начала давайте рассмотрим самый популярный пример (для России) – бензиновый (Отто) турбо двигатель. Чем больше массы воздуха поступает в ДВС тем больше мощность на выходе. Чем холоднее поступающий воздух, тем выше плотность и соответственно масса воздуха и количество молекул кислорода. Пока не будем рассматривать вопрос детонации (меньше температура – меньше шансов для возникновения детонации), а просто давайте рассчитаем степень понижения температуры при испарении.

В качестве примера рассмотрим что-то посерьезней. Возьмем реальный компрессорный двигатель с самолета, который имеет 900 Киловатт при 3600 об/мин. В качестве основного компонента топлива (углеводорода) используется изооктан С8Н18. Рассчитаем, как сильно понизится температура при испарении топлива

Qevap = Nf*Mf*Hfg = Na*Ma*Cp*deltaT
Qevap – теплопередача (heat transfer), в данном случае при охлаждении испарением (Evaporative cooling from C8h28)
Nf – количество молекул топлива
Mf – масса молекул топлива
Hfg – коэффициент теплопередачи (heat transfer coefficient). В данном случае имеется ввиду теплота парообразования (heat of vaporization) – для изооктана 290 KJ/Kg смотри таб. Выше.
Na – количество молекул воздуха
Ma – масса молекул воздуха
Cp – теплоемкость газа при постоянном давлении – 1005 КJ/Kg – K (таблица в предыдущем посте)
Q= масса молекул топлива * Hfg
Delta T = Q / масса молекул воздуха * Ср
С8Н18 – для идеального сгорания топлива необходимо 25 атомов кислорода и 94 атома азота
Теперь найдем массу молекул топлива и воздуха. Напоминаю: H -1 gr, C – 12 gr, N–14 gr, O–16 грамм.
Масса топлива = (8*12) + 18*1 – 114, следовательно Q = 114 *290 = 34996
Масса воздуха = 25 * 16 + 94 * 14 = 1717
Делта Т = 34996/1717*1.005 = 20.38 градусов.
При испарении топлива температура понизится на 20 градусов.

Данные типы самолетных двигателей используют систему впрыска воды для охлаждения смеси в количестве 25% от массы топлива. Предлагаю рассчитать дельту Т для воды:
Hfg — heat transfer coefficient. В данном случае имеется ввиду- heat of vaporization – для воды 2350 KJ/Kg, обратите внимание насколько больше чем у изооктана (290)
Масса топлива осталась неизменна -114
Масса воду = (0.25) * (114) = 28.5
Qevap – heat transfer, в данном случае Evaporative cooling from h3O
Q = масса молекул воды * 2350 = 114 *2350 = 66975
Дельта Т = Q / массу молекул воздуха * Ср= 66975 / 1717 * 1.005 = 40 градусов
А это уже не плохо. Переведем в прирост мощности. Как было показано в предыдущих постах, уменьшение температуры увеличивает плотность воздушного заряда. Соответственно, увеличивается количество молекул воздуха и, конечно же, кислорода. В свою очередь это способствует увеличению мощности двигателя.
Допустим, что температура на впуске была 60 градусов Цельсия:
Wwith = Wwithout * (Twithout/Twith) = 900 Kw * (338 K / 297 K ) = 1024 Kw
Прирост составил 124 киловатт или 124 * 1.36 = 168 л/сил. Неплохо.

Хочу заметить, это реальный расчет для системы впрыска воды, которая применяется в самолетном двигателе. Раньше уже писал, что эта система с успехом использовалась еще во времена второй мировой войны. Если обратится к примерам использования впрыска воды на серийных автомобилях, так этим занималась компания SAAB (кстати, если кто не знает, имя и репутацию эта компания заработала как производитель самолетов). Цель была повысить экономичность на высоких скоростях и при акселерации. Результаты были не плохи – 20- 30% экономии топлива.

Данный пример хорошо показывает, на сколько поднимется мощность двигателя за счет охлаждения топливно-воздушной смеси при использовании системы впрыска воды на двигателях с распределенным впрыском топлива. Но сейчас наступила эра двигателей с непосредственным, прямым впрыском топлива (Gasoline Direct Injection GDI) где топливо подается непосредственно в камеру сгорания в момент, когда воздух уже сжат и фаза охлаждения воздушного заряда во впускном тракте отсутствует. Следовательно, использование системы впрыска воды на таких двигателях будет еще более эффективна.

