Впрыск воды в двигатель: система, принцип работы

Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

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

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

Как это работает?

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

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

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

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

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

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

С чего все началось?

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

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

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

На фото: Messerschmitt Bf-109

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

На каких автомобилях применялось?

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

Читайте также:
Shell Helix Ultra 0W30: характеристики моторного масла

На фото: Oldsmobile F-85 Jetfire Hardtop Coupe 1963

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

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

На фото: Renault RE40 ‘1983

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

Впрыск воды, наши дни

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

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

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

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

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

Можно ли поставить такую систему себе на машину?

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:
Поршень двигателя: конструкция, устройство, ход поршней ДВС

Как сделать систему впрыска воды в двигатель

Система впрыска воды в двигатель — один из самых доступных элементов тюнинга автомобиля, позволяющих повысить мощность мотора. Это еще и одновременно улучшает показатели экономичности. Внедрение такой системы не предусматривает серьезного вмешательства в конструкцию автомобиля, поэтому может быть произведено своими руками.

Что это

Впрыск воды в ДВС — идея, пришедшая в автомобильную отрасль из авиастроения. Еще во времена Второй Мировой войны американские и немецкие инженеры использовали впрыск смеси воды и метанола в двигатели истребителей. Тем самым повышается мощность моторов в режиме форсажа. Развитие этой идеи было похоронено после наступления эпохи турбореактивных двигателей.

В 80-е годы XX столетия технология вернулась, но уже в автоспорте. Впрыск воды начал использоваться для повышения отдачи двигателей гоночных болидов Формулы-1, а позднее в гонках на выносливость Ле-Ман и в раллийной серии. Однако неизменно конструкция запрещалась организаторами чемпионатов. Максимального распространения идея впрыска воды в мотор достигла в мире дрэг-рейсинга, где не было серьезного контроля со стороны организаторов гонок.

С этого момента впрыск воды в цилиндры поршневых ДВС стал одним из элементов автотюнинга. Такое положение не изменило даже появление интеркулеров, которые более эффективны, чем системы впрыска воды в двигатель. Последние до сих пор остаются популярны из-за своей дешевизны, неприхотливости и легкости установки. Однако используют их, как правило, на высокофорсированных двигателях, особенно оснащенных турбиной.

Принцип работы

Принцип работы впрыска в мотор основан на работе отдельной форсунки, через которую во впускной коллектор мотора впрыскивается вода. В итоге топливно-воздушная смесь (ТВС) состоит не только из бензина и воздуха, но и воды. Так как она обладает большей теплоемкостью, то температура в цилиндрах мотора снижается, а температура взвеси — повышается. Такая смесь обладает большей плотностью и весом, что позволяет тратить меньшие ресурсы на сжатие.

В результате повышается КПД и отдача мотора: увеличивается мощность (до 20 %), повышается крутящий момент, уменьшается детонация. Одновременно из-за использования воды снижается концентрация вредных веществ в выхлопе автомобиля.

Есть у системы впрыска воды в топливо и свои недостатки.

  1. Почти ни одна система впрыска воды в двигатель не позволяет добиться равномерного распределения жидкости. Один или несколько цилиндров получают меньший объем воды, в результате работая на обедненной смеси. В результате могут наблюдаться нестабильность работы движка и снижение скорости разгона при полностью открытой дроссельной заслонке. Решить такую проблему может использование индивидуальной форсунки для каждого цилиндра мотора. Однако такая система получается слишком дорогостоящей.
  2. Для использования подходит исключительно дистиллированная вода — обычная водопроводная не пригодна. Использование обычной воды приводит к образованию солевых отложений, что снижает эффективность движка и может способствовать его поломке.
  3. Еще один недостаток системы — трудность использования в российских условиях. Вода элементарно замерзает при отрицательных температурах. Поэтому в отечественных условиях чаще используется вода в сочетании со спиртовыми добавками, однако при низких отрицательных температурах не помогают и они. В этом случае приходится демонтировать систему с автомобиля.

Как сделать своими руками

В продаже имеются готовые установочные комплекты впрыска воды в двигатель. Однако их стоимость может составлять несколько сотен тысяч рублей. Поэтому многие автовладельцы предпочитают собирать и устанавливать самодельные системы.

