6Авг

Впрыск воды в дизельный двигатель: Впрыск воды в дизель

Содержание

Впрыск воды в дизель

Прежде чем перейти непосредственно к теме самой статьи хотел напомнить, что это уже 4 часть и без прочтения предыдущих 3-х, будет не совсем все понятно.

Впрыск вода, метанол; Вода-метанол, детальное изучение. – статьи о впрыске воды.

· С учетом того, что речь идет о тюнинге дизельных двигателей, где принцип поднятия момента и мощности отличается от бензиновых моторов, не лишним будет прочитать ранее написанные посты, посвящённые базовым принципам повышения мощности на дизельных двигателях –Дизельный двигатель, пути повышения мощности; Увеличение мощности дизельного двигателя, топливные карты.

 

И так, BMW 330D E90 245 HP, 520 Nm – заявленные характеристики производителем. В реальности так это и есть. Многие тюнерские конторы обещают путем перекалибровки родного ЭБУ двигателя до 300 л/с и момент 600 Нм. Мне бы очень хотелось увидеть машинку с такими показателями, которая после тюнинга уже проехала пару десятков тысяч километров.

Если речь идет о таком же точно моторе, но на BMW X6 30D то я еще поверю, но не на машине 3-й серии. Да моторы одинаковые, но система охлаждения абсолютно разная, а именно это и есть слабое место BMW 330D.

 

Мощность нужна не только на графике полученная при идеальных условиях, но и в более тяжелых. К примеру, в жаркий летний день. Предлагаю посмотреть на результат замера

Замер на 4-й передаче, температура 32 градуса и в итоге 220 л/с, момент 528 НМ. Главное, как вы помните из постов о дизелях – это температура выпускных газов ЕГТ. В стоке, на этом моторе она достигает 730 градусом (см. на график). Поднять момент на этой машине безопасно это не проблема, а вот удержать его после 2800 оборотов и при этом не перегреть мотор, это программно не решить. Как вы можете заметить на графике, в точке 3000 оборотов, мощность с колес равняется 165 силам. Предлагаю посмотреть в живую, как меняется мощность в этой точке при удержании всего лишь 15 секунд,

Мощность со 185 сил падает до 160 л/с, температура двигателя достигает 112 градусов, ЕГТ более 700. Программа управлением двигателя очень умная, она не даст так просто мотору умереть, но в результате будет очень и очень сильно обрезана мощность. Пардон – это сток, можете представить, что будет при тюнинговой “прошивке”.

И так, проблема обозначена, самое время переходить к простым способам решения. Для этого была установлена система впрыска воды. В первом тесте прогрессивно подавалась вода с максимальным значением 100 грамм/минута. Всего 100 миллилитров в минуту обыкновенной воды h3O. Смотрим на результат

232 л/с, момент 531 Нм, максимальное значение ЕГТ составило 685 градусов. Да, вот теперь есть большой резерв и для увеличения мощности в безопасном режиме.

Идем дальше, тест 2 — увеличили подачу воды до 240 миллилитром в минуту ( 2 рюмки воды в минуту при полном газе на максимальной мощности). Смотрим на результат.

Результат сам говорит за себя – 242 л/с и момент 544 Нм. Температура ЕГТ в пике составила 704 градуса.

Небольшое теоретическое отступление. Подача воды, кроме охлаждения поступающего воздуха, значительно понижает температуру в камере сгорания и ЕГТ. В тесте 2 температура ЕГТ хоть и значительно ниже, чем в сток варианте, но при этом выше, чем в тест 1, где подача воды была всего 100 мл/мин. Причина заключается в том, что ЭБУ двигателя распознал, что температуры охлаждающей жидкости, мотора, катализатора и т.д. не так уж и велики и сам добавил топлива. Или точнее, перестал делать защитные корректировки.

Как вы помните, увеличить мощность на дизельном моторе очень просто, достаточно добавить топлива. Ну и конечно, еще легче в таком варианте, сократить жизнь дизельного мотора и турбины. Чтобы не было проблем, необходимо всегда находить баланс между мощностью и температурами ДВС и ЕГТ.

Предлагаю посмотреть опять в живую, тест при 3000 об/мин, но уже с впрыском воды

Как видно из видео, мощность не только подросла до 195 л/с с колес, но и держалась дольше и в конце понизилась до 172 л/с, а не как в сток варианте до 160. Максимально значение ЕГТ при этом составило 680 градусов. Температура мотора, также в пике была на 10 градусов ниже (102*С).

Переходим к тесту 3. Теперь мы использовали не воду, а 50/50 вода/метанол. Смотрим на результат

Метанол – это уже топливо, и естественно содержит энергию, в отличие от просто воды. Соответственно подросла не только мощность до 248 л/с и момент составил 568 Нм, но и значительно поднялась температура ЕГТ (740*С).

Использование метанола, как средство для повышения мощности в дизельных двигателях, мне кажется, не является правильным направлением. Добавляя более 50% метанола, может привести к детонации, да и вообще зачем, а не проще ли просто увеличить подачу родного топлива путем классического “чип тюнинга “. А вот впрыск воды открывает новые возможности и сильно расширяет лимиты, ограничивающие безопасное увеличение момента и максимальной мощности. Исключение составляет зимнее время, когда просто необходимо добавлять, как минимум 20% метанола, для решения проблемы с замерзанием воды.
Внедорожники, которые лазят по горам, в грязи и т.д. испытывают серьезную нагрузку на двигатель из-за проблем с охлаждением. Использование впрыска воды кардинальным образом решает эту проблему.

Если будет интерес, то в следующем посте, я покажу вам на примере этой же BMW, прямо онлайн процесс увеличения мощности и как сильно упрощается эта задача с впрыском малого количества воды. Задача состоит не построить гоночный дизельный болид, а безопасно, значительно улучшить характеристики сток дизельного мотора и при этом, заправку маленького бочка для воды, производить не чаше, чем стандартная заправка топливом при очень активной езде.

Также предлагаю сравнительный график, со всеми выше приведенными замерами

И последнее, что бы хотел сказать положительного о системах впрыска воды (вода/метанол). Масло, у него много функций и одна из них – очищение ДВС от различных отложений. Впрыск вода/метанол великолепно выполняет эту функцию, а значит и ваше масло, будет дольше служить. Окисление масла является главной причиной того, что при работе двигателя его детали и система смазки загрязняются различного рода углеродистыми отложениями, Понижение температуры двигателя, также очень положительно влияет на процесс окисления моторного масла.

Кроме всего прочего нагар, отложения (carbon deposit) в двигателе значительно ухудшают характеристики мотора. Привожу пример – после всех замеров, испытаний на BMW с впрыском воды и вода/метанол, а их было достаточно много, мы произвели в конце последний замер, опять сток. Предлагаю посмотреть на результат

Условия остались прежними. Как говорится — “думайте сами, решайте сами”.

Автор: Владимир Шарандин

 

Компания BMW вернула впрыск воды в двигатель — ДРАЙВ

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

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

От стандартного двигателя этот отличается перекроенным впускным трактом.

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

Впрыск воды в ДВС был придуман ещё перед Второй мировой войной и применялся на самолётах, предназначенных для установления рекордов скорости, а потом и на истребителях.

На серийных автомобилях эта технология была использована гораздо позже (см. врезку «Бонус»), встречалась она крайне редко, да так и осталась экзотикой, несмотря на некоторые её преимущества.

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

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

Бонус

В 1962 году фирма Oldsmobile выпустила на рынок модель F-85 Jetfire с 218-сильным турбомотором V8 3.5. Он был оборудован системой впрыска смеси метанола и воды (50/50). Спирт вместе с водой работал на снижение температуры воздуха на входе и подавление детонации. Хотя для своего времени это был очень продвинутый агрегат, надёжность его оставляла желать лучшего. К тому же Jetfire стоил ощутимо дороже 85-го с «атмосферником». Так что число проданных машин с водяным впрыском оказалось сравнительно невелико — 3765 штук. В 1978 году компания Saab выпустила модель 99 Turbo S с двухлитровым турбомотором и заводской системой впрыска воды.

Она позволила поднять мощность со 145 л.с. на обычном Turbo (на фото) до 160–165 л.с. на «эске». Но такие версии были редки на фоне более массовой модификации Turbo.

Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

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

Как это работает?

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

Почему именно смесь воды со спиртом? Во-первых, такая жидкость замерзает при более низких температурах, а во-вторых, вода со спиртом обладает лучшим рассеиванием, из-за чего образуется более равномерная смесь и уменьшается температура во впускном коллекторе. За счет мелкодисперсных капель смесь охлаждается, что позволяет повысить степень сжатия, а также уменьшить скорость горения смеси в цилиндрах, а это снижает возможность детонации. Также снижение температуры горения топливно-водяной смеси влияет на химические процессы в камере сгорания, что уменьшает концентрацию вредных выбросов азота и углекислых газов.

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

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

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

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

С чего все началось?

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

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

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

На фото: Messerschmitt Bf-109

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

На фото: ИЛ-2

На каких автомобилях применялось?

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

На фото: Oldsmobile F-85 Jetfire Hardtop Coupe 1963

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

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

На фото: Renault RE40 ‘1983

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

Впрыск воды, наши дни

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

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

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

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

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

Можно ли поставить такую систему себе на машину?

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

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

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

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

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

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

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

Впрыск воды в двигатель, впрыск водометанола

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

 

 

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

— получит гидроудар

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

 

— заржавеет

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

 

— масло превратится в эмульсию

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

 

— пар растворит масляную пленку и двигатель заклинит

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

 

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

 

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Что дает впрыск воды или водометанола двигателю ?

плюсы от применения впрыска воды:

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

 

минусы от применения впрыска воды:

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

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

 

Как работает система впрыска воды ?

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

 

Впрыск воды — экономия топлива и рост мощности ?

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

 

 

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

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

 

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

 

Система впрыска воды в двигатель — как это работает ?

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

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

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

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

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

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

 

Система впрыска воды JTlab

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

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

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

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

 

Прочитать подробнее о системах впрыска воды, метанола JTlab

 

Купить систему впрыска воды JTlab Вы можете здесь

 

 

Результаты исследований впрыска воды и водорода

Постановка стратегии создания двигателя внутреннего сгорания, работающего на водороде. Влияние на экологические показатели.

