Система впрыска воды в двигатель: Компания BMW вернула впрыск воды в двигатель — ДРАЙВ — Официальная продажа грузовиков MAN и Mercedes, а также полуприцепов Wielton и Shmitz по России

Содержание

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.

<div id="yandex_rtb_5" class="lazy lazy-hidden yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-743925-3";} else{var rtbBlockID="R-A-743925-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_5",blockId:rtbBlockID,pageNumber:5,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_5").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_5");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

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.

Гидрофилия — Авторевю

«Губит людей не пиво, губит людей вода…» А двигатели? На скоростной дороге фирменного полигона BMW во французском Мирамасе я убедился в том, что впрыск воды в мотор не губителен — а, наоборот, полезен!

В чем смысл? Вода имеет высокую теплоемкость, и ее испарение в камере сгорания играет роль своеобразного «интеркулера»: бензовоздушная смесь охлаждается, повышаются ее плотность и стойкость к детонации. За счет этого появляется возможность нарастить производительность турбокомпрессора и сделать зажигание более ранним. Повышается и экономичность, особенно в режимах максимальной мощности. А заодно на 20—25 градусов снижается температура двигателя.

У BMW давние традиции впрыска воды: его практиковали еще на авиационном моторе BMW 801D с непосредственным впрыском бензина, который ставили в 40-х на истребители Focke-Wulf Fw 190. Вернее, тогда немцы применяли водометанольную смесь. В послевоенные годы впрыск воды во впускной коллектор турбомотора использовали Oldsmobile Jetfire и Saab 99 Turbo S. А теперь про старую технологию вновь вспомнили в BMW. Для снижения расхода бензина нынче все средства хороши!

Причем если в экспериментальной 431-сильной «шестерке» автомобиля безопасности BMW M4, который ездит по треку в мотогонках серии MotoGP, конструкторы применили обычный впрыск воды во впускной коллектор, то на трехцилиндровом турбомоторе 1.5 они пошли дальше: с помощью специально разработанного топливного насоса высокого давления Bosch после 4000 об/мин вода подмешивается к бензину, и получившийся «коктейль» через специальные форсунки впрыскивается в камеру сгорания. Это дало 201-сильному мотору дополнительные 14 л.с. А благодаря снижению риска детонации степень сжатия повысили с 9,5:1 до 11,0:1, что заметно подняло отдачу при низких и средних нагрузках.

Расход воды при этом — до 1,5 л на «сотню», объем «аквабака» — 7 л. Значит, при движении с высокой скоростью, когда влага расходуется интенсивно, каждые полтысячи километров придется останавливаться и заливать дистиллят? Ведь обычной водой пользоваться нельзя: мотор зарастет накипью, как чайник.

Однако если при этом включен кондиционер, то система автоматически пополняется конденсатом из климатической системы — летом его образуется до 1,5—2 литров за час. А что делать зимой, сливать воду и сушить весла? Инженеры улыбнулись: нет, после остановки двигателя вся вода перекачивается в специальную емкость, не боящуюся замерзания, и оттаивает после запуска.

Так устроена система комбинированного впрыска бензина и воды: вода подается во впускной коллектор, а после 4000 об/мин — еще и в цилиндры вместе с топливом

Все это затеяно ради снижения расхода топлива: инженеры BMW обещают «до 8%» в смешанном цикле.

После быстрой езды по полигоновскому кольцу Мирамаса на экспериментальной трехцилиндровой «единичке» бортовой компьютер высветил 9 л/100 км. Неплохо, но… Не революция.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

Впрыск воды в двигатель!? Ecomax

Бывалые автомобилисты наверняка помнят о удачных и неудачных попытках впрыска воды в двигатель. Это обусловлено отсутствием «умных» систем управления и технологий, которые бы оптимизировали подачу воды и параметров двигателя.

Система впрыска воды Ecomax! система экономии топлива построена на базе современных технологий с использованием микро ЭВМ и представляет собой законченное устройство, которое устанавливается на автомобиль.

Использование микро ЭВМ делает систему водного инжектора простой в эксплуатации и достичь максимальной эффективности. Так же, применение микро ЭВМ позволяет точно рассчитывать и дозировать необходимое количество воды, топлива, которое зависит от режимов работы двигателя, его температуры, частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки и т. д.

Настройка системы «Ecomax-2» производится при помощи персонального компьютера. Все необходимое для настройки поставляется в комплекте. Большая часть параметров и настроек доступна для регулировки на электронном блоке управления Ecomax.

Система «Ecomax-2» имеет возможность непосредственно производить коррекцию времени впрыска топливных форсунок по таблицам (картам), записаных в блоке «Ecomax-2». Для нормальной работы ЭБУ автомобиля, сигнал лямбда зонда эмулируется.

Система Ecomax-3 отличается от Ecomax-2 отслутствием дисплея и меньшими габаритами. Цена одинаковая.

Система водного инжектора позволяет вам:

✔ увеличить мощность двигателя, возможность дополнительного форсирования двигателя*;
✔ снизить расход топлива — экономия до 30% **;
✔ устранить детонацию;
✔ снизить ударные нагрузки на кривошипно-поршневую группу;
✔ устранить нагар в камере сгорания;
✔ возможность использования бензина с более низким октановым числом;
✔ возможность изменения параметров чип тюнинга без перепрошивки блока управления автомобиля даже не опытному пользователю в процессе эксплуатации ;
✔ отображение расхода топлива на блоке управления;
✔ Программное обеспечение в комплекте.

Карта (таблица) впрыска топлива или воды

Запись параметров двигателя на график

Настройка эмулятора лямбда зонда

Принцип работы системы

Из ёмкости вода поступает на насос с фильтром, затем, под высоким давлением — на инжекционную форсунку. Форсунка устанавливается на впускном коллекторе таким образом, чтобы создать мелкодисперсную смесь воды и воздуха. Насос и форсунка получают управляющие сигналы с блока управления, мозгом которого является микро ЭВМ. Микро ЭВМ рассчитывает порцию воды индивидуально для каждого такта двигателя. Микро ЭВМ оперирует математическими выражениями, в которые подставляются значения, полученные от датчиков и значения, которые были заложены в память при наладке системы.

Если устройство установлено на двигатель с инжекторным впрыском топлива, блок управления получает и обрабатывает сигналы управления, поступающие с форсунок, дозирующих подачу топлива. Блок управления так же получает и обрабатывает сигналы от датчиков температуры двигателя и наличия воды в бачке. Управляющие сигналы, выработанные блоком управления, поступают на насос и форсунку, отвечающую за подачу воды. А так же, вырабатываются сигналы, влияющие на подачу топлива, чем и достигается максимальная эффективность системы.

Максимальная эффективность системы достигается за счет непосредственной коррекции времени впрыска топлива. Для того, что бы компьютер автомобиля нормально воспринимал вмешательство, сигнал лямбда – зонда формируется блоком Ecomax-2.

Если устройство установлено на двигатель с карбюратором, блок управления обрабатывает сигналы от катушки зажигания, датчика температуры, датчика положения дроссельной заслонки, датчика наличия воды. Для наиболее эффективной работы устройства совместно с карбюратором, необходимо произвести настройку карбюратора (необходимо уменьшить подачу топлива). Управляющие сигналы, выработанные блоком управления, поступают на насос и форсунку, отвечающую за подачу воды.

