Vatns innspýting í vél bílsins

Mótorafl er algengasta umræðuefnið í hringi ökumanna. Næstum sérhver ökumaður hefur hugsað að minnsta kosti einu sinni um hvernig hægt er að auka afköst rafstöðva. Sumir setja túrbínur, aðrir rýma strokka o.s.frv. (öðrum aðferðum til að auka völd er lýst í öðru St.аþjófur). Margir sem hafa áhuga á að stilla bíla eru meðvitaðir um kerfi sem veita lítið magn af vatni eða blöndu þess með metanóli.

Flestir ökumenn þekkja slíkt hugtak sem vatnshamar hreyfils (það er líka a sérstaka endurskoðun). Hvernig getur vatn, sem vekur eyðileggingu brunahreyfilsins, um leið aukið afköst þess? Við skulum reyna að takast á við þetta mál og huga einnig að kostum og göllum sem vatnsmetanól innspýtingarkerfið hefur í orkueiningunni.

Hvað er vatnsinnspýtingarkerfi?

Í stuttu máli er þetta kerfi tankur sem vatni er hellt í, en oftar blanda af metanóli og vatni í 50/50 hlutfalli. Það er með rafmótor, til dæmis frá rúðuþvottavél. Kerfið er tengt með teygju rörum (í mestu fjárhagsáætluninni eru slöngur frá dropatækinu teknar), í lok þeirra er settur upp sérstakur stútur. Það fer eftir útgáfu kerfisins, sprautunin fer fram í gegnum einn sprengiefni eða í gegnum nokkrar. Vatni er veitt þegar loft er dregið í strokkinn.

Ef við tökum verksmiðjuútgáfuna mun einingin hafa sérstaka dælu sem er rafeindastýrð. Kerfið mun hafa einn eða fleiri skynjara til að ákvarða augnablik og magn úðaðs vatns.

Annars vegar virðist sem vatn og mótor séu ósamrýmanleg hugtök. Brennsla loft-eldsneytisblöndunnar fer fram í hólknum og eins og allir vita frá barnæsku slokknar loginn (ef það eru ekki efni sem brenna) með vatni. Þeir sem "kynntust" vökvastuðinu á mótornum, af eigin reynslu, voru sannfærðir um að vatn væri síðasta efnið sem ætti að komast í vélina.

Hins vegar er hugmyndin um innspýtingu vatns ekki hugmynd um ímyndunarafl unglingsins. Í raun er þessi hugmynd næstum hundrað ára gömul. Á þriðja áratugnum, vegna hernaðarþarfa, endurbætti Harry Ricardo Rolls-Royce Merlin flugvélavélina og þróaði einnig tilbúið bensín með háu oktantölu. hér) fyrir brunavélar flugvéla. Skortur á slíku eldsneyti er mikil hætta á sprengingu í vélinni. Af hverju er þetta ferli hættulegt? sérstaklega, en í stuttu máli ætti lofteldsneytisblandan að brenna jafnt og í þessu tilfelli springur hún bókstaflega. Vegna þessa eru hlutar einingarinnar undir miklu álagi og fljótt bila.

Til að berjast gegn þessum áhrifum framkvæmdi G. Ricardo fjölda rannsókna sem leiddu til þess að hann gat náð að bæla sprengingu vegna vatnsins. Miðað við þróun hans náðu þýskir verkfræðingar næstum því að tvöfalda afl eininganna í flugvélum sínum. Fyrir þetta var samsetningin MW50 (metanólþvottavél) notuð. Til dæmis var Focke-Wulf 190D-9 bardagamaðurinn búinn sömu vél. Hámarksafköst hennar voru 1776 hestöfl, en með stuttum eftirbrennara (ofangreindri blöndu var fóðrað í strokkana) hækkaði þessi stígur upp í 2240 „hesta“.

Þessi þróun var ekki aðeins notuð í þessu flugvélamódeli. Í vopnabúr þýska og ameríska flugsins voru nokkrar breytingar á orkueiningum.