«Исследование впрыска воды в двигатель внутреннего сгорания как средство внутреннего охлаждения авиационных двигателей»

Исследования были проведены в Авиационной Лаборатории Langley в течение периода с Декабря 1941г по март 1942г.

Выписка из данного отчета (перевод):

Выводы: Водная инжекция может применяться как средство внутреннего охлаждения двигателя.

Достоинства:

  • Возможность работы на обедненных смесях, что уменьшает расход топлива, либо уменьшить октановое число топлива без ухудшения характеристик двигателя.
  • Впрыск воды может устанавливаться на авиационную технику.
  • Понижается температура выхлопных газов.
  • Возможность увеличения мощности двигателя за счет устранения детонационных эффектов

Недостатки:

  • Повышенный вес (сейчас это устранено за счет применения современных технологий).
  • Необходимость в дополнительном баке для воды.
  • Трудности использования при отрицательных температурах (необходимо добавлять спирт или метанол).

Исследования проводились в 1977 году в Огайо.

Целью исследований являлось выяснения влияния на экономичность и экологичность двигателя добавок газа Брауна (гидрогена), воды и спирта к бензину путем впрыска их во впускной коллектор.

Объектом исследования служил двигатель автомобиля кадиллак. Испытания проводились при разных соотношениях топлива к добавкам при одинаковой частоте вращения коленчатого вала (2140 об/мин) и производимой двигателем мощности (36л.с.). Угол опережения зажигания в каждом случае корректировался так, что бы при впрыске определенной комбинации смеси получить максимальную экономичность двигателя.

Выводы: добавляя газ Брауна к бензину можно достичь экономичности за счет изменения в процессах горения. Скорость горения смеси бензина и газа Брауна на много выше скорости горения чистого бензина. Повышение скорости горения в стандартном двигателе может вызвать его поломку, по этой причине исследователи рекомендуют применять газ Брауна на бензиновых автомобилях совместно с впрыском воды, который замедлит горение.

При использовании мощных генераторов газа Брауна необходимо корректировать впрыск бензина и углы зажигания для достижения максимальных результатов. Для этих целей мы рекомендуем вам оптимизатор пропорции топлива.

Исследования были проведены в Авиационной Лаборатории Aircraft Engine Research Laboratory в течение

периода с 1943г по 1944г.

Возможность увеличения степени сжатия при помощи впрыска воды с целью улучшения экономичности.

Исследования проводились в 2008г.

Исследования проведены SAE в 1999 году.

Как известно, КПД двигателя зависит от степени сжатия. На сегодняшний день максимальное значение степени сжатия определяется детонационной стойкостью бензинов. Одним из компонентов, повышающим детонационную стойкость является вода, которая была предложена несколькими авторами эксперимента как антидетонатор.

Выводы исследований:

  • При помощи впрыска воды удалось достигнуть увеличения октанового числа бензина 70 до 93.
  • В настоящее время наилучшие результаты были получены с водой. При этом необходимо устанавливать более раннее зажигание
  • Экспериментальные данные показали, оксид азота сократился более чем на 50%, с впрыском воды в топливо в диапазоне от 1 до 1,25 (1 < «S»
  • Используя экспериментальные данные и расчеты, получены результаты, модель, которая позволяет определить детонацию и индекс воздействие воды на определенные топлива.
  • Исследование влияния прямого впрыска воды в дизельный двигатель на экологические показатели

Исследование влияния прямого впрыска воды в дизельный двигатель на экологические показатели

Исследования прямого впрыска воды в цилиндр дизельного двигателя.

Исследования проведены в 2000 г. Установлено, что прямой впрыск воды в цилиндры дизельного двигателя может существенно уменьшать расход дизельного топлива, скорость горения с водой обеспечивает нормальную работу двигателя. Наблюдалось значительное сокращение вредных выбросов. Испытания проводились на 2-х режимах работы двигателя — 44% и 86% от максимальной мощности.

Результаты замеров эффективности впрыска воды на судовом дизеле.

Впрыск воды в дизельный двигатель

Прежде чем перейти непосредственно к теме самой статьи хотел напомнить, что это уже 4 часть и без прочтения предыдущих 3-х, будет не совсем все понятно.

· С учетом того, что речь идет о тюнинге дизельных двигателей, где принцип поднятия момента и мощности отличается от бензиновых моторов, не лишним будет прочитать ранее написанные посты, посвящённые базовым принципам повышения мощности на дизельных двигателях –Дизельный двигатель, пути повышения мощности; Увеличение мощности дизельного двигателя, топливные карты.

И так, BMW 330D E90 245 HP, 520 Nm – заявленные характеристики производителем. В реальности так это и есть. Многие тюнерские конторы обещают путем перекалибровки родного ЭБУ двигателя до 300 л/с и момент 600 Нм. Мне бы очень хотелось увидеть машинку с такими показателями, которая после тюнинга уже проехала пару десятков тысяч километров.

Если речь идет о таком же точно моторе, но на BMW X6 30D то я еще поверю, но не на машине 3-й серии. Да моторы одинаковые, но система охлаждения абсолютно разная, а именно это и есть слабое место BMW 330D.

Мощность нужна не только на графике полученная при идеальных условиях, но и в более тяжелых. К примеру, в жаркий летний день. Предлагаю посмотреть на результат замера

Замер на 4-й передаче, температура 32 градуса и в итоге 220 л/с, момент 528 НМ. Главное, как вы помните из постов о дизелях – это температура выпускных газов ЕГТ. В стоке, на этом моторе она достигает 730 градусом (см. на график). Поднять момент на этой машине безопасно это не проблема, а вот удержать его после 2800 оборотов и при этом не перегреть мотор, это программно не решить. Как вы можете заметить на графике, в точке 3000 оборотов, мощность с колес равняется 165 силам. Предлагаю посмотреть в живую, как меняется мощность в этой точке при удержании всего лишь 15 секунд,

Мощность со 185 сил падает до 160 л/с, температура двигателя достигает 112 градусов, ЕГТ более 700. Программа управлением двигателя очень умная, она не даст так просто мотору умереть, но в результате будет очень и очень сильно обрезана мощность. Пардон – это сток, можете представить, что будет при тюнинговой “прошивке”.

И так, проблема обозначена, самое время переходить к простым способам решения. Для этого была установлена система впрыска воды. В первом тесте прогрессивно подавалась вода с максимальным значением 100 грамм/минута. Всего 100 миллилитров в минуту обыкновенной воды h3O. Смотрим на результат

232 л/с, момент 531 Нм, максимальное значение ЕГТ составило 685 градусов. Да, вот теперь есть большой резерв и для увеличения мощности в безопасном режиме.

Идем дальше, тест 2 — увеличили подачу воды до 240 миллилитром в минуту ( 2 рюмки воды в минуту при полном газе на максимальной мощности). Смотрим на результат.

Результат сам говорит за себя – 242 л/с и момент 544 Нм. Температура ЕГТ в пике составила 704 градуса.

Небольшое теоретическое отступление. Подача воды, кроме охлаждения поступающего воздуха, значительно понижает температуру в камере сгорания и ЕГТ. В тесте 2 температура ЕГТ хоть и значительно ниже, чем в сток варианте, но при этом выше, чем в тест 1, где подача воды была всего 100 мл/мин. Причина заключается в том, что ЭБУ двигателя распознал, что температуры охлаждающей жидкости, мотора, катализатора и т.д. не так уж и велики и сам добавил топлива. Или точнее, перестал делать защитные корректировки.

Как вы помните, увеличить мощность на дизельном моторе очень просто, достаточно добавить топлива. Ну и конечно, еще легче в таком варианте, сократить жизнь дизельного мотора и турбины. Чтобы не было проблем, необходимо всегда находить баланс между мощностью и температурами ДВС и ЕГТ.

Предлагаю посмотреть опять в живую, тест при 3000 об/мин, но уже с впрыском воды

Как видно из видео, мощность не только подросла до 195 л/с с колес, но и держалась дольше и в конце понизилась до 172 л/с, а не как в сток варианте до 160. Максимально значение ЕГТ при этом составило 680 градусов. Температура мотора, также в пике была на 10 градусов ниже (102*С).

Переходим к тесту 3. Теперь мы использовали не воду, а 50/50 вода/метанол. Смотрим на результат

Метанол – это уже топливо, и естественно содержит энергию, в отличие от просто воды. Соответственно подросла не только мощность до 248 л/с и момент составил 568 Нм, но и значительно поднялась температура ЕГТ (740*С).

Использование метанола, как средство для повышения мощности в дизельных двигателях, мне кажется, не является правильным направлением. Добавляя более 50% метанола, может привести к детонации, да и вообще зачем, а не проще ли просто увеличить подачу родного топлива путем классического “чип тюнинга “. А вот впрыск воды открывает новые возможности и сильно расширяет лимиты, ограничивающие безопасное увеличение момента и максимальной мощности. Исключение составляет зимнее время, когда просто необходимо добавлять, как минимум 20% метанола, для решения проблемы с замерзанием воды.
Внедорожники, которые лазят по горам, в грязи и т.д. испытывают серьезную нагрузку на двигатель из-за проблем с охлаждением. Использование впрыска воды кардинальным образом решает эту проблему.

Если будет интерес, то в следующем посте, я покажу вам на примере этой же BMW, прямо онлайн процесс увеличения мощности и как сильно упрощается эта задача с впрыском малого количества воды. Задача состоит не построить гоночный дизельный болид, а безопасно, значительно улучшить характеристики сток дизельного мотора и при этом, заправку маленького бочка для воды, производить не чаше, чем стандартная заправка топливом при очень активной езде.

Также предлагаю сравнительный график, со всеми выше приведенными замерами

И последнее, что бы хотел сказать положительного о системах впрыска воды (вода/метанол). Масло, у него много функций и одна из них – очищение ДВС от различных отложений. Впрыск вода/метанол великолепно выполняет эту функцию, а значит и ваше масло, будет дольше служить. Окисление масла является главной причиной того, что при работе двигателя его детали и система смазки загрязняются различного рода углеродистыми отложениями, Понижение температуры двигателя, также очень положительно влияет на процесс окисления моторного масла.