Для изготовления впрыска воды в двигатель автовладельцу понадобятся:

  • электронасос на 12 В;
  • форсунка (жиклер) для распыления;
  • емкость для хранения воды — подойдет стандартный бачок для омывающей жидкости;
  • солевой фильтр, устанавливаемый на бачок;
  • магистрали перемещения воды — подойдут обычные медицинские трубки от капельницы, для переливания крови и т. д.

Схема установки системы впрыска воды выглядит следующим образом.

  1. Бачок устанавливается в моторный отсек в любое свободное место, подходящее по габаритам. На выходе из бачка устанавливается солевой фильтр, который предотвратит загрязнение двигателя солевыми отложениями.
  2. В салоне автомобиля размещается электронасос на 12 вольт, который обеспечит непрерывную работу системы подачи воды.
  3. Форсунка устанавливается во впускной коллектор за инжектором. По размеру форсунки подбирается трубка для подачи воды.
  4. Система подводится ко впускному коллектору. В нем делаются отверстия, которые затем нужно герметизировать.

У заводских комплексов подачи воды за объем поступающей жидкости отвечает электронный блок управления. В самодельных устройствах приходится экспериментировать, чтобы добиться необходимого дозирования. Регуляторами объема поступающей воды выступают трубка и форсунка — именно от их размеров зависят дозы воды, поступающие в цилиндры. Поэтому трубки и форсунки подбираются экспериментальным путем.

В идеале соотношения воды и бензина должно быть 1 к 10 — именно при таком соотношении достигается наибольшая отдача системы. При превышении дозы воды можно схватить гидроудар цилиндров мотора. Поэтому при настройке системы нужно начинать с минимально возможных объемов воды, постепенно повышая дозировку. Как уже говорилось, регулирование объемов достигается увеличением размеров форсунки и магистралей подачи воды.

Существует разница в подходах при монтировании системы на карбюраторные и инжекторные автомобили. Установить систему на автомобиль с карбюраторным впрыском достаточно просто — здесь можно не использовать форсунку. Ее заменяет игла от обычного медицинского шприца, устанавливаемая в трубку, ведущую от электронасоса. Иглой делается прокол в трубке регулятора опережения зажигания, после чего игла закрепляется с помощью герметика.

Однако такая схема не позволяет добиться эффективного впрыска воды — ее дисперсионные качества недостаточно высоки, что снижает эффективность использования всей системы. Поэтому многими специалистами подобный способ отвергается.

Советы по использованию

Можно дать несколько рекомендаций, соблюдение которых позволит повысить эффективность использования системы впрыска воды в двигатель.

  1. Повысить отдачу системы поможет использование не просто дистиллированной воды, а ее смеси со спиртом в соотношении 50 на 50. Метанол сгорает медленнее, чем бензин, что более плавно повышает давление в цилиндрах мотора. В результате происходит существенный рост крутящего момента.
  2. Особого смысла в установке системы на обычные «атмосферники» нет. Впрыск воды в двигатель повышает КПД форсированных двигателей, особенно велика отдача на турбированных моторах. Установка системы впрыска воды на обычный атмосферный движок лишь позволит снизить детонации топливно-воздушной смеси, ждать прилива мощности и крутящего момента в таком случае не приходится.
  3. При установке системы необходимо добиться наилучшего распыления, так как наибольшей эффективностью обладает мелкодисперсная смесь. Поэтому нужно использовать мощный насос и качественный распылитель.
Читайте также:
Стабилизатор поперечной устойчивости Рено Сандеро: стойка и втулка стабилизатора

Изготовить систему подачи воды в двигатель достаточно просто. Гораздо сложнее настроить объемы воды, чтобы они не повредили мотору и в то же время давали необходимый эффект. Если есть сомнения, что удастся точно отрегулировать дозы поступающей в цилиндры воды, то лучше приобрести заводской комплект со встроенным блоком управления.

Система впрыска воды как способ повышения мощности двигателя

При упоминании о системе впрыска воды многие скептически ухмыляются, поскольку совершенно не понимают, как обычная вода может положительно влиять на мощность силовой установки.

Всем прекрасно известны последствия гидроудара, когда при проезде через лужу или водную преграду большой объём жидкости проникает во впускной тракт, где пытается сжать рабочий поршень, тем самым провоцируя разрушение всей шатунно-поршневой группы.