Тот факт, что бензин при испарении забирает тепло и охлаждает, используется на турбо двигателях для борьбы с самовозгоранием смеси при сжатии, калильным зажиганием и детонаций. Стоит отметить, что на двигателях Gasoline Direct Injection GDI самовозгорание смеси при сжатии и калильное зажигание физически просто невозможно. Поэтому такие ДВС имеют более высокую степень сжатия и работают на более высоком бусте и очень бедных смесях.

Большая ошибка многих специалистов по установке газового оборудования на бензиновые двигателя использовать принцип настройки, как на классическим топливе чем богаче смесь, тем безопаснее. Нет, это в корни не правильно – чем беднее, тем безопаснее т.к. топливо подается уже в виде газа и при смешивании с воздухом смесь не охлаждается. И вот здесь использование системы впрыска воды (особенно на турбо моторах) будет очень полезно.

Один из самых эффективных способов безопасного увеличение мощности на дизельных моторах – установка системы впрыска воды, но в отличие от бензиновых двигателей обязательна перенастройка ЭБУ. Дизельные двигателя работают на очень бедных смесях более 20/1 – поэтому и экономичны. Поднять мощность на них проще простого – добавить топлива, обогатить смесь и все, главное вовремя остановится, пока не взорвался двигатель или не будет проблем с турбиной из-за высокого ЕГТ. Если на дизельном моторе вы просто поднимете буст то мощность понизится т.к. смесь станет еще беднее и как следствие упадет температура в КС и ЕГТ. Поэтому увеличение надува, и всех модернизаций в системе впуска по улучшению подачи воздуха используется при тюнинге дизельных двигателей – для охлаждения двигателя. Получается ситуация обратная бензиновому двигателю, где топливом охлаждают.

Современный дизельный двигатель имеет степень сжатия 17 — 19 и работает на избыточном давлении более 1.5 бар и к тому же используют турбо нагнетатель с изменяемой геометрией – который очень не любить высокую температуру выхлопных газов ЕГТ. Использование впрыска воды позволяет значительно понизить ЕГТ и как следствие безопасно увеличить подачу топлива для повышения мощности

Пора заканчивать, догадываюсь, что пост получился скучный, без картинок, много букв – но я очень сильно стараюсь все упростить и изложить главную суть в доходчивой форме

С Уважением
Barik

P.S. В следующих постах (если вам интересно, а об этом узнаю по отзывам) поговорим о основных видах впрыска воды их различиях, преиму

www.drive2.ru

Впрыск воды в двигатель — DRIVE2

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.

• Немного истории:

— 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 h3O 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.

• Зрелищ:

— 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!

www.drive2.ru

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.

www.kolesa.ru

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

 

 