Кроме всего прочего нагар, отложения (carbon deposit) в двигателе значительно ухудшают характеристики мотора. Привожу пример – после всех замеров, испытаний на BMW с впрыском воды и вода/метанол, а их было достаточно много, мы произвели в конце последний замер, опять сток. Предлагаю посмотреть на результат

Условия остались прежними. Как говорится — “думайте сами, решайте сами”.

Уже более ста лет автомобильные инженеры работают над повышением отдачи мотора. Поначалу все было просто: больше литраж, больше цилиндров, больше мощности! Но довольно быстро стало понятно, что replacement for displacement все-таки необходим: в ход пошли компрессоры, турбины, усложнение ГРМ с многоклапанными конструкциями и регулируемыми фазами, распределенный и непосредственный впрыск, облегчение поршневой группы… Теперь, когда к ДВС все чаще в компанию стали добавлять электромоторы, кажется, что предел форсирования обычного мотора достигнут. Но нет – вы забыли про впрыск воды! Разберемся, зачем это делается и почему до сих пор не применяется в массовом автомобилестроении.

О быватель 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 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.

Вторник, 25 сентября 2018 г.
Рубрика: Наука
Метки: дизель
Автор статьи: keeplis
Делаются попытки применения впрыска воды и в дизелях. Так, согласно патенту, воду под давлением предлагается впрыскивать в цилиндр дизеля перед началом сгорания и в процессе сгорания. Образующийся при этом пар способствует повышению давления в камере сгорания, улучшению процесса сгорания и в итоге снижению расхода топлива.

Отрицательной стороной описанных способов добавок воды является снижение надежности ДВС, вызванной дополнительной системой, необходимость применения дополнительных устройств для подогрева воды в зимних условиях. Однако эти недостатки могут быть компенсированы указанными эффектами.

Эмульсии. Как известно, вода и углеводородные топлива, будучи жидкостями различной полярности, не могут образовывать стойких растворов. С точки зрения коллоидной химии эмульсия-это микро-гетерогенная система, включающая дисперсионную среду и жидкую дисперсную фазу. В водных эмульсиях дисперсной фазой является вода. Эмульсии нередко получают ультразвуковым дроблением одной жидкости в другой в присутствии нужного эмульгатора, природа которого определяет тип и свойства эмульсии. Эмульгатор является поверхностно-активным веществом и снижает межфазное натяжение, благодаря чему обеспечивается стабильность эмульсии относительно расслаивания при различных сроках хранения и условиях эксплуатации.

Исследования по созданию стойких эмульсий и их применению в бензиновых и дизельных ДВС проводили в 20-х годах. В ряде опытов было установлено, что подача в бензиновый ДВС воды в виде эмульсии оказывает в несколько раз больший эффект, чем вода, впрыскиваемая в цилиндр ДВС.

Проводят исследования по применению эмульсий в автомобильных, тракторных, тепловозных и судовых дизелях. Положительный эффект обусловливается улучшением смесеобразования-более тонкий распыл и более равномерное распределение капель по сечению факела. Несомненно сказывается и изменение скорости протекания химических реакций на отдельных стадиях рабочего процесса. Экономия топлива на отдельных режимах может составить 3-8%. По данным работы, удельный расход топлива уменьшается на 4-7% при содержании воды в эмульсии в количестве 15-17%. Целесообразность применения эмульсий устанавливают в зависимости от мощности и количества переводимых на новые топлива двигателей и других факторов. Для различных вариантов срок окупаемости находится в пределах 0,25-2,3 года.

В вопросах применения добавок воды еще много неясного и противоречивого. Проведенные различными авторами исследования не всегда согласуются, особенно в части выбора оптимальной концентрации воды. В ряде работ содержание воды рекомендуется доводить до 15-25% и выше. Между тем опытами НАМИ было установлено, что уже при 10% воды мощностные показатели бензинового ДВС ухудшаются и его работа становится неустойчивой. В части применения эмульсий нуждаются в более детальной проработке следующие вопросы: энергозатраты на производство эмульсии и ее составляющих-обработанной воды, ПАВ; в целом стоимость эмульсии; определение наиболее целесообразного места ее приготовления на автопредприятиях, топливных складах, на специальных заводах, на борту транспортного средства; стабильность эмульсии относительно расслаивания в стационарных условиях и в условиях знакопеременных нагрузок, имитирующих езду на дорогах, при температурах хранения + 50°С; в зависимости от времени хранения, в зависимости от концентрации воды и ПАВ; характер изменения вязкости в диапазоне температур +50°С; кородирующее действие эмульсии на топливную систему ДВС, ее влияние на эксплуатационные показатели транспортного средства.

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.

WILD WATER INJECTION — Diesel World

КОМПЛЕКТ ДЛЯ ВПРЫСКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВОДЫ SCHEID DIESEL НА ГОНКОВОЙ АВТОМОБИЛЕ мощностью 1000 л.с.

Впрыск воды используется почти столько же, сколько существует дизельный двигатель. Вместо промежуточного охлаждения можно использовать впрыск воды в дизельный двигатель для регулирования температуры сгорания и выхлопных газов посредством фазового перехода. Известная как скрытая теплота испарения жидкости, когда вода превращается в пар, она высасывает тепло из воздуха, который в дизельном двигателе с турбонаддувом может быть довольно горячим.

Водяной комплект

Scheid Diesel намного проще, чем многие другие устройства, но к тому же он намного мощнее. Там, где другие насосы будут работать при давлении 200-300 фунтов на квадратный дюйм, Scheid работает при давлении 400-600 и может быть увеличен даже больше, если это необходимо.

Перед установкой комплекта для впрыска воды нам нужно было место для форсунки в заборнике. Для этого предусмотрены многие входные рожки вторичного рынка, но, поскольку Cole Dow изготовила для этого случая трубу для удаления промежуточного охладителя, ее нужно было приварить.

Раздробив кусок алюминия на токарном станке, брат Коула Кори приварил его к впускному трубопроводу двигателя методом TIG.

Scheid рекомендовал размещать сопло близко к воздухозаборнику, чтобы заглушка была сварена, просверлена, нарезана резьба и размещена прямо перед v-образным переходником для воздухозаборника Dow с двойной подачей.

По мере увеличения мощности двигателя на литр он выделяет все больше и больше тепла. В стандартных приложениях промежуточное охлаждение и правильный турбонагнетатель могут без проблем контролировать температуру выхлопных газов, но если вы относитесь к тому типу людей, которые не могут оставаться в покое, температура может стать серьезной проблемой.

РАСПЛАВЛЯЕМЫЕ ДЕТАЛИ 1000 л.с.

Cole Dow имеет очень быстрый 9-секундный гоночный грузовик с дизельным двигателем, у которого были проблемы с EGT. При том количестве закиси, которое он использовал (0,063, 0,085, 0,087 и 0,110 дюйма на прогрессивном контроллере Nitrous Express), он наблюдал за пределами графика температуры выхлопных газов. Его пирометр с углом обзора 1600 градусов должен был быть закопан сразу после запуска, и в дальнем конце трака стрелка завернулась до отметки «0». Мало того, что EGT выпали из графика, Дау также успел провести всего несколько пробежек, прежде чем он расплавил бы центр из корпуса турбины, расплавил выхлопное колесо или и то, и другое.Поскольку замена турбин каждые несколько запусков не входила в его бюджет на техническое обслуживание, он решил что-то с этим сделать.

ВПРЫСК ВОДЫ 600PSI

Обычные комплекты для впрыска воды для дизельного топлива работают от 200 до 300 фунтов на квадратный дюйм и обычно продаются с метанолом в качестве усилителя мощности. Поскольку основным бизнесом Scheid Diesel является буксировка салазок, компания пошла по другому пути и создала гигантский электрический комплект для впрыска воды, предназначенный для охлаждения от 800 до 1400 лошадиных сил на маховике тягачей.Поскольку комплекты для механического впрыска с 12 соплами и давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм являются излишними для большинства приложений, они решили, что электрический комплект станет хорошим заполнителем зазора для тех, кто хочет охлаждать свой заряд в приложениях с высокой мощностью. В случае с Dow добавление впрыска воды также означало, что закись азота может быть увеличена быстрее для лучшего 60-футового времени, и около 150 фунтов промежуточного охладителя, трубопроводов, насоса и резервуара для воды можно было убрать для экономии веса.

УСТАНОВКА

Основная цель набора для впрыска воды Scheid — сохранять прохладу при работе на полном газу, что делает установку безболезненной.В комплект входят бак и насос в сборе, одно большое сопло, линия и переключатель Хоббса, который срабатывает при определенном уровне наддува. Также в комплект входит бутылка смазочно-охлаждающей жидкости, смешанная с водой, чтобы поддерживать смазку насоса. Поскольку у Доу уже были баллоны с азотом и многое другое, что происходило в его постели, он решил установить насос на полу грузовика под пассажирским сиденьем.

Система впрыска воды активируется переключателем Хоббса, который определяет давление наддува и затем подключает электрическое соединение.Поскольку Dow запускается при давлении от 20 до 30 фунтов на квадратный дюйм, переключатель был отрегулирован на 40 фунтов на квадратный дюйм с помощью воздушного компрессора и мультиметра, чтобы вода поступала сразу после того, как грузовик покинул линию.

Компания Dow нашла свободное место в задней части корпуса AFC P-насоса для повышения опорного давления реле давления. После установки на установочный винт устанавливали резиновую заглушку, чтобы его точка срабатывания оставалась прежней.

Кори сказал нам, что большинство проблем с гоночными автомобилями (или в данном случае с гоночными грузовиками) связаны с проводкой, поэтому перед установкой он обжал и припаял все соединения к водяной системе.

Коул просверлил отверстие в брандмауэре для пропуска линии высокого давления в водяной системе, чтобы подготовиться к установке узла резервуар / насос. Также была установлена ​​резиновая втулка для защиты магистрали высокого давления от повреждений.

