Inxección de auga no motor do coche

A potencia motora é o tema máis común nos círculos de automobilistas. Case todos os motoristas pensaron polo menos unha vez en como aumentar o rendemento dunha unidade de potencia. Algúns instalan turbinas, outros escalonan cilindros, etc. (descríbense outros métodos para aumentar a potencia noutro stаthie). Moitos que están interesados ​​na posta a punto do coche son conscientes dos sistemas que fornecen unha pequena cantidade de auga ou a súa mestura con metanol.

A maioría dos condutores están familiarizados con un concepto como un martelo de auga dun motor (tamén hai un revisión por separado). Como pode a auga, que provoca a destrución do motor de combustión interna, aumentar ao mesmo tempo o seu rendemento? Tentemos tratar este problema e consideremos tamén as vantaxes e desvantaxes que o sistema de inxección de metanol de auga ten na unidade de potencia.

Que é un sistema de inxección de auga?

En resumo, este sistema é un tanque no que se verte auga, pero máis a miúdo unha mestura de metanol e auga nunha proporción de 50/50. Ten un motor eléctrico, por exemplo, dunha lavadora de parabrisas. O sistema está conectado por tubos elásticos (na versión máis económica, tómanse mangueiras do contagotas), ao final das cales está instalada unha boquilla separada. Dependendo da versión do sistema, a inxección realízase a través dun atomizador ou varios. A auga fornécese cando se tira aire no cilindro.

Se tomamos a versión de fábrica, entón a unidade terá unha bomba especial que se controla electrónicamente. O sistema contará cun ou máis sensores para axudar a determinar o momento e a cantidade de auga pulverizada.

Por unha banda, parece que a auga e un motor son conceptos incompatibles. A combustión da mestura aire-combustible ten lugar no cilindro e, como todo o mundo sabe dende a infancia, a chama (se non son produtos químicos que queiman) extínguese pola auga. Os que se "familiarizaron" co choque hidráulico do motor, pola súa propia experiencia, estaban convencidos de que a auga é a última substancia que debería entrar no motor.

Non obstante, a idea da inxección de auga non é un resultado dunha imaxinación adolescente. De feito, esta idea ten case cen anos. Nos anos 1930, para as necesidades militares, Harry Ricardo mellorou o motor do avión Rolls-Royce Merlin e tamén desenvolveu gasolina sintética cun alto número de octanos. aquí) para motores de combustión interna de avións. A falta deste combustible supón un alto risco de detonación no motor. Por que este proceso é perigoso? separado, pero en suma, a mestura aire-combustible debería queimar de xeito uniforme e, neste caso, estala literalmente. Debido a isto, as partes da unidade están sometidas a unha tensión excesiva e fallan rapidamente.

Para combater este efecto, G. Ricardo realizou unha serie de estudos, como resultado dos cales foi capaz de conseguir a supresión da detonación debido á inxección de auga. Baseándose nos seus desenvolvementos, os enxeñeiros alemáns conseguiron case duplicar a potencia das unidades do seu avión. Para iso utilizouse a composición MW50 (lavador de metanol). Por exemplo, o caza Focke-Wulf 190D-9 estaba equipado co mesmo motor. A súa potencia máxima foi de 1776 cabalos de potencia, pero cun pequeno postcombustible (a mencionada mestura foi alimentada aos cilindros), esta barra ascendeu a 2240 "cabalos".

Este desenvolvemento utilizouse non só neste modelo de avión. No arsenal da aviación alemá e americana houbo varias modificacións das unidades de potencia.

Se falamos de coches de produción, entón o modelo Oldsmobile F85 Jetfire, que saíu da liña de montaxe no ano 62 do século pasado, recibiu unha instalación de inxección de auga en fábrica. Outro coche de produción con motor deste xeito é o Saab 99 Turbo, lanzado en 1967.

Oldsmobile F85 Jetfire

Conseguirá 99 Turbo

A popularidade deste sistema gañou forza debido á súa aplicación en 1980-90. nos coches deportivos. Así, en 1983, Renault equipa aos seus coches de Fórmula 1 cun tanque de 12 litros no que se instalaron unha bomba eléctrica, un controlador de presión e o número necesario de inxectores. En 1986, os enxeñeiros do equipo conseguiron aumentar o par e a potencia da unidade de potencia de 600 a 870 cabalos.