Ef við tölum um framleiðslubíla, þá fékk Oldsmobile F85 Jetfire líkanið, sem rúllaði af færibandinu á 62. ári síðustu aldar, verksmiðjuuppsetningu á vatnssprautu. Annar framleiðslubíll með vélhækkun á þennan hátt er Saab 99 Turbo, sem kom út 1967.

Oldsmobile F85 Jetfire

Fæ 99 Turbo

Vinsældir þessa kerfis náðu skriðþunga vegna notkunar þess 1980-90. í sportbílum. Svo, árið 1983, útbúi Renault Formúlu 1 bíla sína með 12 lítra tanki, þar sem rafdæla, þrýstistýringu og tilskildum fjölda innspýtinga var komið fyrir. Árið 1986 tókst verkfræðingum liðsins að auka togi og afköst aflsins úr 600 í 870 hestöfl.

Í kappakstursstríði bílaframleiðenda vildi Ferrari heldur ekki „smala aftan“ og ákvað að nota þetta kerfi í sumum sportbílum sínum. Þökk sé þessari nútímavæðingu tókst vörumerkinu að ná leiðandi stöðu meðal hönnuða. Sama hugtak var þróað af Porsche vörumerkinu.

Svipaðar uppfærslur voru gerðar með bíla sem tóku þátt í mótum úr WRC seríunni. En snemma á níunda áratugnum breyttu skipuleggjendur slíkra keppna (þ.m.t. F-90) reglugerðinni og bönnuðu notkun þessa kerfis í keppnisbílum.

Önnur bylting í heimi akstursíþrótta var gerð með svipaðri þróun í dragkeppni árið 2004. Heimsmetið í ¼ mílna var slegið af tveimur mismunandi ökutækjum þrátt fyrir tilraunir til að ná þessum áfanga með ýmsum breytingum á aflrásinni. Þessir díselbílar voru með vatnsinntaksrör.

Með tímanum fóru bílar að taka á móti millikælivélum sem draga úr hitastigi loftsins áður en það fer inn í inntaksrörið. Þökk sé þessu tókst verkfræðingunum að draga úr hættunni á banka og sprautukerfið var ekki lengur nauðsynlegt. Mikil aukning í afli varð möguleg þökk sé tilkomu nituroxíðveitukerfis (birtist opinberlega árið 2011).

Árið 2015 byrjuðu fréttir að birtast um innspýtingu vatns aftur. Til dæmis er nýr MotoGP öryggisbíll þróaður af BMW með klassískt vatnsúðarbúnað. Á opinberri kynningu á takmörkuðu upplagi bílsins, fulltrúi Bavarian bílaframleiðanda gerði að í framtíðinni er fyrirhugað að gefa út línu af borgaralegum gerðum með svipuðu kerfi.

Hvað gefur vatni eða metanól innspýtingu í vélina?

Svo við skulum fara úr sögu til að æfa. Af hverju þarf mótorinn að sprauta vatni? Þegar strangt takmarkað magn vökva kemur inn í inntaksrörið (dropi sem er ekki meira en 0.1 mm er úðaður) breytist hann strax í loftkenndu ástandi með hátt súrefnisinnihald við snertingu við heitt miðil.

Kældi BTC þjappast mun auðveldara, sem þýðir að sveifarásinn þarf að nota aðeins minna afl til að framkvæma þjöppunarslagið. Þannig gerir uppsetningin kleift að leysa nokkur vandamál í einu.

Í fyrsta lagi hefur heitt loft minni þéttleika (til reynslu er hægt að taka tóma plastflösku úr volgu húsi út í kuldann - það mun skreppa saman sómasamlega), þannig að minna súrefni kemst í strokkinn, sem þýðir að bensín eða dísel eldsneyti mun brenna verra. Til að koma í veg fyrir þessi áhrif eru margar vélar búnar túrbóhjólum. En jafnvel í þessu tilfelli lækkar lofthitinn ekki, þar sem klassískar túrbínur eru knúnar af heitum útblæstri sem fer í gegnum útblástursrörið. Með úðunarvatni er hægt að veita meira súrefni í hólkana til að bæta skilvirkni brennslu. Aftur á móti mun þetta hafa jákvæð áhrif á hvata (nánar, lestu í sérstakri yfirferð).