Схема подключения «Ecomax-2» на инжекторе

Часто задаваемые вопросы

Вопрос	Ответ
Почему увеличивается мощность?	У нас есть несколько ответов: 1. За счет подавление дедонации; 2. Система может использоваться для значительного увеличения давления наддува с целью подавить детонацию и сжечьб больше топлива для увеличения мощности. 3. Вода попадает через форсунку во впускной коллектор под давлением в виде мельчайших капель воды. Далее, продвигаясь по впускному коллектору, вода смешивается с распыленным топливом. При этом, топливо обволакивает микро капли воды (представьте ведро с водой в которое добавили несколько капель топлива – топливо окажется на поверхности). В цилиндре, по команде свечи зажигания, смесь воспламеняется (представьте ведро с водой, на поверхности которого плавает бензин, попробуйте поднести спичку к этому ведру, бензин загорится). Горение – это химическая реакция окисления топлива кислородом, который содержится в воздухе. В ходе этой реакции высвобождается большое количество тепла и газа, который толкает поршень (пиковая температура горения в цилиндре – 2000⁰С). В нашем случае, процесс горения (окисления топлива) происходит на поверхности микро капель воды, вследствие чего, вода превращается в пар. Этот процесс несколько охлаждает камеру сгорания, препятствуя детонации. Таким образом, препятствуя детонации, можно сжечь больше топлива и получить большую мощность. Кроме того, обволакивая микро капли воды, площадь поверхности топлива значительно увеличивается, что отражается на полноте сгорания в лучшую сторону.
Почему можно ездить на обедненных смесях?	Потому, что при использовании воды пропадает детонация, (как известно, обеднение топливной смеси провоцирует детонацию). Получаемый пар занимает дополнительный объём, площадь поверхности топлива увеличивается за счет того, что топливо обволакивает микро капли воды и это приводит к более полному сгоранию топлива.
Будет ли ржаветь двигатель?	Нет, не будет, так как вода подаётся только на горячем двигателе. Попадая на горячие поверхности двигателя, вода быстро испаряется, всасывается в цилиндры, а оттуда выбрасывается в атмосферу. На хоостых оборотах вода не впрыскивается. Известно ли вам, что в бензине содержится некоторое количество воды. Тем не менее, двигатели проходят сотни тысяч километров без ржавчины. Например, такая же ситуация и с обычным спиртом 96% , в котором содержится 4% воды. Получить спирт 100% сложно и если его поместить в открытой ёмкости – «идеальный» спирт сразу впитает в себя атмосферную влагу, которая и займёт 4% объёма спирта. Разница спирта и бензина состоит в том, что при превышении критического соотношения вода/спирт (бензин) вода растворяется в спирте и не растворяется в бензине, поэтому автомобилисты панически боятся воды в баке. Знаете ли вы, что при полном удалении воды из бензина – бензин перестаёт гореть! Но это не относится к той воде, которая содержится в виде взвесей в баке. Знаете ли вы, что в результате дожигания топлива в катализаторах современных автомобилей образуется вода? Наверняка Вы обращали внимание, как льется вода из глушителей иномарок…
Возможен ли гидро удар?	Всем известно, что вода – это несжимаемая жидкость. И если большое количество воды попадает в цилиндр, происходит гидроудар и разрушение двигателя. В нашем случае вода попадает в цилиндр в виде микро капель, которые занимают объём не более 1/20 от объёма воздуха и камеры сгорания. Воздух, в свою очередь может сжиматься в очень большом диапазоне. Таким образом, впрыск воды не может привести к гидро удару.
За счет чего впрыск воды помогает охлаждать двигатель?	Вода имеет большую теплоёмкость, поэтому, превращаясь в пар, вода поглощает часть тепловой энергии, которая образовывается в двигателе.
За счет чего получается экономия?	Большой эффект экономии и увеличения мощности можно получить при предрасположености двигателя к детонациии (большинство отечественных авто), увеличении степени сжетия, увеличении давления наддува, при использовании забеднённых топливных смесей и низкооктановых бензинов. Экономический эффект достигается за счет обеднения топливной смеси, возможность езды на низкооктановых бензинах. В инжекторных двигателях обеднение топливной смеси происходит следующим образом: система управления инжекторных двигателей (ЭБУ) представляет собой автоматизированую самообучающуюся систему управления, которая анализирует внешние воздействия и по заданному алгоритму определяет нужное количество топлива и формирует управляющие сигналы для форсунок. Если на автомобиле установлена система «Ecomax — 2», впрыск топлива корректируется блоком надлежащим образом. Это позволяет корректировать качество смеси в большем диапазоне и получить больший эффект. В карбюраторных двигателях обеднение смеси производится путем замены главного жиклёра на жиклёр с меньшим сечением.
Почему можно ездить на низкооктановом бензине?	Потому, что основное отличие между 95-м и 80-м бензинами состоит в основном, в детонационной стойкости, а впрыск воды полностью подавляет детонацию. По калорийности бензины практически не отличаются.
Какие процессы протекают в камере сгорания с водой?	В камере сгорания вода превращается в пар, способствующий равномерному распределению смеси по объему камеры и более полному сгоранию. При температуре выше 800^о С происходит взаимодействие сажистых остатков топлива с водяным паром и при этом выделяется водород: С + Н2О = СО2 + Н2. При температуре выше 1000^оС происходит термохимический процесс взаимодействия водяного пара и углеводородного топлива с выделением водорода: CmHm + mh3O + Q = mCO + (m + 0,5 n)h3. При температуре выше 2500^оС происходит термический процесс разложения воды на водород и кислород: h3O _>h3+0.5 O2 Весь выделяемый водород сжигается, как топливо. В результате разности температуры кипения воды и углеводородного топлива при нагреве внутренняя часть капли — вода — превращается в пар, в то время как оболочка капли, состоящая из топлива, продолжает оставаться в жидком состоянии. Именно в это время капля взрывается. Производится дополнительное дробление топлива с помощью так называемых микровзрывов. Это наиболее характерная особенность горения эмульсии, способствующая более полному сгоранию и улучшению экономических показателей двигателя. Угол опережения зажигания увеличивается. Если на обычном топливе он равен 16^о до верхней мертвой точки, то при соотношении 60% топлива и 40% воды он должен быть уже 25^о.

Некоторые заметки

Новый автомобиль BMW с серийным впрыском воды

1. Максимальная эффективность впрыска воды достигается при обеднении топливной смеси вплоть до 50% (при правильной настройке соотношения воздух/топливо/вода) в зависимости от совокупности факторов.

2. Максимальный вращающий момент можно получить при соотношении воздуха и топлива 13,2:1 на атмосферном двигателе. На турбированном двигателе топливную смесь обычно делают более богатой.

3. Впрыск воды – для форсирования двигателя наиболее эффективен в соотношении 50/50 спирт/вода (или метанол) и воды. (По рекомендациям зарубежных коллег).

4. Впрыск воды требует установки более раннего угла зажигания (на 2о – 4о) по сравнению с обычным режимом работы двигателя. В инжекторных двигателях установка угла зажигания производится автоматически.

5. Чрезмерное опережение угла опережения зажигания вызовет падение мощности и перегрев двигателя.

6. Качество распыления водной смеси имеет непосредственное отношение к эффективности системы. Более мелкие капли охлаждают камеру сгорания лучше и более равномерно.

7. Впрыск воды позволяет работать при более высоких степенях сжатия без детонации на низкооктановом топливе. Более высокая степень сжатия увеличивает вращающий момент и КПД двигателя.

8. Охлаждение потенциальных горячих точек в камере сгорания устраняет калильное зажигание, которое является наиболее разрушительной формой неконтролируемого горения в камере сгорания.

Скачать инструкцию для «Ecomax-2»

система впрыска воды в двигатель – Основные средства

Идея подачи воды в камеру сгорания бензинового двигателя не нова, например, такие работы велись в СССР еще 1970-е годы. При подаче воды понижается температура в камере, появляется возможность увеличить угол опережения зажигания и тем самым повысить мощность двигателя.

Компания Bosch создала такую систему и оборудовала ею спорткар BMW M4 GTS. Испытания показали, что система позволяет сэкономить на различных режимах движения от 4 до 13% топлива, а также увеличить мощность двигателя.

Система может быть установлена на различных бензиновых двигателях. Утверждается, что экономия топлива, которую обеспечивает система Bosch, особенно ощутима в небольших трех- и четырехцилиндровых двигателях: именно таких, которые можно найти под капотом большинства автомобилей средних размеров.

Bosch использует систему впрыска воды во впускной коллектор, так как у такой системы есть технические преимущества и обходится она гораздо дешевле. Это делает возможным ее массовое использование на разных типах транспортных средств.

Мелкодисперсная водяная пыль впрыскивается во впускной коллектор. На сто километров пути требуется всего несколько сотен миллилитров жидкости. Для питания системы впрыска требуется иметь с собой всего лишь небольшое количество дистиллированной воды — именно она используется для пополнения специального резервуара. В среднем требуется доливать воду каждые 3 тыс. км. Когда двигатель перестает работать, вода перетекает обратно в резервуар, где в зимнее время она может замерзнуть, но это не нанесет системе никакого вреда. После того как двигатель возобновит работу, вода постепенно оттает. В случае, если запас дистиллированной воды невозможно пополнить, причин для беспокойства нет: двигатель все равно будет работать без перебоев — хотя и без увеличения крутящего момента и уменьшенного потребления горючего, которые обеспечивает водный впрыск.

Компания утверждает, что риск возникновения коррозии двигателя из-за водяного впрыска абсолютно исключен.

Методы прямого впрыска воды в рабочее пространство двигателя

Вода может быть введена в камеру сгорания через отдельные сопла, смонтированные в одной форсунке, через отдельную форсунку, установленную в крышку цилиндра, или расслоенным впрыском воды и топлива через сопла одной форсунки.

Фирма Wärtsilä в своих разработках пошла по пути непосредственного впрыска воды в камеру сгорания серийных двигателей. Объем подаваемой воды составляет 15…70% от цикловой подачи топлива. Для впрыска воды была разработана форсунка с двумя сопловыми наконечниками (рис. 6.3) для раздельного подвода топлива и воды, а также система подачи воды к форсунке (рис. 6.4). Для впрыска воды использовался топливный насос высокого давления, выполняющий роль генератора импульсов для поршневого разделителя, который и осуществляет подачу воды к форсунке под давлением 21 МПа.

Электронная система управления позволяет изменять подачу воды в зависимости от режима работы двигателя в широких пределах и обеспечить аварийное отключение ее подачи в случае зависания иглы распылителя. Испытания системы показали, что ее использование дает возможность снизить выбросы NO_x на 50…60% без заметного снижения мощности.