Na guerra de carreiras dos fabricantes de automóbiles, Ferrari tampouco quixo "rozar a parte traseira" e decidiu empregar este sistema nalgúns dos seus coches deportivos. Grazas a esta modernización, a marca conseguiu gañar unha posición de liderado entre os deseñadores. O mesmo concepto foi desenvolvido pola marca Porsche.

Actualizacións similares leváronse a cabo con coches que participaron en carreiras da serie WRC. Non obstante, a principios dos anos 90, os organizadores destas competicións (incluído o F-1) modificaron a normativa e prohibiron o uso deste sistema nos coches de carreiras.

Outro avance no mundo do automobilismo produciuse nun desenvolvemento similar nas competicións de carreiras de drag en 2004. O récord mundial de ¼ millas foi batido por dous vehículos diferentes, a pesar dos intentos de acadar este fito con varias modificacións do tren motriz. Estes coches diésel estaban equipados cun abastecemento de auga ao colector de admisión.

Co tempo, os coches comezaron a recibir refrixeradores intercambiadores que reducen a temperatura do fluxo de aire antes de que entre no colector de admisión. Grazas a isto, os enxeñeiros puideron reducir o risco de bater e o sistema de inxección xa non era necesario. Un forte aumento da potencia fíxose posible grazas á introdución dun sistema de subministración de óxido nitroso (apareceu oficialmente en 2011).

En 2015, comezaron a aparecer novidades sobre a inxección de auga. Por exemplo, o novo coche de seguridade MotoGP desenvolvido por BMW ten un clásico kit de pulverización de auga. Na presentación oficial do coche de edición limitada, o representante do fabricante bávaro asegurou que no futuro está previsto lanzar unha liña de modelos civís cun sistema similar.

Que lle dá ao motor a inxección de auga ou metanol?

Así que pasemos da historia á práctica. Por que o motor precisa inxección de auga? Cando unha cantidade estritamente limitada de líquido entra no colector de admisión (pulverízase unha gota non superior a 0.1 mm), ao contactar cun medio quente, convértese inmediatamente nun estado gasoso cun alto contido de osíxeno.

O BTC arrefriado comprímese moito máis facilmente, o que significa que o cigüeñal necesita empregar algo menos de forza para realizar o golpe de compresión. Así, a instalación permite resolver varios problemas á vez.

En primeiro lugar, o aire quente ten menos densidade (por mor do experimento, pode sacar unha botella de plástico baleira dunha casa quente ao frío - encollerase decente), polo que entrará menos osíxeno no cilindro, o que significa que a gasolina ou o gasóleo o combustible queimará peor. Para eliminar este efecto, moitos motores están equipados con turbocompresores. Pero incluso neste caso, a temperatura do aire non baixa, xa que as turbinas clásicas son alimentadas por un escape quente que atravesa o colector de escape. A pulverización de auga permite subministrar máis osíxeno aos cilindros para mellorar a eficiencia da combustión. Á súa vez, isto terá un efecto positivo sobre o catalizador (para máis detalles, lea nunha revisión separada).

En segundo lugar, a inxección de auga permite aumentar a potencia da unidade de potencia sen cambiar o seu volume de traballo e sen cambiar o seu deseño. A razón é que no estado vaporoso, a humidade ocupa moito máis volume (segundo algúns cálculos, o volume aumenta 1700 veces). Cando a auga se evapora nun espazo confinado, créase unha presión adicional. Como sabes, a compresión é moi importante para o par. Sen intervención no deseño da unidade de potencia e unha potente turbina, este parámetro non se pode aumentar. E dado que o vapor se expande bruscamente, libérase máis enerxía da combustión do HTS.

En terceiro lugar, debido á pulverización de auga, o combustible non se sobrecalienta e a detonación non se forma no motor. Isto permite o uso de gasolina máis económica cun número de octanos inferior.