jtlab.ru

Рассуждения о впрыске воды в ДВС — DRIVE2

Время от времени тема применения воды в ДВС всплывает на различных форумах, но, как правило, всё сводится к общепринятым и бесконечно повторяющимся фразам (иногда бессмысленным). А также приводятся одни и те же примеры, более или менее удачного применения воды, в плане эффективности. Нет главного – конкретных цифр или, в широком понимании, теории. Конечно, я не претендую на создание такой теории, но, думаю, что сделать некоторые расчёты и получить некоторые цифры, было бы интересно. С чего начать? Для начала, с расстановки «по полочкам», того, что нам известно на сегодняшний день.
1. Встречается утверждение, что в камере сгорания, под воздействием высокой температуры (порядка 2000 °С), вода разлагается на водород и кислород. После этого водород вступает в реакцию горения с кислородом и… Ну, дальше понятно.
Да… Ну, что тут сказать? Мне лично сразу вспоминается планета Плюк из фильма Гайдая «Кин-дза-дза». Напомню, что на этой планете, со слов местных жителей, морей нет, потому, что из них давно уже луц сделали. Луц – это топливо для местного летательного аппарата. Ну, это так, к слову, лирическое отступление и фантастика. А реальность, лично для меня, описывает курс средней школы 80-х годов прошлого века, когда любой троечник знал, что продуктами реакции горения углеводородов являются вода и углекислота. Вода! Причём в самом что ни на есть газообразном и гомогенном состоянии при соответствующей температуре. Так что ж эта вода не разлагается на водород и кислород, со всеми вытекающими последствиями? Зачем ещё воду добавлять, если даже та, которая уже есть, гореть не хочет? Думаю, что пункт первый можно вычёркивать.
2. Вода, снижает вероятность детонации горючей смеси, путём снижения температуры в камере сгорания.
Ну, хорошо. Путём снижения температуры… Как известно двигатель внутреннего сгорания является тепловым. Т.е. в механическую работу преобразовывается именно теплота, полученная в результате сгорания топлива, которая приводит к увеличению давления газов в цилиндре. Тот, кто против этого утверждения, пусть идёт к… Евгению Травникову (у него своя, «альтернативно-одарённая» теория ДВС). Таким образом, если снизить температуру в камере сгорания, то снизится и давление. Всё, как говориться, приехали. Представим такое развитие событий. Для увеличения давления в конце сгорания рабочей смеси, увеличили степень сжатия и столкнулись с детонацией. Добавили воду и тем самым снизили температуру в камере сгорания вместе с давлением — детонация исчезла. Так ведь с самого начала целью увеличения степени сжатия было увеличение давления в конце сгорания смеси. Так зачем надо было «огород городить», если в конечном итоге давление было снижено? Но главное даже не в этом. Чтобы события пошли по описанному выше сценарию, воду в цилиндр нужно добавлять уже после закрытия впускного клапана. Дело в том, что ещё на такте впуска вся неиспарившаяся до этого вода, испарится, охлаждая детали цилиндра, и в дальнейшем перестанет оказывать какое-либо воздействие на рабочую смесь, как в плане снижения её температуры, так и в плане повышения. Более того, сама станет частью рабочей смеси, как, например, тот же азот и с тем же, кстати, успехом. Поэтому пункт два тоже вычёркиваем, т.к. рассматриваем впрыск воды во впускной коллектор, а не непосредственно в цилиндр. Да и сама по себе целесообразность борьбы с детонацией путём снижения температуры/давления в камере сгорания, лично у меня, вызывает вопросы.
3. Подача воды во впускной коллектор снижает температуру воздуха, тем самым увеличивает наполнение цилиндров по массе.
Ну что ж, вот с этим утверждением не поспоришь. Однако и здесь есть парочка «подводных камней». Во-первых, помимо снижения температуры поступающего в цилиндры воздуха, вода, после испарения, сама занимает некоторый объём в цилиндре и, соответственно, уменьшает количество в нём самого воздуха. Другими словами увеличение количества воздуха по массе, должно превышать занятый испарившейся водой объём. Во-вторых, какое-либо дополнительное увеличение массы поступающего в цилиндры воздуха, актуально только на режиме полной нагрузки, т.