Поскольку у Доу уже были топливный элемент и две баллоны с азотом в кузове, он решил установить бак и насос в сборе на половицу своего грузовика. Тем временем в кабине была проделана петля для дополнительной лески, пока владелец не смог добраться до гидравлической мастерской, чтобы укоротить ее.

Установка насоса

заняла всего пару часов, при этом большую часть времени ушло на регулировку давления и настройку, а также на вварку дополнительной заглушки во впускное отверстие для водяного сопла. Мы проверили, что система работает, распылив ее в воздухе (что очень весело), ​​а затем с максимальным давлением мы выехали на трассу.

ИСПЫТАНИЯ НА SACRAMENTO RACEWAY

Предыдущий этап испытаний оставил Dow с новым турбонаддувом, который нужно было попробовать, 75-миллиметровым турбокомпрессором S400 с неразделенным корпусом и 96-миллиметровым турбинным колесом.Большую турбину на грузовике было труднее наматывать, и для того, чтобы сойти с конвейера, требовалась дополнительная струя закиси азота (0,030 дюйма). Учитывая, что температура выхлопных газов на старте составляла 1200 градусов, мы знали, что впрыск воды должен поглощать много тепла.

Для проверки была установлена ​​проводка к насосу. После срабатывания один соленоид открывается и отправляет в двигатель воду под давлением на сотни фунтов.

Мы сказали вода? Ну почти все.Вода смешивается с режущим агентом, который создает молочную субстанцию ​​для смазки насоса.

Кори перескочил через провода насоса, чтобы активировать систему, в то время как Коул держал форсунку, в результате чего получился довольно впечатляющий спрей, который, как мы чувствовали, должен был немного охладить вещи.

После того, как мы убедились, что комплект работает, Кори приступил к подключению переключателя активации на приборной панели. Внутри этого грузовика дела очень загружены, а это означало, что Кори пришлось проявить творческий подход.

После установки системы водоснабжения настало время для некоторых ночных тестов, сначала без закиси азота, а затем со всем убитым.

При активированной закиси азота грузовик достиг наддува более 80 фунтов на квадратный дюйм, достаточного, чтобы сдуть впускную трубу прямо в радиатор. На следующий день на трассе Dow приварил ремень и зажим, чтобы воздухозаборник не сдувался снова.

На драг-полосе Dodge разогнался до 9,74 со скоростью 139 миль в час и сократил 60-футовое время до 1,39 секунды, что является новым лучшим показателем для грузовика. Лучше всего то, что он все же заехал на трейлер после нескольких тяжелых обгонов.

Закись азота ударила сразу же с линии, как и раньше, но на этот раз пламя было поменьше, и из трубы капота не вышло никаких искр от турбины.Грузовик по-прежнему выделял много тепла, но с водой на нем двигался гораздо медленнее. Датчик все еще отклонялся от 1600 градусов, но на этот раз он был направлен скорее вниз, чем полностью. Доу оценил, что его EGT в конце трассы находится в диапазоне 2000 градусов, а не 2200–2400 градусов, которые были так тяжелы на его турбинах. Хотя грузовик по-прежнему был горячее, чем он надеялся, он провел около дюжины испытаний без сбоев турбонаддува и разогнался до 139 миль в час, что до сих пор было лучшей скоростью для Dodge.

ПРИГОВОР

Мы поговорили с Дэном Шейдом, владельцем дизельного двигателя Scheid, после тестирования, чтобы узнать его мнение по этому поводу. Он посоветовал нам увеличить время на несколько градусов больше (с 22 градусов), и что мы также можем просверлить водяное сопло до 0,030 дюйма, если захотим, что обеспечит меньшее давление, но больший поток. На трассе, с широко открытым перепускным клапаном, грузовик достиг страшных 86 фунтов на квадратный дюйм, что довольно много для одиночного турбонаддува. На этом этапе мы решили приостановить тестирование до тех пор, пока Dow не сможет повысить управляемость до приемлемого уровня с помощью перепускного клапана диаметром 66 мм.Но с рядом быстрых передач и отсутствием расплавленных турбо-деталей, мы должны сказать, что использование комплекта для впрыска воды Scheid было успешным. DW

ИСТОЧНИК

DOW BROTHERS RACE CARS
916.812.1678

SCHEID DIESEL
800.669.1593
ScheidDiesel.com

Общие сведения о впрыске воды / метанола в дизельные двигатели

Вся ответственность за эту информацию принадлежит Snow Performance.Такая подробная информация и внимание к деталям — вот почему мы гордимся тем, что предлагаем линейку продуктов Snow Performance!

Каковы преимущества закачки воды / метанола?

  • Значительно сниженные EGT. — Понижение на 250 градусов по Фаренгейту является обычным явлением при использовании смеси 50/50 вода / метанол. Повышенные EGT — это убийца двигателей в современном мире дизельных двигателей.
  • Низкая мощность — Где еще можно получить 50–100 л.с. всего за 549 ​​долларов? Какая еще модификация делает все это с одной системой?
  • Значительно увеличенная плотность наддува воздуха — увеличение давления наддува на 3-5 фунтов на квадратный дюйм является обычным явлением при промежуточном охлаждении жидкости.
  • Сниженные выбросы — повышение эффективности сгорания означает уменьшение выбросов твердых частиц и NOX.
  • Увеличение экономии топлива — увеличьте экономию топлива до 10% -15% (1-3 миль на галлон).
  • Отлично подходит для буксировки. — EGT с большей мощностью / охлаждением для перевозки самых тяжелых грузов.

Почему впрыск воды / метанола так эффективен на дизелях?

В отличие от бензиновых двигателей, мощность турбодизеля в значительной степени зависит от топлива.Проблема с постоянным добавлением топлива заключается в том, что вы создаете состояние избыточной заправки и достигаете точки, когда температура выхлопных газов становится недопустимой (более 1300 градусов по Фаренгейту). Смесь 50/50 вода / метанол снизит EGT примерно на 200-300 градусов по Фаренгейту, увеличивая мощность на 50-100 л.с.

Мощность увеличена на:

  • Охлаждение наддувом воздуха — Вода / метанол обычно понижает температуру наддува воздуха более чем на 200 градусов по Фаренгейту. Низкие температуры воздуха делают заряд более плотным, что дает больше молекул кислорода для сгорания.
  • Кондиционирование при горении — метанол действует как катализатор горения, а также как охлаждающий агент. Испарение воды внутри камеры сгорания увеличивает крутящий момент и выходную мощность за счет «парового» эффекта.

Где еще можно получить такую ​​мощность с более холодными EGT, уменьшенными выбросами и большей экономией топлива?

Является ли эта технология новой для турбодизеля?

Впрыск водометанола для дизельных двигателей в течение многих лет широко используется в высокопроизводительных съемниках грузовиков / тракторов.С повышенными уровнями наддува, необходимыми для пиковой мощности, вода / метанол является обычным средством охлаждения всасываемого заряда и снижения температуры выхлопных газов. Кроме того, дальнобойщики годами использовали впрыск воды для увеличения расхода топлива.

Какого увеличения мощности я могу ожидать?

В дизельных установках не требуется дополнительной настройки, чтобы максимизировать преимущества впрыска воды и метанола.

  • Теперь в камеру сгорания подается более холодный и плотный воздух, что позволяет сжигать больше дизельного топлива, чем раньше.
  • Метанол в жидкости для впрыска горит как топливо. Это напрямую влияет на выработку электроэнергии.
  • Вода испаряется в камере сгорания, создавая быстро расширяющийся пар, который давит на поршень, создавая дополнительный крутящий момент.
  • Вырабатываемая дополнительная мощность сильно зависит от концентрации используемого метанола и впрыскиваемого объема. Типичный прирост мощности для приложений объемом 5,9 л и более с 50% -ной смесью воды и метанола составляет 50–100 л.с. и увеличение крутящего момента на 100–150 фунт-фут.

Может ли система Snow Performance улучшить мою экономию топлива?

Да. Системы MPG-MAX ™ предназначены именно для этого. Как дизельная, так и бензиновая системы MPG-MAX ™ специально разработаны для впрыска очень небольшого и точного количества воды / метанола в нормальных условиях движения, таких как ускорение от стоп-сигнала или подъем на небольшой уклон.

Дизельные системы MPG-MAX получают выгоду от использования метанола непосредственно из-за того, что он сгорает как топливо, что позволяет снизить удельный расход топлива на тормоз (BSFC).Типичный прирост составляет 10-15% экономии топлива или 1-3 миль на галлон. В некоторых случаях и при независимом тестировании у дизелей наблюдался прирост до 30%.

Какую жидкость я могу использовать в своей системе?

  • Boost Juice: Это лучшая жидкость для использования, это смесь 49% метанола и 51% воды Snow Performance, которую можно доставить к вашей двери или забрать у местного дилера. (Если вы используете бачок омывателя в качестве бачка для впрыска, Boost Juice — отличная жидкость для омывания — работает как антиобледенитель!)
  • Омыватель лобового стекла: Только если он синего цвета и рассчитан на -20 градусов F.Это означает, что он безопасен в использовании и состоит примерно из 30% метанола и 70% воды. Если это другой цвет или другой температурный класс, не используйте его. Он НЕ должен иметь никаких дополнительных добавок или функций. Вы можете «подбить» жидкость для омывателя Blue -20 до 50% -ной смеси, добавив 3 шт. Желтые бутыли емкостью 12 унций с антифризом для газовой линии Heet® на каждый галлон омывающей жидкости.
  • Смешайте самостоятельно: Вам просто нужно убедиться, что метанол «чистый» и не содержит смазочных материалов или других добавок. Мы рекомендуем 50% смесь.
  • Этанол: Он не так хорош, как метанол, но его можно использовать как второй лучший вариант, если вы не можете найти метанол. Его также можно смешивать с водой до 50%. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать E85 или любую другую жидкость с бензином. Это разрушит часть подачи жидкости вашего Boost Cooler® и немедленно аннулирует гарантию.
  • Изопропиловые / денатурированные спирты: Их можно использовать, но они не так хороши, как метанол. У них более низкий БТЕ, или энергосодержание, и более низкая скрытая теплота испарения (причудливый способ сказать, сколько тепла они поглощают), а также более низкое октановое число по сравнению с метанолом.