En cuarto lugar, debido aos factores enumerados anteriormente, o condutor pode non presionar o pedal do gas tan activamente para facer o coche máis dinámico. Isto conséguese pulverizando líquido no motor de combustión interna. A pesar do aumento da potencia, o consumo de combustible non aumenta. Nalgúns casos, cun modo de condución idéntico, a gula do motor redúcese ao 20 por cento.

En realidade, este desenvolvemento ten adversarios. Os conceptos erróneos máis comúns sobre a inxección de auga son:

1. E o martelo de auga? Non se pode negar que cando a auga entra nos cilindros, o motor experimenta un martelo de auga. Dado que a auga ten unha densidade decente cando o pistón está en compresión, non pode alcanzar o punto morto superior (depende da cantidade de auga), pero o cigüeñal segue xirando. Este proceso pode dobrar as bielas, romper as chaves, etc. De feito, a inxección de auga é tan pequena que o golpe de compresión non se ve afectado.
2. O metal oxidarase co paso do tempo en contacto coa auga. Isto non ocorrerá con este sistema, porque a temperatura nos cilindros dun motor en marcha supera os 1000 graos. A auga convértese nun estado vaporoso a 100 graos. Así, durante o funcionamento do sistema, non hai auga no motor, senón só vapor superquentado. Por certo, cando o combustible arde, tamén hai unha pequena cantidade de vapor nos gases de escape. Unha proba parcial diso é a auga que sae do tubo de escape (descríbense outras razóns para o seu aspecto aquí).
3. Cando aparece auga no aceite, a graxa emulsifícase. Unha vez máis, a cantidade de auga pulverizada é tan pequena que simplemente non pode entrar no cárter. Inmediatamente convértese nun gas que se elimina xunto co escape.
4. O vapor quente destrúe a película de aceite, facendo que a unidade de potencia colla a cuña. De feito, o vapor ou a auga non disolven o aceite. O disolvente máis real é só a gasolina, pero ao mesmo tempo a película de aceite permanece durante centos de miles de quilómetros.

Vexamos como funciona o dispositivo para pulverizar auga no motor.

Como funciona o sistema de inxección de auga

Nas modernas unidades de potencia equipadas con este sistema pódense instalar diferentes tipos de kits. Nun dos casos, úsase unha soa boquilla situada na entrada do colector de admisión antes da bifurcación. Outra modificación utiliza varios inxectores do tipo inxección distribuída.

O xeito máis sinxelo de montar este sistema é instalar un depósito de auga separado no que se colocará a bomba eléctrica. Conéctase un tubo a través do cal se subministrará líquido ao pulverizador. Cando o motor alcanza a temperatura desexada (descríbese a temperatura de funcionamento do motor de combustión interna noutro artigo), o condutor comeza a pulverizar para crear unha néboa húmida no colector de admisión.

A instalación máis sinxela pode incluso instalarse nun motor de carburador. Pero ao mesmo tempo, non se pode prescindir dunha modernización do tracto de admisión. Neste caso, o sistema está controlado dende o habitáculo polo condutor.

Nas versións máis avanzadas, que se poden atopar nas tendas de sintonización automática, a configuración do modo de pulverización fornécea un microprocesador separado ou o seu funcionamento está asociado a sinais procedentes da ECU. Neste caso, necesitará empregar os servizos dun electricista para instalar o sistema.

O dispositivo dos modernos sistemas de pulverización inclúe os seguintes elementos:

• Bomba eléctrica con presión de ata 10 bar;
• Unha ou máis boquillas para pulverizar auga (o seu número depende do dispositivo de todo o sistema e do principio de distribución do fluxo húmido sobre os cilindros);
• O controlador é un microprocesador que controla o tempo e a cantidade de inxección de auga. Conéctase unha bomba. Grazas a este elemento, asegúrase unha dosificación constante de alta precisión. Os algoritmos incorporados nalgúns microprocesadores permiten ao sistema axustarse automaticamente aos diferentes modos de funcionamento da unidade de potencia;
• Un depósito para que o líquido se pulverice no colector;
• Sensor de nivel situado neste tanque;
• Mangueras da lonxitude correcta e accesorios adecuados.