е. при полностью открытом дросселе. Во всех остальных случаях, будет достаточно чуть больше приоткрыть дроссельную заслонку. Наверное, на данном этапе, нужна какая-нибудь формула, которая должна показать зависимость между объёмом поступившей воды, снижением температуры и увеличением массы воздуха. Но мне почему-то вспомнилась методичка для теплового расчёта ДВС. Так вот там, в исходных данных для расчёта, есть такой параметр, как степень подогрева заряда (имеется в виду поступивший в цилиндр свежий заряд рабочей смеси). Этот параметр показывает, на сколько градусов, от температуры окружающего воздуха, повысится температура рабочей смеси в конце такта впуска. Насколько бы вы думали, она повышается в «атмосферном» бензиновом двигателе? На 15 °С! Стоит ли продолжать? Неужели есть какая-то ощутимая разница в работе двигателя при температурах окружающего воздуха +10 °С и +25 °С? Совсем другое дело – двигатели с наддувом. Вот там температуры на впуске бывают порядка +100 °С, а то и больше. Вот тут, действительно, есть, где разгуляться! Наверное, чаще всего в обсуждениях темы воды в ДВС, в качестве самого яркого примера, приводится немецкий истребитель времён Великой Отечественной Войны, Focke-Wulf 190D-9 с двигателем Jumo 213. Вместе с этим приводятся данные о том, что с помощью впрыска раствора воды и метанола, в пропорции 50/50, увеличение максимальной мощности составило порядка 30% и ещё, почти всегда, добавляют: «и никакой детонации». Сразу хочу отделить мух от котлет. Проблемы детонации на этом режиме работы вообще не стояло, как без добавления смеси воды с метанолом, так и с добавлением. Проблема, а точнее проблемы, были в другом. Несколько забегая вперёд, скажу, что фундаментальная проблема состояла в том, что компрессор был, а интеркуллера не было. Кроме этого, гвоздь был не от той стены. Изначально этот двигатель проектировался для бомбардировщика, а оказался (по ряду причин) на истребителе. Вот и решили, чтобы хоть как-то улучшить ситуацию, применить эту систему, которая, к слову сказать, применялась ещё в 1942 году в… Африке. Как бы то ни было, но в компрессорном двигателе на режиме максимальной мощности система впрыска воды работала, хотя и не в чистом виде, а на пару с метанолом. Т.е. температура воздуха на впуске (после компрессора) снижалась и его масса увеличивалась. Кроме этого был ещё один положительный момент. Цитата из п.2: «… ещё на такте впуска вся неиспарившаяся до этого вода, испарится, охлаждая детали цилиндра, и…». В общем, пункт три оставляем. Более того, он становится единственным обоснованием применения воды в ДВС, хотя и с оговорками, такими как, наличие наддува и режим максимального дросселя. А теперь предлагаю спуститься с небес на землю и хочу привести один пример эффективности применения интеркуллера. Итак, представляю вам четырёхтактный, четырёхцилиндровый дизельный двигатель John Deere 4045 с турбонаддувом, который применяется на дизель-генераторных установках (ДГУ) SDMO моделей J88 и J110. Необходимо отметить, что работают они на одних и тех же оборотах – 1500 об/мин., т.е. «чистота эксперимента» достаточная. Так вот ДГУ J88 с двигателем без интеркуллера имеет мощность 60 кВт, а ДГУ J110 с таким же двигателем, но уже с интеркуллером, имеет мощность 80 кВт. Естественно, турбина на этом двигателе «дует» больше и, соответственно, топлива подаётся больше. Таким образом, наглядно видно, что благодаря интеркуллеру, удалось увеличить мощность на 30%. Конечно, это далеко не те 30%, которые удалось достичь на упомянутом выше Юмо-213. Те 30% были добавлены на уже «зафорсированном по самое нимагу» двигателе, к тому же бензиновом. А пример я этот привёл просто как иллюстрацию, того, что даёт интеркуллер. Кстати, на современных автомобильных «зафорсированных по самое нимагу» двигателях, но с интеркуллерами, ни о каких 30% прибавки мощности, от впрыскивания водометанольной смеси, речи быть не может. Прибавка, которой удаётся добиться, составляет, как правило, порядка 5%, а чаще и того меньше. Но даже при этом некоторые вопросы остаются. Тем, кому интересно взглянуть на реальные показатели таких двигателей, предлагаю посетить блогг некого Barik-CZ. Он как раз занимается, по-мимо прочего, конечно, впрыском воды и метанола в такие двигатели. Вот ссылка www.drive2.ru/b/2027984/ А я на этом заканчиваю. Желаю всем добра и счастья. Если возникнут вопросы – задавайте. Постараюсь на них ответить. Спасибо за внимание.