Данная система сегодня предлагается фирмой Wärtsilä как дополнительная опция для новых двигателей и для модернизации двигателей, уже находящихся в эксплуатации, которые оснащены топливными системами с одной центральной форсункой.

Для модификаций двигателей, оснащенных двумя форсунками (рис. 5.29), была разработана аккумуляторная система раздельного впрыска воды и топлива с электронным управлением подачи воды. Схема расположения основных элементов данной системы представлена на рисунке 6.5. Для впрыска воды использовалась форсунка, установленная периферийно в крышке рабочего цилиндра. Впрыск жидкого топлива осуществлялся штатной топливной системой двигателя через форсунку, установленную вдоль оси цилиндра.

В 1999 г. фирма оснастила системами раздельного впрыска воды семь судов типа ро-ро для компании Transfennica. Суда дейдветом 7100…7250 т были построены на немецкой верфи J. J. Sietas и оборудованы 12- и 16-цилиндровыми двигателями 46-й серии фирмы Wärtsilä.

Более чем десятилетняя эксплуатация судов показала, что данная технология позволила сократить выбросы NO_x на 50…60%, а потеря экономичности при этом не превышала 2. ..3 г/(кВт-ч). Характер протекания рабочего процесса двигателя с впрыском воды представлен на рисунке 6.6.

Как видно из рисунка 6.6, впрыск воды начинается за 45° до ВМТ и заканчивается непосредственно перед началом впрыска топлива за 10° до ВМТ.

Испарение водяного аэрозоля сопровождается снижением температуры в камере сгорания, а наличие большого количества водяного пара в заряде приводит к повышению его теплоемкости. Совместное действие этих двух факторов ведет к снижению температур в локальных очагах горения и сокращению образования оксидов азота.

Прямой впрыск воды обеспечивал оптимальную комбинацию хорошей экономичности и снижение вредных выбросов с выхлопными газами. Это достигнуто одноразовой, относительно невысокой инвестицией и незначительным увеличением эксплуатационных затрат без снижения надежности и фактически без дополнительных требований по размещению оборудования.

Фирма Mitsubishi Heavy Industries исследовала расслоенный впрыск топлива и воды (SFWI) через один распылитель, оборудованный специальным клапанным устройством, позволяющим в периоды между впрысками заполнять водой часть внутренней полости трубопровода высокого давления (рис. 6.7а). Таким образом, в потоке топлива, подводимого к форсунке, формировались четко выраженные зоны чередования воды и топлива. При впрыске последовательно вытеснялись топливо, вода и снова топливо, формируя в факеле распыливания четко выраженные слои (рис. 6.7б). Устройство обеспечивало стабильную работу малооборотного двигателя Mitsubishi UEC 52/ 105 на всех режимах работы. Отмечавшееся сокращение выбросов NO_x было прямо пропорционально количеству введенной воды.

Для высокооборотных двигателей в качестве перспективных рассматриваются системы расслоенного впрыска топлива и воды через один распылитель, оборудованный специальным золотниковым устройством, позволяющим в периоды между впрысками заполнять водой часть внутренней полости, прилегающей к игле форсунки. Схема такого распылителя показана на рисунке 6.8.

При закрытом игольчатом клапане канал подвода воды в корпусе распылителя совпадает с каналом в теле игольчатого клапана. Давление подводимой воды несколько выше, чем остаточное давление в топливной магистрали, поэтому часть воды попадает в надыголочное пространство, вытесняя топливо и формируя водяную прослойку в надыголочной камере. При нагнетании топлива ТНВД канал подвода воды перекрывается обратным клапаном, а при поднятии игольчатого клапана происходит дополнительное разъединение водяной и топливной полостей за счет перекрытия канала подвода воды в корпусе распылителя образующей игольчатого клапана.

В результате в факеле распыливания, формируемого форсункой, образуются четко выделенные зоны топлива и воды.

ЭкоТюнинг — Впрыск воды

ЭкоМакс.

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

Любой двигатель внутреннего сгорания всего 25% тепловой энергии преобразует в работу, а соответственно остальные 75% с громким шумом выбрасывает в атмосферу. Почему же этой части тепла не предложить еще раз поработать над проблемой разложения воды на химические радикалы для последующего сжигания, без коренного видоизменения двигателя? При сгорании (окислении) водорода с кислородом получается вода с большим количеством выделенного тепла, но, чтобы получить водород и кислород из воды для последующего сжигания, нужно затратить столько же тепла. Это объясняет непоколебимый закон сохранения энергии. Значит, действия равны нулю!!!

Принцип работы системы Ecomax.

Из ёмкости вода поступает на насос с фильтром, затем, под высоким давлением — на инжекционную форсунку. Форсунка устанавливается на впускном коллекторе таким образом, чтобы создать мелкодисперсную смесь воды и
воздуха. Насос и форсунка получают управляющие сигналы с блока управления, мозгом которого является микро ЭВМ. Микро ЭВМ рассчитывает порцию воды индивидуально для каждого такта двигателя. Микро ЭВМ оперирует
математическими выражениями, в которые подставляются значения, полученные от датчиков и значения, которые были заложены в память при наладке системы.

Если устройство установлено на двигатель с инжекторным впрыском топлива, блок управления получает и обрабатывает сигналы управления, поступающие с форсунок, дозирующих подачу топлива. Блок управления так же
получает и обрабатывает сигналы от датчиков температуры двигателя и наличия воды в бачке. Управляющие сигналы, выработанные блоком управления, поступают на насос и форсунку, отвечающую за подачу воды. А так же, вырабатываются сигналы, влияющие на подачу топлива, чем и достигается максимальная эффективность системы.

Если устройство установлено на двигатель с карбюратором, блок правления обрабатывает сигналы от катушки зажигания, датчика температуры, датчика положения дроссельной заслонки, датчика наличия воды. Для наиболее эффективной работы устройства совместно с карбюратором, необходимо произвести настройку карбюратора (необходимо уменьшить подачу топлива). Управляющие сигналы, выработанные блоком управления, поступают на
насос и форсунку, отвечающую за подачу воды.

Предлагаемая система водного инжектора построена на базе современных технологий с использованием микро ЭВМ и представляет собой законченное устройство, которое устанавливается под капот автомобиля.

Использование микро ЭВМ делает систему водного инжектора простой в эксплуатации и настройке. Так же, применение микро ЭВМ позволяет точно рассчитывать и дозировать необходимое количество воды, которое зависит от режимов работы двигателя, его температуры, оборотов коленчатого вала, положения дроссельной заслонки и т.д.

Вода обладает аномально высокой удельной теплоемкостью, в семь раз превосходящей теплоемкость бензина. Она, поступая в тракт отсоса картерных газов карбюратора или инжектора и смешиваясь с воздухом, создает водно-эмульсионную смесь. Смесь, попадая в коллектор, охлаждает воздух, тем самым увеличивает его плотность. Это приводит к, подъему коэффициента наполнения цилиндров и, как следствие, росту мощности.

Полученная смесь, продвигаясь далее по тракту двигателя, в три с половиной раза активнее отбирает тепло с клапанов, поверхностей поршней, головок и цилиндров, аккумулируя его в последующую работу. Затем, под воздействием высокой температуры, которая в ряде случаев является избыточной, вода распадается на свободные радикалы Н-О-Н, участвующие в химическом окислении (горении) топлива, повышая при этом полноту сгорания и опять же, снова приводит к росту мощности. Побочным явлением аномальной теплоемкости воды становится факт сдерживания скорости распространения пламени, называемого «детонация» за счет активного отбора энергии в местах возникновения микровзрывов. Вследствие химического окисления не весь водород участвует в горении. Его избыток связывается с углеродом (нагаром), очищая поверхность цилиндропоршневой группы и масла.

Подавление явления детонации позволяет применять низкооктановый бензин без увеличения расхода и потери мощности в сравнении с высокооктановым бензином. Это объясняется тем, что разница между марками бензина заключается лишь в наличии примесей, повышающих его детонационную стойкость.

Следует напомнить, что принцип горения бензина в цилиндрах выражается простой школьной формулой:

C_mH_m+O<=>CO₂+H₂O+T°

Отсюда следует, что присутствие воды в двигателе, которая возникает в результате горения топлива, не вызывает коррозию. Применение спиртовых смесей не улучшает динамику двигателя, а всего лишь способствует эксплуатации установки в зимнее время (понижает температуру замерзания воды).

На этом действие воды далеко не ограничивается, но это не может оговариваться, так как является собственностью производителя достигнутое многолетними испытаниями.

Для установки системы на автомобиль не требуется никаких специализированных автомастерских, при базовых технических познаниях конструкции автомобиля, любой водитель самостоятельно при помощи

инструкции может установить её в течении нескольких часов. Может быть использована как на легковых автомобилях так и на грузовом и пассажирском транспорте.

Описание устройства

Данное устройство представляет собой автоматизированную систему подачи воды, то есть систему водного впрыска с термоконтролем и подбором оптимального расхода воды в зависимости от частоты вращения двигателя.
Используя систему «Ecomax» на своем автомобиле Вы приобретаете следующее:

· Увеличение до 30% крутящего момента двигателя (особенно ощутимо в городском цикле).