O sistema funciona segundo este principio. O controlador de inxección recibe sinais do sensor de fluxo de aire (lea máis información sobre o seu funcionamento e mal funcionamento aquí). De acordo con estes datos, utilizando os algoritmos adecuados, o microprocesador calcula o tempo e a cantidade de líquido pulverizado. Dependendo da modificación do sistema, a boquilla pode facerse simplemente en forma de funda cun atomizador moi fino.

A maioría dos sistemas modernos simplemente dan un sinal para acender / apagar a bomba. Nos kits máis caros hai unha válvula especial que cambia a dosificación, pero na maioría dos casos non funciona correctamente. Basicamente, o controlador dispárase cando o motor alcanza as 3000 rpm. e máis. Antes de instalar tal instalación no seu coche, ten que ter en conta que a maioría dos fabricantes advirten sobre o funcionamento incorrecto do sistema nalgúns automóbiles. Ninguén proporcionará unha lista detallada, xa que todo depende dos parámetros individuais da unidade de potencia.

Aínda que a función principal da inxección de auga é aumentar a potencia do motor, úsase principalmente só como intercooler para arrefriar o fluxo de aire procedente dunha turbina candente.

Ademais de aumentar a potencia do motor, moitos están seguros de que a inxección tamén limpa a cavidade de traballo do cilindro e o tracto de escape. Algúns cren que a presenza de vapor no escape crea unha reacción química que neutraliza algunhas das substancias tóxicas, pero neste caso, o coche non necesitará un elemento como un catalizador para automóbiles ou un complexo sistema AdBlue, do que podes ler . aquí.

O bombeo de auga ten efecto só a altas velocidades do motor (debe estar ben quentado e o fluxo de aire debe ser rápido para que a humidade entre inmediatamente nos cilindros), e en maior medida nas unidades de potencia turboalimentadas. Este proceso proporciona un par adicional e un pequeno aumento de potencia.

Se o motor é de aspiración natural, non se fará significativamente máis potente, pero definitivamente non sufrirá detonación. Para un motor de combustión interna turboalimentado, unha inxección de auga instalada diante do sobrealimentador aumentará a eficiencia ao reducir a temperatura do aire entrante. E para un efecto aínda maior nun sistema deste tipo, úsase a mestura mencionada anteriormente de auga e metanol nunha proporción de 50x50.

Vantaxes e inconvenientes

Así, o sistema de inxección de auga permítelle:

• Temperatura do aire de entrada;
• Proporcionar refrixeración adicional dos elementos da cámara de combustión;
• Se se usa gasolina de baixa calidade (baixo octanaje), a pulverización de auga aumenta a resistencia de detonación do motor;
• Usar o mesmo modo de condución reduce o consumo de combustible. Isto significa que coa mesma dinámica, o coche emite menos contaminantes (por suposto, non é tan eficiente que o coche poida prescindir dun catalizador e doutros sistemas para neutralizar os gases tóxicos);
• Non só para aumentar a potencia, senón que tamén fai que o motor xire cun par aumentado nun 25-30 por cento;
• Limpar ata certo punto os elementos do sistema de admisión e escape do motor;
• Mellorar a resposta do acelerador e a resposta do pedal;
• Levar a turbina á presión de funcionamento a menor velocidade do motor.

A pesar de tantas características útiles, a inxección de auga non é desexable para os vehículos convencionais e hai varias boas razóns polas que os fabricantes de vehículos non a están a implementar nos vehículos de produción. A maioría deles débese a que o sistema ten unha orixe deportiva. No mundo do automobilismo, a economía de combustible pasa por alto. Ás veces o consumo de combustible alcanza os 20 litros por cen. Isto débese a que o motor a miúdo leva a velocidade máxima e o condutor presiona case constantemente o gas ata que para. Só neste modo, o efecto da inxección é perceptible.