www.drive2.ru

Впрыск воды в ДВС — ЗАЗ Sens, 1.3 л., 2010 года на DRIVE2

С новым устройством впрыска воды .а точнее водяного тумана в двс получил реальную экономию .так двигаясь со скоростью 60 км в час бортовик показывает расход 1.7 --- 2 литра в час .а со скоростью 80 км 3 литра в час …при работе устройства расход воды составляет 250 мл в час
прототип был скомбинирован с компактной установкой газа брауна .на фото видно горение газа с водяным туманом …но такое чудо боязно стало ставить на авто и я оставил просто водяной туман …

а вот статья которая подтолкнула меня к устройству с ультразвуковым распылением воды

Вода лучше в распыленном состоянии попадает в ДВС. При сгорании топлива (около 2000 град), молекулы воду разлагаются на водород и кислород При 1000 град Цельс. — разложение воды происходит спокойно, при 5000 град — с хлопком/взрывом, отбирая часть тепла у сгораемой смеси (поэтому детонация отсутствует). Далее молекулы кислорода/водорода образуя гремучую смесь, взрываются, отдавая энергию, полученную во время разложения. Происходит как бы равномерное распределение энергии сгораемой смеси по времени. Взорвавшись, гремучая смесь вновь обращается в воду (бензо-воздушная смесь еще продолжает гореть), температуры сгораемой смеси уже недостаточно для повторного разложения, вскипает, обращается в пар, который расширяясь помогает сгораемой смеси двигать поршень, и, в конце концов вылетает вместе с СО2 в выхлопную.Желательно ориентироваться на ДТОЖ. Подавать воду, когда ДТОЖ покажет около 80 град. Перед тем, как заглушить двигатель, необходимо перекрыть подачу воды. Это избавит от коррозии на стенках цилиндров и воды в масляном картере Дозировка воды.
Ее количества должно быть лишь достаточно для разложения. При больших — энергии топливной смеси не хватает, и вода образуется в пар, который лишь помогает двигать поршень. Т.е полезное действие воды при переизбытке лишь ухудшается при горении смеси.

В. БАЗАРОВ,
доктор технических наук
Вопрос о вводе воды в горючую смесь далеко не нов, он достаточно хорошо исследован еще в 30-е годы.
Воду в виде пара добавляют при распыливании мазута так называемыми «паромеханическими» форсунками в топках паровых котлов. Эмульсию перегретой воды с мазутом сжигают в судовых паровых котлах, а в 30-е годы серийно выпускали на ХТЗ трактор с впрыском воды в цилиндр двигателя. Был, таким образом, и живой опыт.
Кинтернетика горения горючей смеси в присутствии небольших количеств воды обуславливается интенсификацией процессов за счет образования в зоне горения свободных радикалов ОН.
Полнота сгорания смеси происходит при содержании Н2О от 12 до 17% расхода топлива, то есть от 0,2 до 4,2 % от суммарного расхода горючей смеси при коэффициенте избытка окислителя от 1 до 4.
Присутствие жидкой, а в меньшей степени и парообразной воды снижает температуру зоны горения. С одной стороны, это — положительный фактор для ДВС: есть возможность форсировать его по степени сжатия, меньше выделяется окислов азота. Профессор У. Г. Пирумов и его исследовательский коллектив в МАИ доказали, что присутствие воды в поршневых ДВС снижает требования к октановому числу бензина. Но чрезмерное снижение температуры зоны горения снижает скорость химических реакций и может повысить присутствие в выхлопных газах продуктов неполного сгорания, в том числе и канцерогенных, и снизить полноту сгорания, особенно в современных быстроходных ДВС. Поэтому — не переборщите! Кроме того, при плохом распыливании даже малое количество воды может создать локальные зоны, где она окажется в переизбытке. Поэтому полезны любые мероприятия, направленные на ее ультрамелкодисперсное распыливание.

====================================================================================

за основу взят увлажнитель Maxwell MW-3552 VT/B/Y Машина с двумя датчиками кислорода, датчики спокойно отреагировали ошибок не вылезало …прошивка в машине не изменялась .внизу пластиковый стакан он приклеен к увлажнителю … в нем находится вентилятор ---штатную вертушку я удалил, также в нем находятся платы залитые лаком … Этот цилиндр еще выполняет роль воздушного аккумулятора .при резком нажатии на газ за счет разрежения во впускном коллекторе из него расходуется воздух … в нижней части сделано отверстие на случай если вода протечет к платам, отверстие закрыто материей по верх материи насыпан активированный уголь взятый из фильтра противогаза гп -5 и сверху по верх угля находится фильтр также взятый из того же ГП-5
Ребята это же прототип — регулятор вынесен в салон .путем экспериментов выяснилось что на холостых оборотах лучше всего двигатель работает когда ручка повернута на одну треть .на ходу максимум подачи
в будущем можно поставить реостат Дополнительный Датчик положения дроссельной заслонкой и от него получать управляющий сигнал на данное устройство …
если будете покупать инвертор с 12 на 220 то спрячете его в герметичную коробку .
Конечно если есть возможность заказывать детали на заводе все можно сделать по другому и очень компактно с отдельной подачей воды из бачка …при желание можно подключить генератор гедрогена …мощность вырастет в разы но и возрастает нагрузка на штатный генератор

Я определял количество подачи водяного тумана по показаниям бортового компа ориентируясь на мгновенный расход топлива при включенном устройстве …

www.drive2.ru

Впрыск воды в ДВС — Hyundai Accent, 1.5 л., 2008 года на DRIVE2

Очень много информации о впрыске воды в ДВС. Истории этой сроку ровно столько же сколько самому ДВС.