· Экономия топлива на 10-35 % за счет увеличения крутящего момента и мощности автомобиля.

· Более эффективное охлаждение двигателя в жаркий период.

· Мягкость и значительное снижение шумности работы двигателя, гашение детонации и калильного зажигания.

· Увеличение межсервисного пробега автомобиля.

·Повышение компрессии и ресурса двигателя, снижение ударных нагрузок в работе кривошипно-поршневой группы.

·Полное исчезновение нагара на поршнях, клапанах, свечах и уменьшение выброса СО в три раза (достигается за счет оптимизации сгорания топлива).

·Возможность применения бензина с октановым числом ниже, чем предусмотрено изготовителем автомобиля.

· Возможность езды на сильно обедненных смесях.

Уменьшение расхода топлива осуществляется за счет увеличения мощности двигателя, что позволяет водителю использовать более высокие передачи. Легкость эксплуатации осуществляется за счет полной автоматизации всех процессов микроконтроллерной системой. Аналогичные системы подобного рода уже порядка 70 лет используются в поршневых моторах в авиации, что доказывает их востребованность и надежность. А так же в спорте.

Примером может служить всем известный самолет АН-2 «Кукурузник», у которого благодаря применению системы впрыска воды в двигатель на взлетном режиме мощность увеличивается с 900л.с. до 1125л.с (руководство по эксплуатации двигателя АШ-62).

Простой экономический расчёт.

Возьмём для примера а/м объёмом 2л. Среднегодовой пробег 30000 км. Средний расход 10 л/100 км. Среднюю экономию 25% (реально фиксируемая экономия соствляет 20-35 %). Примем стоимость 1 л бензина или дизеля за 1 $. И так: на 30000 км будет потрачено 3000 л бензина стоимостью 3000 $. С установкой системы затраты падают на 25% и составляют 2250$. А если учесть что можно перейти на более низкооктановый бензин (приняв его стоимость за 0,9$), то затраты в год составят уже 2025 $. И того экономия в год без малого 1000 $.

— А если это автопарк? — 20 машин= 20000 $
— А если расход не 10л, а 15л? Умножаем эту цифру на К=1,5 и получаем 30000$

И т.д., Арифметика проста, каждый может просчитать свой вариант по пробегу и расходу.

Подходит для всех типов легковых и грузовых автомобилей на бензине, газе и диз.топливе.

1. Максимальный Вращающий момент происходит при соотношении воздуха и топлива 13,2:1

2. Водная Инжекция – для повышения мощности наиболее эффективная в соотношении 50/50 спиртов
(или метанол) и воды.

3. Водная Инжекция требует установки более раннего угла зажигания (на 2^о – 3^о) в сравнении с обычным режимом работы двигателя. В инжекторных двигателях установка угла зажигания производится автоматически.

4. Чрезмерное угол опережения зажигания, вызовет падение мощности и перегрев.

5. Качество распыление водной смеси — имеет непосредственное отношение к эффективности системы. Более мелкие капельки охлаждают камеру сгорания лучше и более равномерно.

6. Введение воды позволяет работать при более высоких давлениях без детонации. Более высокое давление увеличит крутящий момент.

7. Охлаждение потенциальных горячих точек в камере сгорания устраняет калильное зажигание, которое является наиболее разрушительной формой неконтролируемого горения в камере сгорания.

Влияние детонации на двигатель внутреннего сгорания

Водная инжекция является технологией, которая так же стара как сам автомобиль. Водная инжекция способна подавлять детонацию даже при увеличении давления в цилиндре и уменьшении октанового числа топлива.
У такого метода есть еще одно преимущество – доступность и дешевизна воды фактически в любом месте!

Влияние детонации на работу двигателя и её устранение

Нормальный процесс сгорания топливного заряда в цилиндре происходит следующим образом.
Поршень приближается к верхней мертвой точке, рабочая смесь (пары бензина, воздух и какое-то количество остаточных продуктов горения) сжата. В нужный момент между электродами свечи проскакивает искра, и здесь образуется первичный очаг воспламенения объемом несколько кубических миллиметров, энергия которого складывается из энергии искры и энергии сгоревшего в этой зоне топлива.

Детонация происходит, когда топливно-воздушная смесь в цилиндре вместо прогрессивного управляемого горения самопроизвольно взрывается. Это вызывает резкое увеличение давления и температуры в цилиндре, которое может повредить поршни, кольца и даже головку. Детонацию иногда можно услышать как посторонний металлический стук,исходящий от двигателя. Иногда детонация не выдаёт себя посторонними звуками, но проявляется в уменьшении мощности двигателя.

На рисунках представлены поврежденные под действием детонации поршень и головка.

Некоторое влияние на возникновение детонации оказывает нагар в камере сгорания. Дело в том, что отложения на стенках, во-первых, ухудшают теплообмен, а во-вторых — увеличивают фактическую степень сжатия. Иными словами, они создают условия для срыва нормального процесса горения. Более того, нагар может оказывать известное каталитическое действие и вызывать самовоспламенение рабочей смеси. И еще. При переходных режимах работы двигателя нагар иногда начинает разрыхляться и расслаиваться; тогда частицы, потерявшие плотный контакт со стенкой, легко перегреваются и могут провоцировать калильное зажигание. Бывает и так, что чешуйки нагара отрываются, но какое-то время не выносятся из камеры сгорания, а остаются в ней. Они легко нагреваются и поджигают рабочую смесь в самый неопределенный момент даже на впуске. Так порождаются; «дикие» стуки, не поддающиеся никакой логике и классификации.

Процесс сгорания с детонацией.

Водная инжекция может препятствовать появлению детонации и работает в трех направлениях.
Во-первых, когда вода впрыснута в систему впускного коллектора до крышки цилиндра, небольшие капельки поглощают тепло из воздуха. Охлаждённый воздух имеет большую плотность, тем самым увеличивая количество кислорода, которое попадает в цилиндр. Вода имеет высокую теплоёмкость (может поглотить много энергии при незначительном повышении температуры). Затем, небольшие капли испаряются в цилиндре и охлаждают его, при этом, полученный пар увеличивает давление в цилиндре. Это действует как анти-детонант и также очищает полости камеры сгорания от нагара, таким образом устраняются нежелательные «горячие» точки.

Немного истории.

По большому счету, любой разговор на тему новшеств для автомобиля можно начинать с того, что большая часть технологий, применяемых сегодня, была известна уже сто лет назад (это и наддув, впрыск азота и многое другое), а восемьдесят процентов процессов, происходящих в цилиндре, не изучены до конца и по сей день.

Как было уже замечено, большая часть технологий далеко не нова, и первые опыты с впрыском воды в двигатель начались еще в 1930х годах (первый патент на такую систему выдан в СССР в 1934 году!). В те далекие времена никто еще и не помышлял об использовании этой технологии для получения добавочной мощности или экономии топлива — опыты ставились с целью избежать явления детонации (взрыва топливо-воздушной смеси в цилиндре, вместо прогрессивного горения). Примерно в это же время в США проводятся исследования по впрыску воды, целью которых является изучение протекающих процессов в двигателе и использования впрыска воды в авиационные двигатели.

Именно для увеличения мощности впрыск воды, наряду с впрыском закиси азота, был впервые использован во время Второй Мировой Войны в самолетных двигателях. В Германии «на воде» летали знаменитые «Мессеры», в СССР — Ил и МиГ. Однако появление реактивных двигателей сделало эту технологию неприменимой в авиации. Так бы и остался впрыск воды забытым, если бы не бедственное положение народного хозяйства в послевоенные годы.

Система вновь начала применяться, позволяя использовать бензин с более низким октановым числом без ущерба для мощности двигателя.

Хотя мы и говорим «впрыск воды», на деле чистая старая добрая H₂O позволяет, в большей степени, снизить детонацию (плюс, действуя как антиоксидант, препятствует отложению карбоновых соединений).
И сейчас объясним, почему.

Вода имеет очень высокую теплоемкость, что способствует снижению температуры поступающего воздуха, а, как мы знаем из школьного курса физики, для сжатия более холодного воздуха требуется затратить меньше энергии.
Испаряясь в камере сгорания, вода увеличивается в объеме, а значит, и увеличивается давление внутри цилиндра, а значит, наблюдается и прирост мощности.

Нелишним будет напомнить, что ни одна система не может полноценно использоваться без соответствующей настройки двигателя — это или обеднение смеси, или увеличения давления, или более раннее зажигание. «Заточенные»
самолетные двигатели времен «Люфтваффе» имели устройства для автоматического обеднения смеси во время впрыска воды. В нашем случае, автоматической настройкой занимается микро компьютер устройства Ecomax! , который расчитывает все необходимые параметры.

И самое «вкусное» — правильно установленная и настроенная система абсолютно безопасна для двигателя! Даже более — как уже было сказано, вода препятствует отложению карбоновых соединений! Словом, когда сгниет все железо, мотор еще вашим внукам достанется.