Í öðru lagi gerir innspýting vatns þér kleift að auka afl rafstöðvarinnar án þess að breyta vinnslumagni hennar og án þess að breyta hönnun þess. Ástæðan er sú að í gufuformi tekur raki miklu meira magn (samkvæmt sumum útreikningum eykst rúmmálið 1700 sinnum). Þegar vatn gufar upp í lokuðu rými myndast viðbótarþrýstingur. Eins og þú veist er þjöppun mjög mikilvæg fyrir togi. Án inngripa í hönnun rafstöðvarinnar og öfluga hverfla er ekki hægt að auka þessa breytu. Og þar sem gufan stækkar verulega losnar meiri orka frá brennslu HTS.

Í þriðja lagi, vegna úðunar vatns, ofhitnar eldsneytið ekki og sprenging myndast ekki í vélinni. Þetta gerir kleift að nota ódýrara bensín með lægra oktantölu.

Í fjórða lagi, vegna þeirra þátta sem taldir eru upp hér að ofan, getur ökumaðurinn ekki þrýst á bensínpedalinn svo virkur til að gera bílinn kraftmeiri. Þetta er tryggt með því að úða vökva í brunahreyfilinn. Þrátt fyrir aukna afl er eldsneytisnotkun ekki aukin. Í sumum tilfellum, með samskonar akstursham, minnkar mótorhreyfillinn niður í 20 prósent.

Í sannleika sagt hefur þessi þróun einnig andstæðinga. Algengustu ranghugmyndirnar um innspýtingu vatns eru:

1. Hvað með vatnshamarinn? Það er ekki hægt að neita því að þegar vatn kemst í strokkana upplifir mótorinn vatnshamar. Þar sem vatn hefur þokkalega þéttleika þegar stimplinn er í þjöppunarslagi getur það ekki náð efsta dauðamiðstöðinni (þetta fer eftir vatnsmagninu) en sveifarásinn heldur áfram að snúast. Þetta ferli getur beygt tengistangirnar, brotið lykla o.s.frv. Reyndar er innspýting vatns svo lítil að þjöppunarslagið hefur ekki áhrif.
2. Málmur, í snertingu við vatn, ryðgar með tímanum. Þetta mun ekki gerast með þetta kerfi, því hitastigið í strokkum gangvélarinnar fer yfir 1000 gráður. Vatn breytist í gufulegt ástand við 100 gráður. Svo meðan á kerfinu stendur er ekkert vatn í vélinni, heldur aðeins ofhituð gufa. Við the vegur, þegar eldsneyti brennur, það er líka lítið magn af gufu í útblástursloftinu. Að hluta til eru vísbendingar um vatnið sem hellist út úr útblástursrörinu (öðrum ástæðum fyrir útliti þess er lýst hér).
3. Þegar vatn birtist í olíunni fleytist fitan. Aftur er magn úðaðs vatns svo lítið að það einfaldlega kemst ekki í sveifarhúsið. Það verður strax að gasi sem er fjarlægt ásamt útblæstri.
4. Heita gufan eyðileggur olíufilmuna og veldur því að aflgjafinn grípur fleyginn. Reyndar leysir gufa eða vatn ekki upp olíuna. Raunverulegasti leysirinn er bara bensín en á sama tíma helst olíufilmurinn í hundruð þúsunda kílómetra.

Við skulum sjá hvernig tækið til að úða vatni í mótorinn virkar.