Тема "Впрыск воды в двигатель" уже более ста лет будоражит умы человечества. Запатентована она господином Н. ОТТО, отцом двигателя внутреннего сгорания, в 19 веке. Реальную реализацию она начала получать лишь в последние годы нашего столетия благодаря развитию микропроцессорной техники и осознанию химического алгоритма поведения воды в двигателе внутреннего сгорания.
Впрыск воды в топливную смесь двигателей внутреннего сгорания использовался для дополнительного охлаждения двигателя.

Впрыск воды (чаще смеси 50 % воды и 50 % спирта) особое распространение получил во время Второй мировой войны на истребителях.

Вода или смесь впрыскивается во впускной коллектор в определённых пропорциях к топливовоздушной смеси (обычно от 12,5 % до 25 %) и потоком увлекается в камеры сгорания. Обеспечивает уменьшение детонационного порога по причине большой теплоёмкости воды, которая охлаждает рабочую смесь и разогретые детали двигателя. Уменьшается термическая нагрузка на детали двигателя. Впрыск воды позволяет повысить степень сжатия, использовать турбину или нагнетатель.

Из относительно современных автомобилей, система впрыска воды использовалась на турбированном SAAB 99 Turbo. После появления интеркулеров, подобные системы потеряли смысл, но до сих пор подобные системы широко предлагаются за границей на вторичном рынке автозапчастей и тюнинг-китов.

Статья: Впрыск воды в ТС ДВС

Видеоролик "Горение воды с бензином"

Я же предлагаю самую простую на мой взгляд систему впрыска воды в ДВС.

Изготовить ее легко и самому. Вот так она выглядит на рис ниже

Состав системы: 1. Воздушный фильтр 2. Устройство регулировки объема засасываемого воздуха (обычный кран) 3. Устройство впрыска воды (изготавливается из медицинской иглы и резиновой пробки. Игла должна расположена острием вверх, и бак для воды ниже иглы) 4. Электромагнитный клапан или обычный кран включения и выключения системы. 5. Испаритель (кусок медной трубки в середину которой помещена не плотно металлическая набивка, трубка одним оборотом жестко закреплена на выпускном коллекторе автомобиля) 6. Бак для воды или метилового раствора с водой Включать подачу впрыск воды рекомендовано после прогрева двигателя до рабочей температуры. 2. Вариант впрыска воды попроще (из народа)

www.drive2.ru

Audi A4 Ring&Rally 300+Hp › Бортжурнал › Российский комлект "умного" впрыска воды (метанола) АкваБуст WI-2.0

Всем привет!
Наконец-то выкладываю обещанное мною подробное описание российского заводского впрыска воды в двигатель уровня Aquamist HFS4. Напомню, что данные комплекты (этот и Аквамист) имеют умный алгоритм впрыска воды в цилиндры т.е. они рассчитывают и дозируют воду так, чтобы поддерживать заданное процентное соотношение воды к топливу во всех необходимых Вам режимах работы двигателя.

Бюджетные (по сути, а не по цене) комплекты впрыска типа АЕМ-а или Snow Performance работают по другому принципу и аналогами не являются, они не могут обеспечить тот уровень безопасности при форсировании, эффективности и отдачи т.к. не могут менять количество впрыскиваемой воды в зависимости от режимов двигателя, они просто начинают лить по достижении заданных оборотов или буста. В общем, эти комплекты аналогами не являются, разобрались.)
Кстати, если кому-то нужен российский аналог именно таких бюджетных комплектов, обращайтесь, расскажу где взять).

Полный размер

Все основные элементы системы

Теперь собственно к описанию данного многофункционального девайса! Имя его АкваБуст WI-2.0 (замечания по поводу фантазии будут справедливы.)) )
Я не случайно говорю о многофункциональности. Дело в том, что разрабатывали контроллер как универсальную платформу для тюнинга и настройки, а также для интеграции с другими устройствами (действующими и перспективными), которыми можно будет дополнить функционал не тратя на это лишние деньги и не переделывая систему.