Блок управления «Ecomax — 2» с комплектом проводов и программным обеспечением в Украине	Экомакс-2 для инжекторных 4-х цилиндровых а/м до 3,2 л с простым насосом в Украине	Экомакс-2 для инжекторных 4-х цилиндровых а/м до 3,2 л с автоматическим насосом в Украине	Экомакс для карбюраторных а/м до 3,2 л с автоматическим насосом в Украине	Блок управления «Ecomax — 2» с комплектом проводов и программным обеспечением в Украине
4500 грн.	6640 грн.	8800 грн.	6600 грн.	4400 грн.

Экомакс для карбюраторных а/м до 3,2 л с простым насосом за пределами Украины	Экомакс-2 для инжекторных 4-х цилиндровых а/м до 3,2 л с простым насосом за пределами Украины	Экомакс-2 для инжекторных 4-х цилиндровых а/м до 3,2 л с автоматическим насосом за пределами Украины	Экомакс для карбюраторных а/м до 3,2 л с автоматическим насосом за пределами Украины	Блок управления «Ecomax — 2» с комплектом проводов и программным обеспечением за пределами Украины
4900 грн.	7040 грн.	9550 грн.	7350 грн.	4700 грн.

Покупая систему экономии топлива сегодня, завтра Вы экономите, а после завтра — зарабатываете.

Формируем дилерскую сеть

Bosch: впрыск воды сэкономит топливо

Даже самый совершенный бензиновый двигатель теряет приблизительно пятую часть топлива на задачи, не связанные непосредственно с приводом автомобиля в движение. Некоторое количество бензина используется для охлаждения — в особенности при высоких оборотах двигателя. С помощью новой системы компания Bosch демонстрирует возможную альтернативу: впрыск воды, например, при быстром ускорении или во время движения по скоростной автостраде, позволяет сэкономить вплоть до 13% топлива.

«Наша система впрыска воды демонстрирует, что у двигателя внутреннего сгорания все еще припасены некоторые козыри в рукаве», — говорит д-р Рольф Буландер, член совета директоров компании Robert Bosch GmbH и председатель правления бизнес-направления Решений для мобильности. Экономия топлива, которую предлагает система Bosch, особенно ощутима в небольших трех- и четырехцилиндровых двигателях: именно таких, которые можно найти под капотом большинства автомобилей средних размеров, включая пикапы и «каблучки».

Актуальность инновации компании Bosch заключается не только в экономии топлива. Данная технология позволяет также увеличить мощность двигателя.

«Впрыск воды может придать дополнительный импульс любому турбомотору», — говорит Штефан Зайберт, президент подразделения Бензиновых Систем Robert Bosch GmbH. Более ранний угол опережения зажигания делает работу двигателя более эффективной. Исходя из этого, инженеры могут получить дополнительную мощность из двигателя даже в спорткарах. В основе инновационной технологии лежит тот факт, что двигатель не должен перегреваться.

Для того, чтобы предотвратить перегрев, дополнительное топливо впрыскивается практически в каждый бензиновый двигатель. Испаряясь, оно охлаждает детали. Во время работы с системой впрыска воды инженеры Bosch использовали тот же физический принцип. Перед тем как топливо воспламеняется, мелкодисперсная водяная пыль впрыскивается во впускной коллектор. Высокая удельная теплота парообразования воды означает, что она обеспечивает эффективное охлаждение. По этой же причине достаточно лишь небольшого количества воды: на каждые сто километров пути требуется всего несколько сотен миллилитров жидкости. В результате компактный бак для дистиллированной воды, снабжающий систему впрыска, должен пополняться с периодичностью раз в несколько тысяч километров. В случае, если запас дистиллированной воды невозможно пополнить, причин для беспокойства нет: двигатель все равно будет работать без перебоев — хотя и без увеличения крутящего момента и уменьшенного потребления горючего, которые обеспечивает водный впрыск.

Первым транспортным средством, которое демонстрирует инновационную систему водного впрыска, является спорткар BMW M4 GTS. В его турбированном шестицилиндровом двигателе данная технология обеспечивает улучшенные характеристики и снижает потребление горючего даже при полной нагрузке. Компания Bosch поставляет компоненты водного впрыска для BMW M4 GTS.

В ходе тестовых испытаний (WLTC) водяной впрыск позволяет сберечь до 4% топлива. В реальных дорожных условиях эта цифра может быть еще выше: потребление топлива может быть уменьшено до 13% во время быстрого разгона или езды по скоростной автостраде.

В камере сгорания вообще не остается воды. Она испаряется до того, как в двигателе происходит процесс сгорания. Вся вода выбрасывается в окружающую среду вместе с выхлопными газами.

Для поддержания системы впрыска требуется иметь с собой всего лишь небольшое количество дистиллированной воды — именно она используется для пополнения специального резервуара. В среднем требуется доливать воду каждые 3 тыс. км.

Когда двигатель перестает работать, вода перетекает обратно в резервуар, где она может замерзнуть. После того как двигатель возобновит работу, вода постепенно оттает.

Как на самом деле работает закачка воды?

Впрыск воды ушел в прошлое, но с ужесточением правил выбросов, он может вернуться. Итак, как это работает?

Возможно, вы слышали о таких автомобилях, как BMW M4 GTS с впрыском воды, а также о сильно модифицированных автомобилях, которые стремятся добиться значительного прироста мощности. Впрыск воды обычно используется в двигателях с высокой степенью сжатия (преимущественно в трансмиссиях с принудительной индукцией) из-за потенциальных неблагоприятных эффектов такой высокой степени сжатия в каждом цилиндре.

Эти системы работают путем впрыска или распыления воды в топливно-воздушную смесь или непосредственно в цилиндр. Теперь те из вас, кто когда-либо сталкивался с тем, что вода случайно попадала в двигатель, где этого не должно быть, вы знаете, что тот факт, что вода является несжимаемой жидкостью, может привести к полной катастрофе. К счастью, количество впрыскиваемой воды настолько минимально, что жидкость никак не влияет на ход поршня. Водная смесь по существу представляет собой туман, а не поток жидкости, поэтому она довольно быстро испаряется в процессе сгорания.

Причина впрыска воды — ее охлаждающие свойства. Вместо того, чтобы использовать воду в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя снаружи, вода впрыскивается в точный момент времени двигателя для охлаждения значительных «горячих точек» в системе впуска, что может вызвать явление, называемое преждевременным зажиганием.

Предварительное воспламенение происходит из-за того, что эти «горячие точки» имеют более высокую температуру, чем искра от свечи зажигания, в результате чего воздушно-топливная смесь воспламеняется до того, как искра сможет воспламенить топливо. Со временем это может иметь разрушительные последствия для поршней, поскольку каждый из них вынужден двигаться против своего обычного времени из-за предварительного зажигания и может привести к перегреву компонентов.

8 КБ

Так поэтапный впрыск воды. Путем охлаждения горячих точек внутри цилиндра можно избежать преждевременного зажигания и можно безопасно изучить возможность использования более высоких степеней сжатия в двигателе. Когда вода поступает в цилиндр, тепло передается от горячего воздуха дожигания внутри цилиндра к холодной воде, охлаждая всасываемый заряд. Это означает, что смесь во впускном заряде более плотная, позволяя большему количеству воздуха / топлива поступать в цилиндр. И больше топлива = больше взрыва.

Из-за детонации в двигателе (побочный продукт предварительного зажигания) угол опережения зажигания обычно замедляется, так что именно свеча зажигания воспламеняет топливо, а не горячие точки, но с добавлением водяного охлаждения время зажигания может быть изменено. размещены в гораздо более мощной области производства крутящего момента в рамках цикла двигателя, что приводит к тому, что в конюшню попадает еще больше лошадей.