Hvernig vatnssprautunarkerfið virkar

Í nútíma orkueiningum sem eru búnar þessu kerfi er hægt að setja upp mismunandi gerðir af pökkum. Í einu tilvikinu er notaður einn stútur sem er staðsettur á inntaki margfalda inntaksins áður en tvískiptur er. Önnur breyting notar nokkrar sprautur af gerðinni dreifðri sprautu.

Auðveldasta leiðin til að festa slíkt kerfi er að setja upp sérstakan vatnstank sem rafdælan verður sett í. Túpur er tengdur við það, þar sem vökvi verður borinn í úðann. Þegar vélin nær tilætluðu hitastigi (lýst er rekstrarhita brunavélarinnar í annarri grein), ökumaðurinn byrjar að sprauta til að mynda blautan þoku í inntaksrörinu.

Einfaldasta uppsetningin er jafnvel hægt að setja upp á gassvélarvél. En á sama tíma getur maður ekki verið án nokkurrar nútímavæðingar á inntökubrautinni. Í þessu tilfelli er kerfinu stjórnað úr farþegarýminu af ökumanni.

Í fullkomnari útgáfum, sem er að finna í verslunum með sjálfvirka stillingu, er stilling fyrir úðastillingu annaðhvort með sérstökum örgjörva, eða að notkun hans er tengd merkjum frá ECU. Í þessu tilfelli þarftu að nota þjónustu rafvirkja til að setja kerfið upp.

Búnaður nútíma úðakerfa inniheldur eftirfarandi þætti:

• Rafdæla sem veitir þrýsting allt að 10 bar;
• Einn eða fleiri stútar til að úða vatni (fjöldi þeirra fer eftir tækinu í öllu kerfinu og meginreglunni um dreifingu blautflæðisins yfir strokkana);
• Stjórnandinn er örgjörvi sem stýrir tímasetningu og magni vatnsinsins. Dæla er tengd við það. Þökk sé þessum þætti er stöðugur skammtur með mikilli nákvæmni tryggður. Reiknirit sem eru felld í sumum örgjörvum gera kerfinu kleift að laga sig sjálfkrafa að mismunandi rekstrarstillingum aflbúnaðarins;
• Tankur fyrir vökvann sem á að sprauta í margvíslega dreifinguna;
• Stigskynjari staðsettur í þessum tanki;
• Slöngur af réttri lengd og viðeigandi innréttingar.

Kerfið vinnur samkvæmt þessari meginreglu. Inndælingarstýringin tekur á móti merkjum frá loftflæðisnemanum (til að fá frekari upplýsingar um notkun hans og bilanir, lestu hér). Í samræmi við þessi gögn, með því að nota viðeigandi reiknirit, reiknar örgjörvinn út tíma og magn úðaðs vökva. Það fer eftir breytingum á kerfinu, stúturinn er einfaldlega hægt að búa til í formi ermi með mjög þunnri sprengiefni.

Flest nútímakerfi gefa einfaldlega merki um að kveikja og slökkva á dælunni. Í dýrari pökkum er sérstakur loki sem breytir skammtinum en í flestum tilfellum virkar hann ekki rétt. Í grundvallaratriðum er stjórnandi ræstur út þegar mótorinn nær 3000 snúningum á mínútu. og fleira. Áður en þú setur upp slíka uppsetningu á bílinn þinn þarftu að taka tillit til þess að flestir framleiðendur vara við rangri notkun kerfisins á sumum bílum. Enginn mun leggja fram ítarlegan lista, þar sem allt veltur á einstökum breytum aflbúnaðarins.

Þrátt fyrir að meginhlutverk innspýtingar vatns sé að auka vélarafl, er það aðallega aðeins notað sem millikælir til að kæla loftflæðið sem kemur frá rauðheitri hverfli.

Auk þess að auka afköst vélarinnar eru margir vissir um að innspýtingin hreinsi einnig vinnsluhol hólksins og útblástursloftið. Sumir telja að tilvist gufu í útblæstri skapi efnahvörf sem hlutleysi eitruð efni, en í þessu tilfelli þurfi bíllinn ekki frumefni eins og hvata í bíl eða flókið AdBlue kerfi, sem þú getur lesið um . hér.