Но под впрыском следует понимать точечное добавление специальной смеси, которая подаётся внутрь камеры сгорания. И она способна положительно повлиять на мощность. Так утверждают специалисты. Необходимо разобраться в этом вопросе, понять принцип работы технологии, изучить её сильные и слабые стороны, а также учесть перспективы её внедрения.

Принцип работы

Более сотни лет лучшие инженерные умы работают над тем, чтобы увеличить отдачу от двигателя. Сначала они действовали по предельно простому принципу. Мощность достигалась путём увеличения объёмов двигателя и количества цилиндров. Но это было экономически нецелесообразно. Потребовалось искать новые пути повышения отдачи от ДВС, не требующие увеличения размеров или веса самого двигателя.

В результате появились турбонагнетатели, компрессоры, разные системы непосредственного и распределённого впрыска, регулируемые фазы, обновлённые цилиндропоршневые группы и многое другое. Сравнительно недавно в паре с ДВС начали работать электродвигатели, которые сумели ещё добавить мощности. И многие были уверены, что повышать отдачу уже некуда. Предел достигнут.

Но тут вспомнили о водяном впрыске или о системе впрыска воды в двигатель. Чаще всего её применяют на двигателях высокофорсированного типа с целью улучшить их основные характеристики. Тут хочется понять, как именно она работает и за счёт чего происходит прирост мощности двигателя.

Выделяют несколько разных систем впрыска, отличия между которыми заключаются преимущественно в местах размещения. Для впрыска воды на впускном коллекторе устанавливается дополнительная специальная форсунка. Именно она отвечает за подачу во впускной тракт двигателя специальной смеси, состоящей из воды и метана. Она перемешивается с топливовоздушной смесью, идущей непосредственно в камеру сгорания. То есть не совсем справедливо называть систему водяным впрыском, но это звучит куда интереснее и интригующе.

Также следует понять, почему используется именно такая смесь, то есть вода и спирт. Подобная жидкость отличается способностью замерзать при более низких температурах, нежели обычная вода. Плюс комбинация спирта и воды получает лучшие свойства рассеивания, что позволяет создавать равномерные смеси и уменьшать текущую температуру в зоне впускного коллектора.

Форсунка подаёт мелкодисперсные капли, тем самым происходит охлаждение жидкости, дающее возможность увеличивать степень сжатия и уменьшать скорость горения внутри цилиндров. Отсюда следует ещё одно преимущество в виде уменьшения рисков детонации.

Дополнительно стоит отметить влияние фактора снижения температуры при горении топлива и воды на химические процессы, протекающие внутри камеры сгорания. На выходе получается меньшая концентрация вредных выбросов и углекислого газа.

Но не стоит думать, что система обладает исключительно одними достоинствами. Ничего идеального не существует. И в случае с водяным впрыском нашлись свои минусы.

  • Отработавший газ характеризуется увеличенной концентрацией углеводородов, которые не успевают сгорать. Это в некоторой степени влияет на повышение расхода горючего;
  • При движении на небольшой скорости или в момент, когда дроссельная заслонка открыта полностью, двигатели, работающие на такой смеси, могут вести себя нестабильно;
  • Жидкость зачастую неравномерно распределяется по цилиндрам. В итоге в некоторых из них оказывается обеднённая топливо-водяная смесь. Для решения такой проблемы можно использовать индивидуальные форсунки под каждый цилиндр, которые будут управляться через ЭБУ;
  • Система с водяным впрыском допускает использование исключительно дистиллированной воды. Если взять обычную воду, то находящиеся в ней примеси начнут создавать нагар в камере сгорания, что приведёт к заметному снижению моторесурса.

Последний аргумент заслуживает особого внимания. Да, первое время при работе на обычной воде никаких существенных изменений вы не заметите. Но со временем образуется большое количество отложений, словно накипь внутри чайника. То есть именно такое можно увидеть внутри цилиндров своего двигателя, если не заливать очищенную дистиллированную воду.

Начало развития технологии

Наверняка многим интересно, кто придумал добавление в двигатель воды, и на что вообще рассчитывали авторы этой технологии.

В мировой практике первым, кто использовал систему впрыска воды, стал инженер из Венгрии с трудно произносимой фамилией Бснки. Произошло это ещё в самом начале прошлого века, то есть около 100 лет назад.