В M4 GTS чрезвычайно эффективен впрыск воды.
Теперь это не просто водопроводная вода, распыляемая в цилиндр. На самом деле это смесь 50/50 со спиртом (метанолом) и очень небольшим процентным содержанием масла.Когда вода охлаждает, спирт действует как антифриз и полностью воспламеняется, в то время как масло снижает воздействие воды на металлические компоненты коррозии. Из-за присутствия метанола этот процесс иногда называют впрыском вода-метанол, в то время как некоторые опытные тюнеры даже соглашаются на 100-процентный впрыск метанола, но очевидные проблемы безопасности делают этот вариант чертовски опасным.
Закачка воды дает много других преимуществ.Выбросы уменьшаются из-за поглощения воды теплом от процесса сгорания, тем самым уменьшая количество выхлопных газов, производимых как NOx, а также продлевая срок службы двигателя за счет поглощения тепловой энергии, которая в противном случае попала бы на стенки каждого цилиндра.
Впрыск воды в двигатель M4 GTS
Время впрыска воды, очевидно, имеет решающее значение, и его следует применять только при предварительном зажигании или детонации. Неправильное использование может привести к потерям мощности из-за недостаточной эффективности, когда вода заполняет потенциальное топливное пространство внутри цилиндра.
Появление промежуточного охладителя в последние десятилетия 20-го века почти отправило впрыск воды в учебники истории из-за его абсолютной сложности, и если автомобили специально не производятся на складе с впрыском воды, чрезвычайно сложно попытаться настроить автомобиль для внезапно использую это.
Однако в свете решительных мер по снижению выбросов стоит ожидать возвращения впрыска воды из-за его влияния на сокращение выбросов выхлопных газов.Только не пытайтесь установить рудиментарную систему впрыска для своей 1.2 Fiesta, такая дорога может привести только к неудачам.
Впрыск воды
Впрыск воды Вернуться на на главную страницу Purdue AAE Propulsion. Назад на страницу «Основы турбинного двигателя».
Максимальная мощность, которую может выдавать газотурбинный двигатель, во многом зависит от плотность или вес потока газов через двигатель.Следовательно, при понижении атмосферного давления или температуры окружающего воздуха увеличивается, происходит потеря тяги. Выходная мощность может быть увеличена или восстанавливается путем охлаждения воздушного потока водой или охлаждающей жидкостью.
Существует два основных метода впрыска охлаждающей жидкости в воздушный поток. В некоторых двигателях распыление жидкости непосредственно во впускное отверстие компрессора, в большинстве подходящим методом является впрыск во вход камеры сгорания. С участием Таким образом можно получить более равномерное распределение и подать больше охлаждающей жидкости. введен.
Когда вода / охлаждающая жидкость разбрызгиваются на входе компрессора, температура воздуха снижается, увеличивая плотность воздух на входе компрессора, а следовательно, и тяга увеличивается.
Система, показанная слева, представляет собой типичный впрыск компрессора. система. При включении охлаждающая жидкость перекачивается в блок управления, который измеряет расход смеси на входе в компрессор. Сервоклапан регулирует подачу масла, используя моторное масло в качестве рабочей среды.В степень открытия сервоклапана зависит от крутящего момента карданного вала давление масла и атмосферное давление воздуха.
Впрыск охлаждающей жидкости во вход камеры сгорания увеличивает массовый расход через турбину. Давление и падение температуры в турбине приводит к увеличению давление в струйной трубе, дающее дополнительную тягу. Так же последующее снижение температуры на входе в турбину позволяет топливу система для увеличения потока топлива к клапану, дающего увеличение частота вращения двигателя.Это дает еще больше дополнительных толкать.
Показанная система представляет собой типичную систему впрыска в камеру сгорания. Охлаждающая жидкость поступает в турбинный насос с пневматическим приводом, отправляя ее в водяной насос. блок измерения расхода. Оттуда он проходит к каждой форсунке распылителя топлива. и распыляется на вихревые лопатки жаровой трубы. Это охлаждает воздух переходящий в зону горения. Система контроля топлива определяет давление воды, которое автоматически сбросит обороты двигателя правитель, чтобы увеличить максимальную частоту вращения двигателя.Водный поток сенсорный блок откроется только тогда, когда разница между давление нагнетаемого воздуха компрессора и давление воды правильное.
Вернуться на на главную страницу Purdue AAE Propulsion. Назад на страницу «Основы турбинного двигателя».
Water Injection — Техническое описание
Как работает система закачки воды
Системы впрыска воды используются преимущественно в двигателях внутреннего сгорания с принудительной индукцией (с турбонаддувом или наддувом).Только в крайних случаях, таких как очень высокая степень сжатия, очень низкое октановое число топлива или слишком большое опережение зажигания, он может принести пользу безнаддувному двигателю. Система существует уже давно, так как она уже использовалась в некоторых авиадвигателях времен Второй мировой войны.
Система впрыска воды работает аналогично системе впрыска топлива с той разницей, что она впрыскивает воду или смесь воды и спирта вместо топлива. Впрыск воды не следует путать с разбрызгиванием воды на поверхность охладителя наддувочного воздуха на входе, распыление воды намного менее эффективно и менее сложно.
Турбокомпрессор по существу сжимает воздух, поступающий в двигатель, чтобы нагнетать больше воздуха, чем было бы возможно при атмосферном давлении. Больше воздуха в двигатель автоматически означает, что нужно впрыснуть больше топлива, чтобы поддерживать соответствующее стехиометрическое значение отношения воздух / топливо (около 14: 1). Чем больше воздуха и топлива попадает в двигатель, тем выше мощность. Однако, сжимая всасываемый воздух, турбонагнетатель также нагревает его. Более высокие температуры воздуха приводят к более разреженному воздуху и, следовательно, к изменению стехиометрического соотношения, что приводит к более богатым смесям. Перегрев воздуха на входе может вызвать детонацию .
Детонация, эффект, также известный как стук в двигателе, возникает, когда топливно-воздушная смесь преждевременно воспламеняется или горит неправильно. При нормальной работе двигателя фронт пламени проходит от свечи зажигания по цилиндру по заранее заданной схеме. Пиковое давление в камере возникает примерно при 12 градусах после ВМТ, и поршень проталкивается вниз по отверстию.
В некоторых случаях и по таким причинам, как плохая смесь, слишком высокая температура двигателя или впуска, слишком низкое октановое число топлива, слишком большое опережение зажигания, слишком сильный турбонаддув и т. Д.за первичным фронтом пламени, инициированным свечой зажигания, может следовать второй фронт пламени. Затем давление в камере возрастает слишком быстро, чтобы его сбросить с помощью движения поршня. Давление и температура становятся настолько большими, что вся смесь в камере неконтролируемо взрывается. Если сила взрыва велика, некоторые движущиеся части двигателя (поршни, штоки, клапаны, кривошип) могут быть разрушены.
Детонации в любом двигателе всегда следует избегать путем снижения температуры на входе, использования топлива с более высоким октановым числом, замедления зажигания, а следовательно, снижения мощности двигателя, уменьшения прорыва двигателя (ситуация, когда высокое давление в картере приводит к возврату масляных паров внутрь камера сгорания), работа двигателя немного богаче, чем при стехиометрическом передаточном числе, снижение степени сжатия и / или давления наддува,… .
Впрыск воды используется для снижения температуры в цилиндрах и более эффективного сжигания топливовоздушной смеси, что помогает избежать детонации.
В двигателях с турбонаддувом высокого давления топливно-воздушная смесь, поступающая в цилиндры, в некоторых случаях может преждевременно взорваться (до того, как свеча зажигания воспламенится) из-за экстремальных условий окружающей среды двигателя. Эта ситуация чрезвычайно разрушительна и приводит к серьезным повреждениям двигателя (пробитие поршня). Чтобы избежать повреждения двигателя из-за детонации или преждевременного воспламенения, вода впрыскивается вместе с топливом в камеры сгорания, чтобы обеспечить смесь воды / воздуха / топлива, которая не только горит более эффективно и предотвращает детонацию или преждевременное зажигание, но и также обеспечивает дополнительное охлаждение входящего воздуха и, следовательно, более плотный воздух. Единственная функция впрыска воды — предотвращение детонации.
Существует три основных варианта систем нагнетания воды. Они зависят от расположения водяных форсунок. Первый метод заключается в впрыске воды на входе во впускной коллектор. Второй впрыскивает воду на выходной патрубок интеркулера. Третий метод впрыскивает воду на входе в интеркулер и используется только в автомобилях для соревнований. В этом последнем варианте большая часть предотвращения детонации в цилиндрах осуществляется путем впрыска дополнительного топлива, которое затем используется в качестве охлаждающей жидкости (т.е.е. не горит) и запускает двигатель выше стехиометрического отношения (т.е. богатый).
Как работает закачка воды
Система, как правило, состоит из 3-х элементов:
Форсунка водяная (аналогична топливной форсунке)
Насос высокого давления (способный выдерживать давление от 3 до 4 бар, а иногда и более)
Датчик давления, подключенный к впускному коллектору
Датчик температуры воздуха на впуске
Обычно система впрыска воды включается, когда температура воздуха на впуске превышает определенное значение, обычно 40 градусов Цельсия, и двигатель находится в режиме наддува.Самые современные системы дополняют указанную выше электронную схему, которая обеспечивает трехмерную картографию, аналогичную той, которая используется в системах впрыска топлива. Устройства на основе картографии учитывают многие другие параметры, такие как соотношение воздух / топливо, положение дроссельной заслонки и так далее.
Вода при сжигании дизельного топлива
Вода при сжигании дизельного топлива
W. Адди Маевски
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Добавление воды в процесс дизельного топлива снижает температуру сгорания и снижает выбросы NOx. Наиболее распространенными методами подачи воды являются прямой впрыск в цилиндр, процесс, который используется в некоторых морских и стационарных дизельных двигателях, и эмульсии воды в топливе. Эмульгированные топлива из-за повышенного перемешивания в диффузионном пламени дизельного топлива также могут быть эффективными для одновременного снижения выбросов PM и NOx.
Добавление воды в процесс дизельного топлива
Способы добавления воды
Добавление воды в процесс сгорания дизельного топлива является известным методом уменьшения NOx и, в некоторых случаях, одновременного уменьшения выбросов NOx и PM. Само представление о заливке воды в цилиндр дизельного двигателя может показаться спорным. В конце концов, инженеры приложили все усилия, чтобы добиться прямо противоположного и защитить камеру сгорания от загрязнения водой, будь то топливо или конденсация воды в охладителях всасываемого воздуха.Споры вокруг добавления воды основаны на наблюдении, что капли воды, ударяющиеся о стенки цилиндра, могут немедленно разрушить масляную пленку смазки. Однако эта опасность, хотя и весьма реальная, исходит исключительно от жидкой воды. Когда вода испаряется, она больше не может влиять на пленку смазочного масла [603] . Таким образом, методы добавления воды, которые гарантируют, что капли воды не могут контактировать с поверхностью гильзы цилиндра, можно считать безвредными. Были высказаны дополнительные опасения, что повышенная концентрация водяного пара в цилиндре двигателя может привести к конденсации воды и / или серной кислоты, что приведет к проблемам с коррозией.По-видимому, и эти подозрения неоправданны, поскольку точка росы серной кислоты при очень высоком соотношении вода: топливо 1: 1 увеличивается только до 15 ° C [604] . Учитывая температуры при сгорании дизельного топлива, конденсация в камере сгорания невозможна в любое время.
Как правило, воду можно вводить в процесс сгорания дизельного топлива одним из следующих способов:
Топливо эмульгированное
Впрыск воды в цилиндр
Впрыск воды во впускаемый воздух
Эти методы схематически показаны на рисунке 1.
Рисунок 1 . Способы добавления воды
Эмульсия представляет собой систему, состоящую из двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых тонко диспергирована в другой. Во всех эмульсиях вода / дизельное топливо, имеющих практическое значение, вода диспергирована в виде мелких капель в непрерывной фазе дизельного топлива. Этот тип эмульсии, схематически показанный на Рисунке 2, часто называют эмульсией «вода в топливе». В противоположной конфигурации, когда топливо диспергировано в непрерывной водной фазе, вода с гораздо большей вероятностью будет контактировать с поверхностью гильзы цилиндра и другими металлическими частями, что приведет к коррозии и проблемам с двигателем.
Рисунок 2 . Водно-топливная эмульсия
На практике работа двигателя на водотопливной эмульсии позволяет снизить выбросы NOx примерно на 50%, при этом необходимое количество воды составляет примерно один процент на каждую процентную точку снижения NOx [603] . Ограничивающим фактором для водных эмульсий является производительность системы впрыска. Если эмульсии должны использоваться без модификации двигателя (например, для замены обычного топлива в существующих двигателях), максимальное количество воды и степень снижения NOx ограничиваются примерно 10-20%.Даже в этом случае двигатель может не достичь своей номинальной мощности, фактически работая в несколько пониженных условиях.
Эмульсии отличаются от других методов добавления воды тем, что вода, включенная в сами капли распыляемого топлива, вводится непосредственно в область пламени сгорания, где образуются выбросы. В дополнение к преимуществу NOx, которое во всех методах объясняется, в первую очередь, снижением температуры горения за счет воды, эмульсии приводят к улучшенному распылению и смешиванию топливной струи.Улучшенное перемешивание, которое распространяется по всему диффузионному пламени, может привести к весьма впечатляющему снижению выбросов ТЧ. В результате водно-топливные эмульсии являются одной из редких стратегий контроля выбросов дизельного топлива, которые могут одновременно снизить выбросы NOx и твердых частиц без или с небольшим снижением экономии топлива. Снижение выбросов ТЧ с помощью эмульсий еще не изучено так тщательно, как сокращение выбросов NOx. Тем не менее, как будет обсуждаться позже, достижимая эффективность сокращения выбросов твердых частиц более чем в два раза превышает уровень сокращения выбросов NOx.
Впрыск в цилиндр Для воды требуется отдельная, полностью независимая система впрыска, предпочтительно с электронным управлением. Этот метод дает возможность впрыскивать очень большие количества воды без снижения мощности двигателя. Эта система также позволяет при необходимости включать и выключать впрыск воды, не влияя на надежность двигателя. Прямой впрыск воды необходимо тщательно оптимизировать в отношении времени впрыска, расхода воды, выбросов и других параметров.Такая гибкость в оптимизации параметров позволяет достичь снижения NOx, аналогичного тому, которое наблюдается в эмульсионных системах, несмотря на то, что вода не вводится непосредственно в область пламени дизельного топлива как неотъемлемая часть распыляемой жидкости. Однако сокращение выбросов ТЧ, если таковое имеется, не соответствует сокращению выбросов эмульгированного топлива. Сложная разработка, необходимая для систем впрыска воды в различных типах двигателей, делает этот подход подходящим для OEM, а не для модернизированных приложений.
Фумигация , означающая введение воды во всасываемый воздух, является наиболее простым методом добавления воды.Этот метод предлагает очень мало контроля над параметрами впрыска, такими как временные или пространственные координаты. По этой причине наблюдаемое снижение NOx обычно ниже, чем при использовании эмульсий или прямого впрыска. Фумигация обычно снижает выбросы NOx на 10% на каждые 20% добавления воды в топливо [603] .
Если фумигированная вода не полностью испаряется во всасываемом воздухе, она будет попадать на стенки цилиндра, вызывая разрушение пленки смазочного масла и повреждение двигателя.Более безопасный подход — окуривать водяной пар, а не жидкость. Водяной пар может образовываться с использованием отработанного тепла двигателя, например, от выхлопных газов и / или сжатого наддувочного воздуха. Другая возможность — использовать пар, который может быть доступен в некоторых стационарных двигателях.
Независимо от метода добавления воды, необходимо учитывать логистику подачи воды. Использование эмульгаторов позволяет получать эмульсии, которые могут оставаться стабильными в течение нескольких дней или даже недель.В этом случае автомобили можно просто заправлять эмульсией вместо обычного топлива. Такое применение эмульсий, очевидно, ограничено автопарками, которые централизованно заправляются топливом с одного объекта, на котором будет готовиться эмульсия. Другие методы добавления воды потребуют, чтобы на транспортном средстве были установлены резервуары для воды и системы обработки. Очевидным недостатком таких систем является большое количество воды, необходимое для снижения выбросов NOx, что потребует больших резервуаров и частого пополнения.Вероятно, это основная причина, по которой технологии добавления воды привлекают больше внимания в стационарных и морских приложениях, где подача большого количества воды менее проблематична. Однако большинство систем для океанских судов будет работать только на пресной воде, что потребует дополнительного оборудования для производства пресной воды.
###
Как это работает: Впрыск водного метанола
undefined
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. )
Средний дизель: Соотношение воздух-топливо 17,75: 1
4 [C ₁₂ H ₂₃] 71 [O ₂] переходит в 48 [CO ₂] 46 [H ₂ O]
Низкий диапазон цетана: 15.Соотношение воздух-топливо 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 такое?
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 темпы 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 включает около 0.5% антикоррозийное масло. Кроме того, в зависимости от типа двигателя это не может 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 все не так». Ходят слухи, что добавление водного метанола ускорит работу двигателя и создаст скачок давления в цилиндре перед верхней мертвой точкой (ВМТ). Это вызовет нежелательную нагрузку на штанги и другие компоненты, а если они достаточно большие, 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 новаторская 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 перепаду 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 на поршне), 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
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 впрыскивании 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 на винтовых нагнетателях с высокой степенью сжатия на Pike’s Peak Freightliner », — говорит Трейдте. В дополнение к этим проблемам, те же проблемы, описанные выше, с опрыскиванием предварительного интеркулера, 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 омывателя 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 приготовленную 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 гидрозамок, 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.
Впрыск воды
Фото: Взлет KC-135A с водяной инжекцией, Мартин Поул, с разрешения фотографа.
Щелкните фото для увеличения
Впрыск воды был отличной идеей для двигателей более старых технологий, но он был неэффективен и склонен к отказу. Но ВВС придерживались этой технологии еще долго после того, как авиакомпании ушли.К тому времени, как многие из нас добрались до самолета, это было просто учили как неизбежное зло, хотя объяснение было правильным в руководстве. Мало кто из пилотов действительно это понимал. Дело в точке . . .
[Хасара, стр. 8] Ваш школьный учитель естественных наук солгал вам — вода действительно горит. Двигатели KC-135A модели J57 компании Pratt & Whitney создают тягу в тринадцать тысяч фунтов за счет впрыска воды во впускные отверстия и камеры сгорания. Шестьсот семьдесят галлонов деминерализованной воды сгорают примерно за 125 секунд во время взлета с «мокрой тягой».Летные экипажи могут сказать, что впрыск воды работает, по быстрым колебаниям стрелки манометра соотношения давлений в двигателе и по очень заметному увеличению шума и вибрации планера. Взлет с мокрой тягой и реактивные двигатели 1950-х годов — вот почему KC-135A называют «водными вагонами». Водные вагоны слишком тяжелы для взлета без воды, слишком тяжелы для взлета со 165 000 фунтов топлива. Если в наш самолет не впрыскивается вода, моя команда останется дома, став новым запасным экипажем, наблюдающим, как все остальные идут на войну.Никто не хочет оставаться дома.
Первое замечание: вода не горит, и в этом двигателе она не использовалась. Подробнее об этом ниже. Во-вторых, если бы условия были подходящими, вы действительно могли бы взлететь с неисправной системой, если бы вы могли сбрасывать воду во время полета. Заключительный момент: я включил этот отрывок, чтобы проиллюстрировать, что пилотам не нужно разбираться в науке, лежащей в основе их самолетов, чтобы управлять ими. Я пишу об этом в главе 27 «Уроки полетов 1: Основы полета».
Пример системы
[Руководство по летной эксплуатации KC-135A, стр. 1-7] Система впрыска воды обеспечивает увеличение тяги, позволяя распылять воду в воздухозаборник и секцию диффузора каждого двигателя. Впрыскиваемая таким образом вода служит для увеличения плотности всасываемого воздуха и воздуха для горения, что позволяет увеличить тягу.
В случае KC-135A 5000 фунтов нагретой воды увеличили тягу каждого двигателя с примерно 9000 до 12000 фунтов тяги.Сантехника была сложной и часто выходила из строя.
Обновление
Друг прислал мне эту фотографию, показывающую, что может случиться с турбинной частью двигателя, когда «кто-то ленился с процессом фильтрации воды» в системе впрыска воды. Это от AV-8B Harrier в 2018 году.
Фото: Повреждение двигателя AV-8B в результате использования воды, которая не была отфильтрована должным образом.(Показано с разрешения фотографа.)
Щелкните фото, чтобы увеличить изображение
Развитие и история закачки воды
Развитие и история закачки воды
Горячая линия нашего обслуживания: (пн-пт 9.30-17.00 CET) +49 40 3999 2118
Впрыск воды в наддувный охладитель.
Boost Cooler
Характеристики
Схема
Функциональные возможности
Функциональные возможности и знания
Boost Cooler
FAQ
Впрыск воды
История
Boost Cooler
Press
Boost Cooler
Видео
Boost Cooler History
Оценка
с научной точки зрения в 1930-х годах Х.Рикардо, который продемонстрировал, что можно практически удвоить выходную мощность двигателя, использующего воду / метанол. Первое массовое использование было во время Второй мировой войны на самолетах с наддувом и с турбонаддувом. В 1942 году немецкое Люфтваффе увеличило мощность истребителя Focke-Wulf 190D-9 с 1776 л.с. до 2240 л.с., используя впрыск 50/50% воды / метанола.
Вскоре союзники оснастили P51 Mustang и другие высокопроизводительные самолеты системой впрыска воды / метанола. После войны турбовинтовые самолеты использовали впрыск воды / метанола и назвали это автоматической системой резерва мощности (APR) для использования при горячем или высотном взлете.Он снова всплыл в 60-х годах, когда GM использовала систему на OEM-турбодвигателе Corvair.