Að dæla vatni hefur aðeins áhrif við háan vélarhraða (það verður að hita það vel og loftstreymið verður að vera hratt svo að raki komist strax í strokkana), og í meira mæli í orkugjafaafl. Þetta ferli veitir aukið tog og smá aukningu í afli.

Ef vélin er soguð náttúrulega, þá verður hún ekki verulega öflugri, en hún mun örugglega ekki þjást af sprengingu. Fyrir turbóhitaða innri brennsluvél mun vatnsinnsprautun sem er sett fyrir framan forþjöppuna veita skilvirkni vegna lækkunar á hitastigi komandi lofts. Og til að fá enn meiri áhrif notar slíkt kerfi áður nefnda blöndu af vatni og metanóli í hlutfallinu 50x50.

Kostir og gallar

Svo, vatns innspýtingarkerfið gerir þér kleift að:

• Innblásturshiti;
• Veita viðbótarkælingu á brennsluhólfunum;
• Ef notuð er lítil gæði (lág-oktan) bensín eykur vatnsúða hvellþol hreyfilsins;
• Að nota sömu akstursstillingu dregur úr eldsneytisnotkun. Þetta þýðir að með sömu virkni gefur bíllinn frá sér minna af mengandi efnum (auðvitað er þetta ekki svo skilvirkt að bíllinn geti gert án hvata og annarra kerfa til að hlutleysa eitruð lofttegundir);
• Ekki aðeins til að auka afl, heldur lætur mótorinn snúast með togi aukið um 25-30 prósent;
• Að einhverju leyti hreinsar þætti innsogs og útblásturskerfis hreyfilsins;
• Bættu viðbrögð við inngjöf og viðbrögð við pedali;
• Komið túrbínunni í vinnuþrýsting við lægri vélarhraða.

Þrátt fyrir svo marga gagnlega eiginleika er innspýting vatns óæskileg fyrir hefðbundin farartæki og það eru nokkrar góðar ástæður fyrir því að bílaframleiðendur eru ekki að framkvæma það í framleiðslutækjum. Flestir þeirra eru vegna þess að kerfið hefur íþróttalegan uppruna. Í heimi akstursíþrótta er að mestu horft framhjá eldsneytiseyðslu. Stundum nær eldsneytisnotkunin 20 lítrum á hundraðið. Þetta stafar af því að vélin er oft færð á hámarkshraða og ökumaðurinn þrýstir næstum stöðugt á bensínið þar til það stöðvast. Aðeins í þessum ham eru áhrif sprautunnar áberandi.

Svo, hér eru helstu ókostir kerfisins:

• Þar sem uppsetningunni var fyrst og fremst ætlað að bæta afköst sportbíla er þessi þróun aðeins árangursrík við hámarksafl. Um leið og mótorinn nær þessu stigi lagar stjórnandi þetta augnablik og sprautar vatni. Af þessari ástæðu, til að uppsetningin virki á áhrifaríkan hátt, verður að nota ökutækið í íþróttaham. Við lága snúningshraða getur vélin verið meira „brodandi“.
• Vatnssprautun fer fram með nokkurri töf. Í fyrsta lagi fer mótorinn í aflstillingu, samsvarandi reiknirit er virkjað í örgjörvanum og merki er sent til dælunnar til að kveikja á henni. Rafdælan byrjar að dæla vökva í línuna og aðeins eftir það stútinn byrjar að úða henni. Það fer eftir breytingum á kerfinu, allt getur þetta tekið um það bil millisekúndu. Ef bíllinn keyrir í hljóðlátum ham þá hefur úðunin engin áhrif.
• Í útgáfum með einum stút er ómögulegt að stjórna því hve mikill raki fer í tiltekinn strokka. Af þessum sökum, þrátt fyrir góðar kenningar, sýna æfingar oft óstöðugan rekstur hreyfla, jafnvel með fullu opnu inngjöf. Þetta er vegna mismunandi hitastigsaðstæðna í einstökum „pottum“.
• Á veturna þarf ekki áfyllingu á kerfinu aðeins með vatni heldur með metanóli. Aðeins í þessu tilfelli, jafnvel í köldu veðri, verður vökvanum frjálst afhent safnara.
• Til að tryggja mótorinn verður að eima vatninu sem sprautað er með og þetta er viðbótarúrgangur. Ef þú notar venjulegt kranavatn, safnast mjög fljótt kalkafurðir á veggi snertiflötanna (eins og kalk í vatni). Tilvist erlendra fastra agna í mótornum fylgir snemma bilun á einingunni. Af þessum sökum ætti að nota eiminguna. Í samanburði við óverulegt sparneytni (venjulegur bíll er ekki hannaður til stöðugrar notkunar í íþróttaham og löggjöfin bannar slíkt á þjóðvegum), uppsetninguna sjálfa, viðhald hennar og notkun eimingar (og á veturna - blanda af vatni og metanól) er efnahagslega óréttlætanlegt ...