Возможности
— Автоматический анализ параметров работы двигателя и расчет необходимого количества водометанола.Система работает по принципу Plug and Play (в переводе: подключи и играй). Ничего не нужно настраивать и откатывать, выбрали процентное соотношение смеси, и всё! (однако возможность тонкой нестандартной настройки под себя есть, если такая нужна, обратитесь помогу)
— Система может работать как с обычным, так и непосредственным впрыском (отличия только в версии прошивки предустановленной в системе впрыска воды)
— Система может заменить чип-тюнинг и сама поднять давление наддува! Вам не нужно тратиться на прошивку, чип-боксы или буст-контроллеры. Эту функцию может, по желанию, взять на себя основной контроллер впрыска воды. Можно также забеднить смесь для экономии, но тут потребуется настройка.
— Система имеет управление и обратную связь по Bluetooth через Андроид, а также управление и индикацию (свет и звук) непосредственно на блоке управления. Для связи с телефона можно использовать приложение Torque Pro.

Полный размер

Как примерно это выглядит в приложении (вид можно настраивать)

— Система самодиагностики и мер безопасности. Система сама определит если в ней случится поломка, при этом уведомит Вас по средством звукового и светового сигнала, а также (если у Вашего ЭБУ или какого-либо внешнего устройства есть вход для подобных задач) отправит сигнал ЭБУ двигателя о неисправности, чтобы тот ограничил мощность, либо перешёл на другую топливную карту.
— Контроль уровня смеси в баке, блокировка для предотвращения работы "на сухую". Датчик уровня смеси прогрессивный 0-100% (не лампочка низкого уровня)) )
— Так называемый PWM впрыск (как это называет Аквамист), вместо клапана используется скоростная форсунка в конце тракта впрыска, которой с очень высокой точностью дозируется объём и момент впрыска метанола. Применение форсунки вместо клапана исключает паразитный объём смеси после клапана.
— Система может работать с двумя водяными форсунками в сверхскоростном режиме и с четырьмя в обычном. Для этого блок управления имеет два полных транзисторных моста (4 полумоста). Система умеет разгонять форсунки принудительными прямыми и обратными импульсами по аналогии с самыми современными ЭБУ фирмы BOSCH. Однако данная функция пригодится в основном очень серьёзным проектам, для большинства случаев достаточно одной форсунки в скоростном или двух в обычном режиме.
— Система имеет свободные входы, которые можно использовать для индивидуальных целей. Например увеличить процент впрыска воды при каком-то условии (низкий уровень бензина в баке, полностью открытый дроссель и т.п.) или вообще отключить систему при каком-то условии, всё зависит от Вашей фантазии.
— Система имеет свободные выходы, которые можно использовать для индивидуальных целей. Например, сообщить ЭБУ Двс о неполадке, подключить к ним показометр, индикацию, отправить сигнал в другой блок и т.д.
— Система имеет интерфейс RS-485, проще говоря общую шину данных для подключения дополнительных устройств самого разного плана, например, шифт-лампы как на Формуле-1 (есть такой девайс), вплоть до того, что с помощью данных возможностей можно даже отправить смс о том, что Ваша жена загрузила топливные форсунки на 90%… ))

Комплектующие
— Электронный блок управления российской разработки, заводского исполнения. Собственно то устройство, которое делает возможным все те вещи, о которых писалось выше. Блок имеет герметичный автомобильный разъём. Производитель Россия.

Полный размер

Внешний вид блока управления впрыском воды

— Насос, предназначен для работы под метанол/бензин/дистиллированную воду. Производитель Bosch Германия.

Полный размер

На изображении слева, синего цвета

— Форсунка, предназначена для работы под метанол/бензин/дистиллированную воду. Производитель Denso, где конкретно собирают непонятно.
— Регулятор давления с обраткой. Производитель Tomei, Япония.

Полный размер

Регулятор давления в системе

— Датчик уровня воды/метанола

Полный размер

Прогрессивный датчик уровня из нержавеющей стали

— Бак 7.5 литра

Полный размер

Бак на 7.5 литра под воду/метанол/водометанол

www.drive2.ru


Смотрите также