Почему метанол?

Метанол — исключительно чистое топливо с отличным соотношением цены и качества. Его высокая скрытая теплота испарения также делает его отличным охладителем наддува воздуха, что означает более плотную смесь и большую мощность. Из-за этих характеристик это лучшее топливо, чем этанол, хотя в крайнем случае оно будет работать. Изопропанол имеет другие характеристики горения, и его не следует использовать. Метанол чрезвычайно токсичен, с ним следует обращаться в резиновых перчатках только в хорошо вентилируемых помещениях.Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать контакта с кожей.

Безопасен ли метанол для моего дизельного топлива?

Метанол — отличное вспомогательное топливо. Поскольку он имеет цетановое число 4CN, он обеспечивает безопасную мощность без скачков давления в цилиндрах.

«Сжигание чистого метанола приводит к цетановому числу 4CN с пониженным содержанием PM (дым) и NOx». См. Технический документ SAE № 940326 «Характеристики сгорания и выбросов минимально переработанного метанола в дизельном двигателе»

Где я могу купить метанол?

Snow Performance продает смесь воды и метанола 51/49 как Boost Juice ™.Если это используется исключительно, Snow Performance может дать пожизненную гарантию на систему при условии, что бесплатная регистрационная карточка будет отправлена ​​вскоре после покупки.

Метанол обычно можно купить там, где продается гоночное топливо. Кроме того, большинство газовых осушителей, таких как «Heet», представляют собой просто метанол. Поставщики промышленных химикатов также могут поставлять метанол по очень разумной цене. Метанол можно приобрести в Интернете на сайте VP Racing Fuels.

-20 градусов F, синяя жидкость для омывателя ветрового стекла также приемлема для использования и доступна на большинстве станций технического обслуживания.Хотя некоторые жидкости, рассчитанные на температуру ниже -20 градусов по Фаренгейту, содержат гликоль и другие сополимеры, большинство жидкостей для омывателей ветрового стекла содержат до 40% метанола. Попробуйте найти тот, на этикетке которого указано «содержит метанол», температура которого составляет -20 градусов по Фаренгейту, без каких-либо добавок или специальных ингредиентов, и он имеет синий цвет.

Кроме того, многие водители спринтерских автомобилей, гонщики на кольцевых треках и дрэг-рейсингах используют метанол в качестве основного топлива. У них часто есть метанол под рукой, и они даже продают метанол, который долгое время не был запечатан, по очень низкой цене.Просто убедитесь, что в метаноле НЕТ присадок или смазок (таких как верхняя смазка), так как они не нужны и могут повредить насос.

Могу ли я использовать чистый метанол?

Хотя все компоненты систем Snow Performance предназначены для работы с чистым метанолом, это не рекомендуется по ряду причин.

Безопасность: Чистый метанол легко воспламеняется с низкой температурой вспышки 140 ° F и горит невидимым пламенем.

Производительность: Вода поглощает больше тепла, чем метанол, на впуске и внутри камеры сгорания. Однако вода не может быть воспламенена мгновенно, поэтому объем к объему более склонен к тушению горения. Исследования SAE по влиянию метанола в качестве топлива в дизельном топливе показывают цетановое число 4CN (увеличенная задержка зажигания), а также увеличенная площадь под кривой крутящего момента во время рабочего такта (поскольку поршень опускается после ВМТ), что приводит к безопасной мощности (не от сильно возросшего давления в баллоне).

Какой запас хода обеспечит бак с водой / метанолом?

Дизельные двигатели используют больше жидкости, чем бензиновые, и чаще находятся в состояниях с более высокой нагрузкой.

В системе ступени 1 или 2 заводского бака омывающей жидкости пикапа (обычно 1–1,5 галлона) хватит на один бак топлива. Это для нормального смешанного вождения без буксировки и с некоторым агрессивным ускорением.

В системе Stage 3, используемой для буксировки, резервуара емкостью 7 галлонов обычно хватает на 1-2 бака дизельного топлива.В ненагруженном состоянии резервуар емкостью 7 галлонов обеспечит дальность действия около 1000 миль. При буксировке 7 галлонов обычно хватает примерно на 500 миль.

Стандартная система Stage 3 будет использовать около 1 галлона жидкости на каждые 75 миль буксировки. Многие пользователи Stage 3 пользуются преимуществами стандартного бачка омывателя или специального универсального фитинга, входящего в комплекты дизельного двигателя Stage 3 Snow Performance с индивидуальным баком большой емкости. Обязательно используйте модернизированный соленоид для любого резервуара, установленного в задней части автомобиля.

Где я могу установить резервуар и насос?

Насос должен находиться в пределах примерно 24 дюймов (длина шланга) от резервуара и ниже или ниже дна резервуара. Это «толкающий» насос, а не «выталкивающий» насос.

Моторный отсек: В моторном отсеке резервуар и насос можно разместить практически в любом месте, при условии, что они не находятся в непосредственной близости от источника тепла выхлопных газов или на пути обломков с дороги. Просто убедитесь, что насос находится на том же уровне или ниже резервуара, и что резервуар не расположен выше сопла.Если резервуар должен быть выше форсунки, необходимо обновить соленоид (номер детали 40060), чтобы предотвратить подачу под действием силы тяжести.

Крепление ствола / станины: Это нормально, но опять же, насос должен быть близко к резервуару и подавать самотеком. Длина 20-25 футов трубы до сопла вполне подойдет. Мы всегда рекомендуем соленоид # 40060 для установки на задний резервуар. Соленоид включен в резервуар на 7 галлонов # 40016.

У меня нет места в моторном отсеке для бачка, какие у меня варианты?

Используйте заводской бачок омывателя.Фитинг переборки позволяет использовать заводской бачок омывающей жидкости в качестве резервуара. 50/50 вода / метанол — отличная промывочная жидкость. Эта стратегия часто используется в наборах первого и второго этапов.

Накопительный резервуар. Резервуар и насос можно установить в задней части автомобиля. Модернизация резервуара на 7 галлонов включает дополнительные трубки, модернизацию соленоида и монтажные кронштейны для установки на станине. Мы всегда рекомендуем соленоид # 40060 для задней установки с любым резервуаром / транспортным средством.

Где я могу установить насадку?

Наилучшее размещение форсунок — вокруг впускного отверстия впускного коллектора или практически в любом месте трубы, ведущей от промежуточного охладителя к впускному коллектору.Сопла могут быть размещены в любом месте трубки, если они направлены под углом 90 градусов к направлению воздушного потока. Форсунки можно ставить последовательно или рядом друг с другом. Достаточно тепла, скорости и потока через трубу при наддуве для поглощения воды / метанола независимо от положения сопел относительно друг друга.

Некоторые воздухозаборники предварительно просверлены для форсунок Snow Performance. Пока весь воздушный поток в двигатель будет проходить через все сопла, используемые в системе, в результате будет равномерное распределение и охлаждение.

Размещение перед промежуточным охладителем или турбонаддувом не рекомендуется. Охлаждение не улучшилось. Никогда не устанавливайте форсунку перед компрессором турбонагнетателя. Подача жидкости через колесо компрессора, которое вращается от 50 000 до 250 000 об / мин, может вызвать эрозию передних кромок тонкого алюминия. Исследования, проведенные SAAB, пришли к выводу, что предварительный впрыск с турбонаддувом со временем вызовет кавитацию на передних кромках турбо-колес.

Что лучше вводить раствор вода / метанол до или после Турбо? Где лучше всего разместить несколько конкретных грузовиков? (Duramax, Power Stroke, 5.9 л / 6,7 л Cummins CR).

В последнее время было больше дискуссий (особенно в Интернете) в пользу пре-турбо впрыска. Большинство дебатов вращается вокруг повышенной атомизации. Вам, вероятно, удастся избежать этого в краткосрочной перспективе, если вы впрыснете небольшое количество мелкодисперсной жидкости (менее 10 микронных капель) с очень низким рабочим циклом впрыска. Также, если вас не волнует долговечность турбонагнетателя (например, некоторые дизельные двигатели конкурентов, где турбонагнетатель часто заменяется) или у вас есть система, которая не распыляется должным образом и вам нужна турбулентность (низкое давление впрыска и форсунки, которые не предназначены правильно распылить).

В дизелях, особенно в тех случаях, когда количество впрыскиваемого топлива велико по отношению к топливу и где есть преимущества для впрыска при низкой / средней нагрузке двигателя при включении, возникает вопрос, когда повреждение крыльчатки компрессора становится слишком серьезным, поскольку был доказано, что вызывает эрозию крыльчатки компрессора. Степень эрозии зависит от количества впрыскиваемой жидкости, размера впрыскиваемой капли, скорости колеса компрессора и рабочего цикла впрыска (какой% от общей работы двигателя впрыскивается водометанолом).

Кроме того, аргумент о сокращении работы компрессора на единицу расхода и увеличении массового расхода не выдерживает критики в современных турбокомпрессорах надлежащего размера.

Как это работает: впрыск водного метанола

неопределенный

К сожалению, стандартной химической формулы дизельного топлива, утвержденной правительством, пока нет. Таким образом, в зависимости от времени года, кто обрабатывал масло и где оно было обработано, он определит, какая химическая формула дизельного топлива будет у вас от насоса.Вы когда-нибудь заправлялись, и грузовик казался немного бодрым или бодрым, чем обычно? Скорее всего, это связано с тем, что цетановое число в этом полном баке было другим, чем то, что было там раньше. На насосе вы найдете все, что угодно, от C 10 H 22 до C 15 H 32 , со средним или наиболее распространенным C 12 H 23 .