Í sannleika sagt er hægt að bæta úr nokkrum göllum. Til dæmis, til þess að aflbúnaðurinn starfi stöðugt við mikla snúninga eða við hámarksálag við lágan snúning, er hægt að setja upp dreifða vatnsinnsprautunarkerfi. Í þessu tilfelli verður sprautunum komið fyrir einum fyrir hvert inntaksrör, eins og í sama eldsneytiskerfi.

Verð á slíkri uppsetningu hækkar þó verulega og ekki aðeins vegna viðbótarþátta. Staðreyndin er sú að innspýting raka er skynsamleg aðeins þegar um loftstraum er að ræða. Þegar inntaksventlinum (eða nokkrum ef um er að ræða nokkrar breytingar á vélinni) er lokað, og þetta gerist í þrjár lotur, er loftið í rörinu hreyfingarlaust.

Til að koma í veg fyrir að vatn renni til einskis í safnara (kerfið gerir ekki ráð fyrir að fjarlægja umfram raka sem safnast á veggi safnara) verður stjórnandinn að ákvarða á hvaða augnabliki og hvaða stútur ætti að taka í notkun. Þessi flókna uppsetning krefst dýrs vélbúnaðar. Í samanburði við óverulega aukningu afls fyrir venjulegan bíl er slíkur kostnaður óréttlætanlegur.

Auðvitað er það allra mál að setja slíkt kerfi á bílinn þinn eða ekki. Við höfum velt fyrir okkur bæði kostum og göllum slíkrar hönnunar. Að auki leggjum við til að horfa á ítarlegan myndbandsfyrirlestur um hvernig vatnssprautun virkar:

Kenning innri brennsluvélar: vatnsinnspýting í inntaksleiðina

Spurningar og svör:

Hvað er metanól innspýting? Þetta er innspýting á litlu magni af vatni eða metanóli í gangandi vél. Þetta eykur sprengiþol lélegs eldsneytis, dregur úr losun skaðlegra efna, eykur tog og afl brunahreyfilsins.

Til hvers er metanólvatnssprautun? Metanól innspýting kælir loftið sem vélin dregur inn og dregur úr líkum á því að vélin banki. Þetta eykur skilvirkni mótorsins vegna mikillar hitagetu vatnsins.

Hvernig virkar Vodomethanol kerfið? Það fer eftir breytingum á kerfinu. Það hagkvæmasta er samstillt með eldsneytissprautunum. Það fer eftir álagi þeirra, vatni metanóli er sprautað.

Til hvers er Vodomethanol notað? Þetta efni var notað í Sovétríkjunum í flugvélahreyfla áður en þotuhreyflar komu til sögunnar. Vatnsmetanól dró úr sprengingunni í brunavélinni og gerði bruna HTS sléttan.