BF-109 с использованием впрыска воды / метанола
Впрыск воды в Formula-Sports
Когда в 1980-х годах в Формуле 1 стали популярны турбодвигатели, потенциал впрыска воды / метанола был признан заново. Renault и Ferrari были первыми командами, использовавшими впрыск воды в 1983 году. При давлении наддува около 2,5 бар вода впрыскивалась во впускной тракт.
В бортовой бокс автомобиля установлен бак на 12 литров.Дополнительный вес был более чем компенсирован соответственно более высоким потенциалом воспламенения и связанной с этим более высокой мощностью.
С этого момента использование впрыска воды / метанола в высокопроизводительных турбодвигателях стало незаменимым, если кто-то хотел сохранить лидерство. Из-за огромного увеличения мощности и связанных с этим повышенных рисков использование технологии турбонаддува было запрещено. Таким образом, конец закачки воды в Формуле 1 был неизбежно закрыт.
Впрыск воды в уличных легковых автомобилях
Модель 99 Turbo была впервые представлена в 1977 году на международном автосалоне во Франкфурте.Saab 99 Turbo сделал относительно новую технологию турбонаддува доступной для многих. На 99 Turbo был установлен турбонагнетатель Garret T3, установленный на обычном 2-литровом 99-м двигателе. Опциональный впрыск воды позволяет одновременно увеличить мощность и охлаждение.
В 1998 году японская Subaru произвела широкофюзеляжную 2-дверную Impreza под названием 22B STi. 22B использовался в ознаменование 40-летия Subaru, а также третьего подряд титула производителя для Subaru в чемпионате мира по ралли FIA.На момент начала продаж все 399 были распроданы от 30 минут до 48 часов, в зависимости от отчета. Он производит 350 л.с. (345 л.с. / 257 кВт) при 6000 об / мин и 363 Нм (225 фунт-сила-футов = 37,0 кгс / мин) при более низких оборотах двигателя 3200 об / мин.
Закачка воды в ралли и драгрейсинг
Технология впрыска воды / метанола используется в основном в различных турбокомпрессорах раллийных и туристических автомобилей (например, Subaru WRX, Ford Cosworth, Lancia Delta, Skoda Fabia, Alfa Q4). Использование впрыска воды в сочетании с турбомоторами практически обязательно в драгстерских гонках и тракторной тяге.
Впрыск воды / метанола также играет важную роль в областях с экстремальными характеристиками. Желаемое охлаждение всегда может быть достигнуто за счет количества впрыскиваемой жидкости, кроме того, обеднение двигателя предотвращается добавлением метанола, так что максимальное давление наддува или эффективность могут быть получены от турбонагнетателя (или нагнетателя / компрессора G. ).
Закачка воды в наши дни
В сотрудничестве с BMW M GmbH был разработан BMW M4 GTS с впрыском воды.Первый прототип использовался в качестве автомобиля безопасности в MotoGP 2015. В следующем году в серийное производство появился M4 GTS с впрыском воды.
Благодаря использованию впрыска воды температура воздуха для горения в шестицилиндровом двигателе серии M TwinPower turbo была снижена на 25 ° C. Во время впрыска тонкой струи мощность увеличивается с 425 до 493 л.