Вы когда-нибудь задумывались, каково идеальное соотношение воздух / топливо для максимальной мощности на данный объем топлива? Мы составили три упрощенных сбалансированных химических уравнения.(Примечание: для справки (C xx H xx ) — дизельное топливо, (O 2 ) — воздух, (CO 2 ) — диоксид углерода, и (H 2 O) — вода и т. Д. )

Среднее значение дизельного топлива: Соотношение воздух-топливо 17,75: 1

4 [C 12 H 23 ] 71 [O 2 ] переходит в 48 [CO 2 ] 46 [H 2 O]

Низкое цетановое число: Соотношение воздух-топливо 15,5: 1

4 [C 10 H 22 ] 62 [O 2 ] переходит в 40 [CO 2 ] 48 [H 2 O]

Высокий диапазон цетанового числа: Соотношение воздух-топливо 23: 1

[C 15 H 32 ] 23 [O 2 ] переходит к 15 [CO 2 ] к 16 [H 2 O]

Что это?

Впрыск воды / метанола — это примерно то, на что это похоже.Комбинация от 100% воды до 50% воды / 50% метанола распыляется во впускное отверстие двигателя. Когда жидкость попадает в воздухозаборник, она поглощает тепловую энергию из окружающего воздуха и перемещается вместе с воздухом. Когда смесь поступает в цилиндр и когда впускной клапан закрывается, жидкость продолжает поглощать тепловую энергию. Когда поршень начинает сжимать смесь, она остается выше так называемой температуры насыщения (температуры, при которой жидкость претерпевает фазовый переход, превращаясь в газ, например кипящую воду, при заданной температуре).

По мере того, как поршень продолжает сжимать смесь, жидкость может поглощать все больше и больше тепловой энергии. Затем, когда топливо впрыскивается в цилиндр и зажигается, температура достигает точки насыщения, и жидкость становится паром (или газом). Во время этого фазового перехода молекулы кислорода из воды могут взаимодействовать с молекулами топлива, чтобы обеспечить дополнительный кислород для сгорания. Хотя прямая вода не способствует значительному увеличению мощности, этот процесс действительно помогает снизить температуру сгорания.По мере увеличения процентного содержания метанола, вводимого в это уравнение, вырабатывается больше энергии (благодаря сжиганию метанола).

Итак, кто все это понял?

Инженер по имени сэр Гарри Рикардо обычно ассоциируется с тем, что он первый человек, который действительно начал использовать закачку воды в начале 40-х годов. Первоначально он экспериментировал с использованием воды для увеличения эффективного октанового числа топлива, чтобы обеспечить повышенную мощность в авиационных двигателях с искровым зажиганием.Обычно это использовалось для помощи при взлетах во время Второй мировой войны. Он также использовался, чтобы помочь истребителям одержать верх в воздушных боях.

Даже после Второй мировой войны использовалась закачка воды, но другие достижения в химии бензина сделали это все менее и менее необходимым. Большинство производителей предпочитали создавать двигатели, способные работать на максимальной мощности с минимальной необходимой внешней помощью (то есть добавлением топлива только в топливный бак).

Есть ли преимущества при добавлении воды / метанола?

Да, у водного метанола есть несколько преимуществ.Поскольку жидкость поглощает тепловую энергию из окружающего воздуха, она существенно снижает температуру всасывания. Как вы уже знаете, при более низких температурах воздух становится плотнее. Таким образом, за счет снижения температуры на впуске цилиндры получают больше кислорода на единицу объема. Это помогает увеличить как мощность, так и крутящий момент.

Эффект тем сильнее, чем выше давление наддува и температура всасываемого воздуха. Второй эффект снижения температуры впуска — это понижение температуры выхлопных газов.Если топливно-воздушная смесь имеет более низкую температуру перед сгоранием, результирующее горение будет меньше и, следовательно, большую часть времени; EGT двигателя можно уменьшить с помощью прямой воды. «Наши испытания показывают, что высокие скорости закачки 50/50% воды и метанола увеличивают EGT при полной нагрузке», — говорит Питер Трейдте, менеджер группы тестирования Banks Power. Это увеличение связано с добавлением вторичного топлива (метанола) в процесс сгорания.

Майк Райан проводит небольшое тестирование и настройку перед своим почти рекордным заездом на пик Пайк под дождем и снегом.Он обязательно побьет рекорд в 2014 году.

Каковы недостатки?

Не все без риска. Наиболее частая проблема, которую мы видели в Diesel Army , — это ржавчина. По мере того, как вода впрыскивается в заборник, она распыляется в виде мелкого тумана. Такие компании, как Banks Power, потратили сотни часов на совершенствование формы конуса и объема впрыскиваемой воды, чтобы уменьшить эту проблему, но этот туман распространяется повсюду, и есть вероятность того, что детали без покрытия могут ржаветь.Есть некоторые добавки, которые могут быть добавлены в смесь воды и метанола, которые могут помочь предотвратить это.

Например, Banks PowerBlend содержит около 0,5% масла, ингибирующего коррозию. Кроме того, в зависимости от типа двигателя это может не быть большой проблемой. Во многих новых двигателях используется много алюминиевых деталей, которые не подвержены ржавчине.

Другая проблема, которая может возникнуть, исходит от людей, которые настроили свои грузовики так, что им «нужна» вода для охлаждения всего. Распространенной проблемой может быть сгорание внутренних компонентов двигателя, если закончится вода.Обычно это проблема только для автомобилей для соревнований, но есть некоторые автомобили, которые без промежуточного охладителя работают с большим наддувом, чем следовало бы, и полагаются на воду для снижения температуры. Помимо этого, большинство других проблем являются гипотетическими, это может произойти, если… сценарии, которые редко когда-либо встречаются, тем более не доказаны.

Мой приятель говорил мне…

У всех нас есть друзья, которые знают толк в каждом предмете и могут рассказать вам о том, что «во всем не так.«Ходят слухи, что добавление водного метанола приведет к увеличению времени работы двигателя и вызовет скачок давления в цилиндре до достижения верхней мертвой точки (ВМТ). Это вызовет нежелательную нагрузку на стержни и другие компоненты, а если они достаточно большие, то может действительно повредить компоненты. На самом деле происходит то, что смесь воды и метанола охлаждает воздух внутри цилиндра, а это означает, что для запуска процесса сгорания доступно меньше тепловой энергии.

Хотя человек не может почувствовать разницу в воспламенении (она измеряется в миллисекундах), на самом деле воспламенение происходит немного позже, чем обычно, или, по-другому, это может быть описано, как будто зажигание замедлено.Вторая часть этого уравнения — метанол. После долгих исследований вы обнаружите, что метанол имеет более низкое цетановое число, а это означает, что у него более высокая точка самовоспламенения, чем у дизельного топлива. Это означает, что дизельное топливо воспламеняется раньше, чем метанол, и, следовательно, именно он воспламеняет метанол.

Поскольку температура загрузки охладителя замедляет синхронизацию, к тому времени, когда метанол фактически начинает добавлять мощность, это происходит после ВМТ, и повышенное давление, вызванное расширением сжигаемого метанола, встречает отступающий поршень.Повышенное давление — это то, что многие называют «безопасным» давлением. Это означает, что он движется в том же направлении, что и сборка, а не против него (гораздо меньше шансов нанести вред чему-либо).

Почему большинство производителей рекомендуют соотношение не более 50/50?

«Смесь 50/50 предохраняет метанол от воспламенения, что позволяет не охарактеризовать его как топливо. Если мы выйдем за пределы 50/50, мы увеличим воспламеняемость жидкости, снизив безопасность обращения с ней. Это будет означать, что нам нужно будет спроектировать систему впрыска как топливную систему с гораздо большей стоимостью и с дополнительными мерами безопасности », — говорит Трейдте.

Куда впрыскивается смесь?

Промежуточный охладитель после впрыска / предварительный впуск

В зависимости от того, где смесь вводится в систему, будет зависеть, как все это взаимодействие происходит. Чаще всего вводят воду или смесь где-нибудь на впускном колене, ведущем во впускной коллектор. По словам Гейла Бэнкса, заборное колено — одно из лучших мест для закачки воды.

Одна чрезвычайно инновационная вещь, которую Banks Power сделали со своими новыми форсунками, заключалась в разработке форсунки, которая распыляет капли разного размера.Капли меньшего размера претерпевают фазовый переход раньше, в то время как более крупные капли способны отводить больше тепла из системы, прежде чем они претерпят фазовый переход.

Бэнкс разработал свои форсунки со 100-градусным полноконусным распылением, чтобы в полной мере использовать преимущества повышенной скорости в центре трубки. По мере того, как вода нагнетается в воздухозаборник, она может взаимодействовать с окружающим воздухом. Это помогает снизить температуру воздуха, и этот процесс описан выше в разделе «Что это такое».Это тот же процесс, что и в автомобиле без промежуточного охлаждения.

Наличие единственной точки впрыска на уличном транспортном средстве работает нормально, но для гонок это может быть не лучший вариант. Чем больше количество воды впрыскивается в систему, тем выше вероятность неравномерного распределения жидкости между цилиндрами, что может привести к множеству проблем.

Прямо перед цилиндром во впускном желобе (1 форсунка на цилиндр)

Другой вариант: если вода впрыскивается во впускное отверстие прямо перед клапанами (как отдельные желоба), то большая часть этого процесса происходит в камере сгорания, а не во впускном коллекторе и охладителе наддувочного воздуха (CAC ) трубок, что дает меньшее время «перемешивания» жидкой смеси для отвода тепла от наддувочного воздуха.Это означает, что температура воздуха на входе (и результирующая плотность воздуха), поступающего в цилиндр, не сильно отличается от температуры без жидкости.

Следовательно, большая часть тепловой энергии, поглощаемой жидкостью, будет поступать непосредственно из этого воздуха в цилиндре, что потенциально приводит к большему падению температуры выхлопных газов на единицу объема воды. Это увеличивает риск чрезмерного впрыска заряда и замедления процесса сгорания в цилиндре.

Когда в цилиндре присутствует слишком много жидкости, слишком много тепла может быть поглощено во время цикла сжатия, в лучшем случае вызывая потерю мощности (уменьшение тепла и пониженное давление равняется меньшему количеству работы, выполняемой с поршнем), а в худшем случае — замедлению работы дизельного двигателя. -процесс зажигания.«В итоге, впрыск через порт может улучшить распределение впрыскиваемой жидкости от цилиндра к цилиндру, но дает меньше времени для испарения указанной жидкости и увеличивает плотность заряда воздуха на впускной клапан, а также может снизить мощность и замедлить процесс сгорания дизельного топлива при впрыске больших количеств, »Говорит Трейдте.