Прошло ещё несколько лет, и уже английский профессор по фамилии Хопкинсон создал экспериментальную системы, которая за счёт впрыска воды позволяли повысить производительность работы двигателей промышленного назначения.

Хотя главным светлым умом считается Риккардо, который в своё время создал одноимённый бренд, и занимался изготовлением комплектующих для авто. Он провёл огромное число исследований, получил несколько патентов и подробно описал все методы и испытания с двигателями, оснащёнными системами впрыска воды.

Проведённые исследования и эксперименты позволили в итоге Риккардо создать двигатель с такой необычной системой, где применялась смесь из метана и воды. В результате характеристики мотора увеличились практически в 2 раза. Его разработку начали активно использовать в условиях идущей на тот момент Второй мировой. Изначально технологию приняли на вооружение в авиации, где пытались любыми способами увеличить скорость и высоту самолётов, чего обычные поршневые двигатели не могли дать в полной мере. Но и их в конце войны заменили на более совершенные реактивные установки.

Читайте также:
Технические характеристики двигателя: основные характеристики ДВС, сравнение параметров

Немецкие военно-воздушные силы с 1942 года начали активно использовать свой новый истребитель D9, который получил систему впрыска на основе воды и метана, позволяющую при форсаже добавить мощности и скорости. Похожие разработки применялись и на других двигателях, включая моторы от BMW и Daimler, которые в то время ещё не были известными на весь мир автопроизводителями.

Во время войны на немецкой авиации активно применяли систему турбонаддува, а потому водяной впрыск стал чем-то вроде интеркулера. Смесь попадала во впускной тракт авиамотора, где перемешивалась с топливом и проникала внутрь камеры сгорания. Когда образовавшаяся смесь контактировала с горячими стенками цилиндров, вода становилась паром. Расширение позволяло создать внутри цилиндра избыточное давление, а за счет предварительного охлаждения топлива на впуске повышался объём смеси в цилиндре. Всё это обеспечивало высокоэффективное сгорание.

Подобное нововведение позволяло повышать мощность примерно на 20-30% от номинальной, но такой эффект носил кратковременный характер. Хотя и такого дополнительного преимущества хватало, чтобы быстрее набирать высоту и развивать лучшую максимальную скорость.

Но противоположная сторона не стояла на месте. У немцев быстро появились конкуренты в лице американских бомбардировщиков и истребителей, на которых были установлены аналоги немецкой системы впрыска метановодяной смеси. В СССР также пытались создать нечто подобное, но попытки не увенчались успехом. В 1943 году удалось построить 5 самолётов на базе ИЛ-2, которые оснастили моторами с инновационной системой водяного впрыска. Но испытания наглядно показали, что ставить такие двигатели на поток слишком дорого. Плюс они требовали очень сложной настройки. А в условиях военного времени такой возможности попросту не было.

Применение на автомобилях

К концу войны в авиации практически все перешли на реактивные двигатели, что позволило отказаться от поршневых силовых агрегатов. То есть необходимости в разработке различных способов форсировки уже не было.

Но над системой впрыска воды в двигатели начали активно работать автопроизводители. Первопроходцем в этом интересном и достаточно перспективном на тот момент сегменте оказался американский автогигант General Motors. Компания применила водяной впрыск на своём серийном автомобиле F-85 Jetfire, выпускаемом под брендом Oldsmobile. Технология нужна была, чтобы повысить устойчивость к детонации их турбоированного силового агрегата.

Также о полезных свойствах воды и метана вспомнили в Европе. Первыми оказались инженеры из компании Saab. Водометаноловая смесь достаточно активно и долго использовалась в производстве автомобиля 99 Turbo S. Жизненный цикл модели продлился до начала 80х годов. Но когда появились более современные и эффективные интеркулеры, от систем в автопроизводстве фактически полностью отказались. Её перестали использовать на серийных машинах.

Но не всё так плохо для впрыска воды. Появились представители автоспорта, где идея с использованием воды и метана показалась крайне интересной, перспективной и многообещающей.

Знаковым стал 1983 год. Именно тогда на болидах команд Ferrari и Renault были установлены системы водяного впрыска. В итоге итальянская конюшня завоевала первое место среди конструкторов, набрав командой набольшее количество очков. На машинах были предусмотрены специальные баки. Их объём составлял 12 литров. В них заливалась специальная смесь, состоящая из спирта и воды. Дополнительно присутствовали водяные насосы и регуляторы давления.