ООО «Центр Грузовой Техники»

Компания BMW вернула впрыск воды в двигатель — ДРАЙВ

Бонус

Гидрофилия — Авторевю

Впрыск воды в двигатель!? Ecomax

Некоторые заметки

система впрыска воды в двигатель – Основные средства

Методы прямого впрыска воды в рабочее пространство двигателя

Похожие статьи

ЭкоТюнинг — Впрыск воды

Bosch: впрыск воды сэкономит топливо

Как на самом деле работает закачка воды?

Впрыск воды

Water Injection — Техническое описание

Как работает система закачки воды

Как работает закачка воды

Вода при сжигании дизельного топлива

Добавление воды в процесс дизельного топлива

Способы добавления воды

Как это работает: Впрыск водного метанола

undefined

Впрыск воды

Пример системы

Обновление

Развитие и история закачки воды

Boost Cooler History

Впрыск воды в Formula-Sports

Впрыск воды в уличных легковых автомобилях

Закачка воды в ралли и драгрейсинг

Закачка воды в наши дни

Добавить комментарий Отменить ответ

Существует два основных метода впрыска охлаждающей жидкости в воздушный поток. В некоторых двигателях распыление жидкости непосредственно во впускное отверстие компрессора, в большинстве подходящим методом является впрыск во вход камеры сгорания. С участием Таким образом можно получить более равномерное распределение и подать больше охлаждающей жидкости. введен.
	Когда вода / охлаждающая жидкость разбрызгиваются на входе компрессора, температура воздуха снижается, увеличивая плотность воздух на входе компрессора, а следовательно, и тяга увеличивается. Система, показанная слева, представляет собой типичный впрыск компрессора. система. При включении охлаждающая жидкость перекачивается в блок управления, который измеряет расход смеси на входе в компрессор. Сервоклапан регулирует подачу масла, используя моторное масло в качестве рабочей среды.В степень открытия сервоклапана зависит от крутящего момента карданного вала давление масла и атмосферное давление воздуха.
	Впрыск охлаждающей жидкости во вход камеры сгорания увеличивает массовый расход через турбину. Давление и падение температуры в турбине приводит к увеличению давление в струйной трубе, дающее дополнительную тягу. Так же последующее снижение температуры на входе в турбину позволяет топливу система для увеличения потока топлива к клапану, дающего увеличение частота вращения двигателя.Это дает еще больше дополнительных толкать. Показанная система представляет собой типичную систему впрыска в камеру сгорания. Охлаждающая жидкость поступает в турбинный насос с пневматическим приводом, отправляя ее в водяной насос. блок измерения расхода. Оттуда он проходит к каждой форсунке распылителя топлива. и распыляется на вихревые лопатки жаровой трубы. Это охлаждает воздух переходящий в зону горения. Система контроля топлива определяет давление воды, которое автоматически сбросит обороты двигателя правитель, чтобы увеличить максимальную частоту вращения двигателя.Водный поток сенсорный блок откроется только тогда, когда разница между давление нагнетаемого воздуха компрессора и давление воды правильное.