Aquí tes as principais desvantaxes do sistema:

• Dado que a instalación estaba destinada principalmente a mellorar o rendemento dos coches deportivos, este desenvolvemento só é efectivo á máxima potencia. En canto o motor alcanza este nivel, o controlador resolve este momento e inxecta auga. Por este motivo, para que a instalación funcione de forma eficaz, o vehículo debe funcionar en modo deportivo. A baixas revolucións, o motor pode estar máis "meditado".
• A inxección de auga lévase a cabo con certo atraso. En primeiro lugar, o motor entra no modo de potencia, o algoritmo correspondente actívase no microprocesador e envíase un sinal á bomba para acendelo. A bomba eléctrica comeza a bombear líquido na liña e só despois a boquilla comeza a pulverizala. Dependendo da modificación do sistema, todo isto pode levar aproximadamente un milisegundo. Se o coche circula en modo silencioso, a pulverización non terá ningún efecto.
• Nas versións cunha boquilla, é imposible controlar a cantidade de humidade que entra nun cilindro en particular. Por esta razón, a pesar dunha boa teoría, a práctica a miúdo mostra un funcionamento inestable do motor, incluso con acelerador completamente aberto. Isto débese ás diferentes condicións de temperatura nas "macetas" individuais.
• No inverno, o sistema precisa repostar non só con auga, senón con metanol. Só neste caso, incluso con tempo frío, o líquido subministrarase libremente ao colector.
• Para a seguridade do motor, a auga inxectada debe destilarse, e isto supón un desperdicio adicional. Se usa auga da billa normal, moi pronto acumularanse depósitos de cal nas paredes das superficies de contacto (como a escala nunha chaleira). A presenza de partículas sólidas estrañas no motor está chea dunha avaría temperá da unidade. Por este motivo, debe empregarse o destilado. En comparación coa economía de combustible insignificante (un coche común non está destinado a un funcionamento constante en modo deportivo e a lexislación prohibe isto na vía pública), a instalación en si mesma, o seu mantemento e o uso de destilado (e no inverno: unha mestura de auga e metanol) é economicamente inxustificado ...

En verdade, algunhas das deficiencias pódense remediar. Por exemplo, para que a unidade de potencia funcione de forma estable a rpm altas ou a carga máxima a rpm baixa, pódese instalar un sistema de inxección de auga distribuído. Neste caso, instalaranse os inxectores, un por cada colector de admisión, como nun sistema de combustible idéntico.

Non obstante, o prezo dunha instalación deste tipo aumenta significativamente e non só por mor de elementos adicionais. O feito é que a inxección de humidade só ten sentido no caso dunha corrente de aire en movemento. Cando a válvula de admisión (ou varias no caso dalgunhas modificacións do motor) está pechada, e isto ocorre durante tres ciclos, o aire no tubo está inmóbil.

Para evitar que a auga flúa en van cara ao colector (o sistema non prevé a eliminación do exceso de humidade que se acumula nas paredes do colector), o controlador debe determinar en que momento e que boquilla en particular debería entrar en funcionamento. Esta complexa configuración require hardware caro. En comparación co insignificante aumento de potencia dun coche estándar, ese gasto non está xustificado.

Por suposto, é cousa de todos instalar tal sistema no seu coche ou non. Consideramos as vantaxes e desvantaxes de tal deseño. Ademais, suxerimos ver unha detallada videoconferencia sobre como funciona a inxección de auga:

Teoría do motor de combustión interna: inxección de auga no tracto de admisión

Preguntas e respostas:

Que é a inxección de metanol? Esta é a inxección dunha pequena cantidade de auga ou metanol nun motor en marcha. Isto aumenta a resistencia á detonación do combustible pobre, reduce a emisión de substancias nocivas, aumenta o par e potencia do motor de combustión interna.

Para que serve a inxección de auga metanol? A inxección de metanol arrefría o aire atraído polo motor e reduce a probabilidade de detonar o motor. Isto aumenta a eficiencia do motor debido á alta capacidade calorífica da auga.

Como funciona o sistema Vodomethanol? Depende da modificación do sistema. O máis eficiente está sincronizado cos inxectores de combustible. Dependendo da súa carga, inxéctase auga metanol.

Para que serve o vodometanol? Esta substancia utilizouse na Unión Soviética en motores de avións antes da chegada dos motores a reacción. A auga metanol reduciu a detonación no motor de combustión interna e fixo a combustión do HTS suave.