Турбонагнетатель после впрыска, предварительный охладитель воздуха

Если вода впрыскивается после турбокомпрессора, но до промежуточного охладителя, процесс в основном такой же, но есть некоторые проблемы / проблемы.Впрыск воды / метанола теперь должен проходить через промежуточный охладитель. Часть этой смеси может не пройти через промежуточный охладитель, и стоячая жидкость может быть проблемой внутри промежуточного охладителя. Таким образом, меньше смеси будет проходить через систему и меньше будет доступно для сгорания. Это следует рассматривать в крайнем случае.

Нагнетатель на этой установке сильно сжимает входящий воздух, вызывая высокие температуры воздуха. Чтобы справиться с этим, Banks Power использует одноступенчатый выстрел воды.

Перед турбонаддувом

«Это можно сделать, но не рекомендуется при впрыске больших количеств, поскольку даже очень мелкие капли воды, ударяющиеся о край колеса компрессора турбокомпрессора, вращающегося со скоростью, близкой к скорости звука, в конечном итоге вызовут эрозию колеса — подумайте о гидроабразивной обработке. . Он будет работать для снижения температуры наддувочного воздуха на выходе из компрессора, но это дополнительная масса, которую компрессор должен обработать, что снижает общую пропускную способность агрегата.Мы рекомендуем только в том случае, если температура на выходе зарядного устройства очень высока. Именно по этой причине мы используем его в винтовых нагнетателях с высокой степенью сжатия на Pike’s Peak Freightliner », — говорит Трейдте. В дополнение к этим проблемам, те же проблемы, описанные выше, с разбрызгиванием предварительного промежуточного охладителя, также влияют на это.

Система впрыска подключена, что теперь?

Freightliner Майка Райана использует несколько стадий впрыска водного метанола для контроля температуры, плотности и мощности.

После подключения механики последнее, на чем нужно сосредоточиться, — это электроника. Впрыск воды нужно включать и выключать. Это не та система, которая остается включенной при любых условиях. Именно здесь вступает в игру большинство различий между производителями систем впрыска.

Такие компании, как Banks Power, разработали стратегию контроля, которая должным образом согласовывает доставку жидкости с потребностями двигателей. Когда двигатель находится в ситуации, когда водный метанол может принести большую пользу, он автоматически включается.Это оставляет водителя сосредоточенным на вождении, а не на играх с поиском переключателя или нажатием кнопки для включения насоса. Кроме того, многие из этих систем загораются или сообщают вам, когда в системе заканчивается жидкость.

Где я могу получить метанол?

Здесь есть несколько вариантов. Можно использовать прямую воду (дистиллированную воду), также многие люди используют жидкость для омывания лобового стекла. Проблема здесь в несоответствии процентного содержания смеси. Очень широкое среднее значение: обычно в промывочной жидкости содержится около 30% метанола.Чтобы получить единообразный продукт, на который вы можете рассчитывать с правильными соотношениями, лучше всего всегда покупать у таких производителей, как банки, которые продают предварительно смешанную жидкость с содержанием 49% метанола и 51% воды (Бэнкс называет это PowerBlend), что может быть легко доставляется через UPS (еще одно преимущество в том, что он менее 50% метанольной смеси).

Итак, кому это действительно нужно?

Поскольку впрыск водного метанола является безопасным сумматором мощности, большинству людей, желающих увеличить свою мощность и крутящий момент, следует подумать о добавлении системы к своему автомобилю.Кроме того, всем, кто хочет просто снизить EGT при буксировке тяжелого груза или регулярном подъеме на большие уклоны. В то время как впрыскивание жидкости в двигатель, который может вызвать гидрозатвор, может быть пугающим, в современном мире, когда все является электронным, впрыск воды может быть безопасным усилителем, а также предохранительным устройством для продления срока службы двигателя при установке и использовании. правильно с соответствующими компонентами.

Следите за обновлениями, поскольку мы немного углубимся в полную установку и динамометрическое тестирование системы водного метанола.

Эффект попадания воды в камеру сгорания дизельных двигателей — Обзор

[1] Rowe MR and Ladd GT, 1946, Впрыск воды для авиационных двигателей, SAE 460192.
[2] Эдвард Ф.О., 1948, Детонация и внутренние охлаждающие жидкости, SAE 480173.
[3] Fu WB, Hou LY, Wang L. и Ma FH Унифицированная модель микровзрыва эмульгированных капель масла и воды. , Технология переработки топлива 79, 107–119, 2002.
[4] Николлс Дж. Э., Эль-Мессири И. А. и Ньюхолл Х. К., 1969, Впрыск воды во впускной коллектор для контроля оксидов азота — теория и эксперименты, SAE 6

.

[5] Gho Хоннери, 2005, Модель тепловыделения при сгорании эмульсии дизельного топлива в дизельных двигателях с прямым управлением, Журнал прикладной теплотехники, 25 (14), 2072-2085.
[6] Бедфорд Ф., Ратленд С., Диттрих П., Рааб А.и Вирбелейт Ф. Влияние прямого впрыска воды на сгорание дизельного двигателя DI, SAE 2001-01-2938, 2001.
[7] M. Fingas and B. fieldhouse, 2004, Образование воды в масле. эмульсия и применение для моделирования разливов нефти, Журнал опасных материалов, 107 (1-2), 37-50.
[8] Y Zeng and C-F. Ли, 2006 г., Моделирование процессов разрушения капель в условиях микровзрыва, Материалы 31-го международного симпозиума по горению, стр.2185-2193.
[9] А. Лиф и К. Холмберг, 2006, Водно-дизельные эмульсии и родственные системы, Достижения в науке о коллоидах и границах раздела, 123-126, 231-239.
[10] М. Надим, К., Рангкути, К. Ануар, MRU Haq, И.Б. Тан и С.С. Шах, 2006, Характеристики дизельного двигателя и оценка выбросов с использованием эмульгированного топлива, стабилизированного обычными и поверхностно-активными веществами Gemini, Топливо, 85 (14-15), 2111-2119.
[11] M.Abu-Zaid, 2004, Экспериментальное исследование характеристик испарения капель эмульгированной жидкости, Тепло- и массообмен, т. 40 (9), стр. 737-741.
[12] Р. Охотерена, А. Лиф, М. Ниден, С. Андерссон и И. Денбратт, 2010 г., Оптические исследования распыления и горения эмульсии вода в дизельном топливе и микроэмульсионных топлив. Топливо, 89 (1), 122-132.
[13] М. П. Ашок и К. Г. Сараванан, 2007, Характеристики и характеристики выбросов эмульгированного топлива в дизельном двигателе с прямым впрыском, Proc., Института инженеров-механиков, 221 (7), 893-900.
[14] Ю. Морозуми и Ю. Сайто, 2010 г., Влияние физических свойств на возникновение микровзрыва в каплях эмульсии вода-в-масле, Энергия и топливо, 24 (3), 1854-1859.
[15] Мохаммед Яхая Хан, З.А. Абдул Карим, Йоханесс Хагос, А. Рашид А. Азиз и Иса М. Тан, 2014 г., Современные тенденции использования эмульсии вода в дизельном топливе в качестве топлива, Hindawi Publishing Corporation, The Scientific World Journal, статья ID-527472.
[16] Джеонг, К. Ли и Дж. Ким, 2008, Характеристики самовоспламенения и микровзрыва одиночной капли воды в топливе, Журнал механических наук и технологий, 22 (1), 148-156.
[17] IC Jeong и KH Lee, 2008, Поведение при самовоспламенении и микровзрыве массивов капель эмульсии вода-в-топливе, International Journal of Automotive Technology, 9 (6), 735-740 .
[18] D.Tarlet, J. Bellettre, M. Tazerout и C. Rahmouni, 2009, Прогнозирование задержки микровзрыва эмульгированных топливных капель, Международный журнал тепловых наук, 48 (2), 449-460.
[19] X.T. Тран и Дж. Гойел, 2005 г., Влияние попадания воды в камеру сгорания дизельных двигателей на выбросы — обзор, Proc., 5 th Азиатско-Тихоокеанская конференция по горению, Университет Аделаиды, Австралия.
[20] Y.Линь и Л.-В. Чен, 2006, Эмульгирующие характеристики трех- и двухфазных эмульсий, полученных методом ультразвукового эмульгирования, Технология переработки топлива, 87 (4), 309-317.
[21] Ю. Хироши, Т. Мицухиро и К. Тошиказу, 1993, Испарение и сгорание эмульгированного топлива: начало микровзрыва. Международный журнал Японского общества инженеров-механиков, 36, 677-681.
[22] Самек Н., Кегл Б. и Диббл В.Р., 2002, Численное и экспериментальное исследование сжигания эмульгированного топлива в воде / масле в дизельном двигателе, Топливо, 81, 2035-2044.
[23] К. Каннан и М. Удаякумар, 2009, Моделирование Образование оксида азота в одноцилиндровом дизельном двигателе с прямым впрыском с использованием дизельной водной эмульсии, Американский журнал прикладных наук, 6 (7), 1313-1320.
[24] М. Абу-Заид, 2004, Характеристики одноцилиндрового дизельного двигателя с впрыском дизельного топлива с использованием эмульсий водного топлива, Управление энергосбережением, 45, 697-705.
[25] А. Барнс, Д. Дункан, Дж. Маршалл, А. Псайла, Дж. Чаддертон и А. Истлейк, 2000, Оценка водосмешиваемого топлива в городском автобусе и оценка производительность с устройствами контроля выбросов, Proc., Мастерская по повышению качества воздуха и контролю над автотранспортными средствами.
[26] Barnaud F., Schmelzle P. and Schulz P, 2000, An Original Emulsified Water-Diesel Applications, SAE 2000-01-1861.
[27] Зехра Сахин, Мустафа Тути и Орхан Дургун, 2014 г., Экспериментальное исследование влияния добавления воды во всасываемый воздух на характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов в автомобильном дизельном двигателе DI, Топливо, 115, стр. 884–895.
[28] Тесфа Б., Мишра Р., Гу Ф. и Болл А.Д., 2012, Влияние впрыска воды на рабочие характеристики и характеристики выбросов двигателя ХИ, работающего на биодизеле, Renew Energy, 37, 333–44.
[29] Subramanian KA, 2011, Сравнение водно-дизельной эмульсии и временного впрыска воды во впускной коллектор дизельного двигателя для одновременного контроля выбросов NO и дыма, Управление энергосбережением, 52, 849 –57.
[30] Tauzia X, Maiboom A и Rahman Shah S, 2010, Экспериментальное исследование впрыска воды во впускной коллектор при сгорании и выбросах автомобильного дизельного двигателя с прямым впрыском, Energy, 35, 3628–3639.
[31] Геркем Кёккюлюнк, Гювен Гонка, Везир Айхан, Идрис Сезур и Аднан Парлак, 2013 г., Теоретические и экспериментальные исследования дизельного двигателя с системой впрыска пара на рабочие характеристики и параметры выбросов, Прикладная теплотехника, 54, 161 -170.
[32] Псота М.А., Исли В.Л., Форт TH и Меллор А.М., 1997, Влияние впрыска воды на выбросы NOx для двигателей, использующих диффузионное пламенное сгорание, SAE 971657.
[33] Christopher Дж. Чандвелл и Филип Дж. Дж. Дингл, 2008 г., Влияние совместного впрыска дизельного топлива и воды с контролем в реальном времени на характеристики и выбросы дизельного двигателя, SAE 2008-01-1190.
[34] Кохкецу С., Мори К., Сакаи К. и Накагава Х, 1996, Снижение выбросов выхлопных газов с помощью новой системы впрыска воды в дизельном двигателе, SAE 960033.

Вода, злейший враг дизельного двигателя

Часть 2: Пересмотр руководств по фильтрации Racor

Вода обычно содержится в дизельном топливе из-за конденсации, обращения и условий окружающей среды.

Баки для дизельного топлива всегда подвержены конденсации воды, потому что дизельное топливо, в отличие от бензина, не имеет давления паров для вытеснения воздуха.Когда топливный бак теплый, воздух расширяется и вытесняется. Когда бак охлаждается ночью, влажный воздух всасывается обратно в бак, а вода конденсируется на стенках охладителя. (Одна из причин, по которой баки дизельного топлива должны быть заполнены, если это возможно.)

Дополнительная вода может попасть в топливные системы через открытое заливное отверстие, неисправный бак или открытый барабан во время дождя. Или его можно просто перенести из другого резервуара, загрязненного водой.

Присутствие воды в дизельных топливных системах вызывает множество проблем.Вода ржавеет стальные и железные компоненты, образуя рыхлые частицы оксида железа. Эти частицы ржавчины могут быстро засорить топливные фильтры. Частицы ржавчины микронного размера и более мелкие могут проходить через топливные фильтры, достигая форсунок, задиров и нарушая структуру распыления топлива.

Стоячая вода на дне топливного бака создает отличную среду для самых разных почвенных бактерий, проникающих через отверстия бака и во время дозирования. Топливо и вода образуют интерфейс, который обеспечивает комфортный дом, где бактерии могут питаться дизельным топливом во влажной среде.Эти бактерии образуют слой слизи, который часто вырывается, быстро забивая топливные фильтры и разнося бактерии по топливной системе. Живые бактерии выбрасывают кислоты в виде отходов, вызывая дальнейшую коррозию и повреждение компонентов топливной системы.

Следует отметить, что вода в топливном баке, которая проливается или просто откачивается со дна, покидает бак в виде видимых плавающих капель. Плавающие капли воды довольно легко удалить из топлива с помощью качественного водоотделителя.Как только вода и топливо проходят через насос, они образуют стабильную эмульсию, которую часто очень трудно удалить. Вода, рассеянная таким образом, может просто пройти через топливную систему и сгореть. Но более вероятно, что некоторые из них осядут и разъедут чувствительные компоненты.

Полезно знать: использование 5% биодизеля затрудняет удаление воды. При концентрации биодизеля 20% + удаление воды может быть намного более трудным или почти невозможным.

Наконец, любая вода, попадающая в топливные форсунки, снижает смазывающие свойства дизельного топлива на этом пути.Это приводит к истиранию, преждевременному износу, повреждению наконечников впрыска и дальнейшей коррозии чувствительных механических компонентов топливной системы.

Многие устройства первичной фильтрации не способны эффективно удалять воду, в результате чего двигатель становится жертвой повреждения насоса и форсунки и снижения эффективности. Поэтому очень важно эффективно отделить воду от топлива до заключительных стадий фильтрации твердых частиц.

Примечания для будущего обсуждения:

  • В следующий раз мы рассмотрим загрязнение твердыми частицами.

  • Топливный фильтр, забитый бактериальной слизью, будет иметь темный слой влажного геля на входной поверхности.

  • При применении судового топлива больше всего проблем с водой в дизельном топливе.

  • Биодизель будет обсужден позже.

Перейти к части 1: зачем фильтровать дизельное топливо?

Добрался до части 2: Вода, злейший враг дизельного двигателя

Перейти к части 3: Загрязнение твердыми и мягкими частицами в дизельном топливе

Перейти к части 4: Фильтрация дизельного топлива в холодную погоду

Перейти к части 4.5: Предотвращение проблем с дизельным двигателем в холодную погоду

Контактное лицо:

Parker Hannifin Corporation

Racor Division

3400 Finch Road

Modesto, CA 95353

800 344 3286/209 521 7860

racorte.com www.racor.com

Волшебство закачки воды — Экологичный транспорт

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

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

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

Сегодня, спустя несколько почти банкротств, новаторский механик владеет автомобилем, с которым может спорить только правительство: Ford Fiesta 1978 года, который при обычной езде по городу получает 50 миль на галлон. (Эта впечатляющая цифра была подтверждена сотрудником MOTHER EARTH NEWS, который сопровождал Гудмана в 48-мильной прогулке по Винчестеру, штат Вирджиния. выпил всего 0,95 галлона неэтилированного газа.)



Назад к основам

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

Форсунка ввинчивается в верхнюю часть корпуса воздухоочистителя и разбрызгивает мельчайшие капли воды в горловину карбюратора в ответ на команды штатных устройств контроля смога двигателя.

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

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

Как это работает?

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

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

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

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

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

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


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

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

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


Первоначально опубликовано: сентябрь / октябрь 1979 г.

Как работает впрыск метанола в дизельную воду

Чистая вода часто подходит для смеси воды и метанола, поскольку она исключает возможность детонации.Дизельный цикл, основанный на относительно высокой степени сжатия, не предназначен для сжатия какого-либо топлива — только воздух втягивается и сжимается в цилиндре, а топливо впрыскивается в верхнюю часть такта сжатия или около нее, где оно мгновенно сгорает. По существу, добавление метанола может иметь склонность к детонации до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки такта сжатия. Конечно, риск можно снизить, правильно измерив расход раствора и снизив концентрацию метанола в смеси.

Концентрация метанола в воде составляет от 50/50 (половина воды, половина метанола по объему) до 100% воды. Предпочтительнее использовать дистиллированную воду, так как она снижает риск образования ржавчины и минеральных отложений на впуске двигателя. Теоретически этот риск минимален, поскольку вода, как правило, не «скапливается» в потребляемой воде, а условия препятствуют быстрому окислению. Добавки могут быть добавлены к смеси, чтобы еще больше уменьшить эти проблемы в приложениях, которые постоянно или часто полагаются на нагнетание воды / воды и метанола.Впрыск чистой воды часто предпочтителен в сценариях с высокой нагрузкой, так как риск детонации увеличивается с нагрузкой на двигатель.

Когда вода / водяной метанол впрыскивается в входящий воздушный поток, он тонко распыляется через отверстие форсунки. В присутствии горячего сжатого всасываемого воздуха мелкодисперсный туман меняет фазу с жидкости на газ, поглощая при этом значительное количество тепла. Этот процесс увеличивает производительность за счет 1) создания более плотного заряда всасываемого воздуха и, следовательно, большего количества доступного кислорода в камере сгорания и 2) добавления дополнительного топлива, энергия которого извлекается во время сгорания (не применимо к чистой воде. системы впрыска).

Смесь чистой воды благоприятна для максимального охлаждения, так как теплоемкость воды намного больше, чем у метанола. Однако метанол также служит антифризом в смесях, поскольку его точка замерзания значительно ниже, чем у воды. При температуре окружающей среды выше 32 ° F нет опасений относительно замерзания систем с чистой водой. Зимняя жидкость для омывателя ветрового стекла, которая обычно содержит порядка 30% метанола и 70% воды по объему, обычно используется как из-за ее разумной цены, так и из-за консервативного соотношения компонентов смеси.Владельцы, как правило, могут ожидать увеличения мощности на 40-70 лошадиных сил при работе водометной системы и снижения температуры выхлопных газов до 200 ° F (EGT). Фактические результаты будут значительно отличаться в зависимости от области применения, смеси и т. Д. По большей части впрыск водного метанола несовместим с двигателями IDI без наддува.

Обычно система включает в себя контроллер, который измеряет расход воды / водного метанола на входе на основании различных параметров. Таким образом, активация системы не инициирует фиксированный поток впрыска — в идеале скорость впрыска должна соответствовать нагрузке двигателя, скорости и турбо наддува.Системы также могут быть скомпонованы для обеспечения различной степени охлаждения и производительности. Например, одноступенчатый, при котором впрыскивается небольшое количество воды / воды-метанола, и второй этап, который активируется при высокой нагрузке, например при прохождении длинного крутого подъема.

Плюсы и минусы закачки метанола в воду

Плюсы

Cons

Пониженная температура выхлопных газов (EGT)

Необходимо оставить место для установки резервуара

Увеличенная мощность и крутящий момент

При частом использовании потребуется частая дозаправка

Система по запросу; использовать только при необходимости

Возможность образования ржавчины

Недорогие эксплуатационные расходы

Взрывоопасность (только для концентрированных смесей метанола)

.