Вскоре руководство Формулы 1 сочло такие системы нарушением правил и равенства команд, в результате чего в регламент внесли пункт о запрете применения подобного оборудования.

В середине 90-х попытки внедрения водяного впрыска предпринимались в гоночных сериях Ле-Ман и WRC. Но практически сразу руководство запретило их использование.

Зато огромную популярность разработка завоевала среди участников популярных в США гонок на четверть мили. Мощные драгстеры, имеющие механические нагнетатели в своей конструкции, остро нуждались в эффективном охлаждении. На то время интеркулеры не получили ещё должного распространения. В результате некоторым умным людям пришла в голову мысль об использовании смеси спирта с водой, которая впрыскивается в силовой агрегат.

Результатом внедрения системы стало появление на арене суперкара на базе Porsche 911, за доработку которого отвечала компания 9FF. В 2005 году они поставили уникальный на то время рекорд скорости. Машину удалось разогнать до 388 километров в час. Это стало лучшим достижением для автомобиля, который официально может передвигаться по дорогам общего пользования. В основе лежал оппозитный 6-цилиндровый двигатель, оснащённый парой турбокомпрессоров. Также здесь присутствовал обычный интеркулер, но в паре с ним функционировал водяной впрыск.

Система впрыска в наше время

Интересно теперь узнать, как обстоят дела с водяным впрыском в настоящее время. После 2005 года особого интереса к системе никто не проявлял. Но, как и ранее, требовалось лишь немного времени, чтобы кто-то вновь вспомнил про воду с метаном.

И это оказалась компания BMW. Причём они использовали впрыск не для увеличения мощности, как это происходило ранее, а для уменьшения уровня потребления топлива.

Первопроходцем стал автомобиль BMW M4, использующийся в качестве машины безопасности в рамках мотогонок серии MotoGP. На его двигателе использовалась обычная форсунка. Она подавала жидкость в коллектор. Но у баварцев был ещё и другой опытный мотор с 3 цилиндрами, турбиной и рабочим объёмом 1,5 литра. Здесь применялась более продвинутая технология.

Смешивание воды с горючим происходило за счёт работы насоса высокого давления производства Bosch, который включался в работу только тогда, когда обороты мотора превышали отметку в 4 тысячи единиц. Смесь топлива и воды с метаном, двигаясь через форсунку, проникала внутрь камеры сгорания. Это позволило повысить мощность от начальной 201 л.с. до 215 лошадок. Параллельно увеличилась устойчивость к детонации, что дало возможность использовать степень сжатия на 9,5 к 1, а уже 11,0 к 1. Инженеры отметили также общее улучшение отдачи при работе мотора на низких и средних оборотах.

Читайте также:
Пневматическая подвеска: плюсы и минусы пневмоподвески автомобиля, схема, управление и устройство

Водяной бак на машине, оснащённый подогревом, имел объём 7 литров. В стандартных условиях расход смеси воды и спирта составлял 1,5 литра на каждые 100 километров пути. Потому водителю требовалось заправляться через 500 км.

Но инженеры BMW не были бы собой, если бы не придумали выход из ситуации. Они учли, что во время работы системы кондиционирования в автомобиле образуется достаточно большое количество конденсата. Эту жидкость они заставили сливаться в бак. Так удалось сэкономить около 8% топлива на 100 километров при движении автомобиля в условиях смешанного цикла. В теории такая система может идеально работать с гибридными приводами. Но в баварском автоконцерне пока на этот счёт ничего не говорят.

Двигатели, оснащённые системой водометанового впрыска, запускают в серийное производство. Причём автомобили с такими силовыми установками будут поставлять в Россию. Большинство плюсом появления подобных систем заключается в том, что моторы станут менее требовательными к качеству топлива. Если быть точнее, то к его октановому числу. То есть для BMW будет вполне достаточно заправлять автомобиль неплохим АИ95.

Возможность установки системы на автомобиль

Автомобилистов интересует вопрос относительно возможности установки системы впрыска воды с метаном в двигатель своими руками. Возможность такая есть.

Существует множество самодельных схем по реализации водяной системы впрыска, где в ход идут такие приспособления как медицинские шприцы, капельницы и прочие фактически подручные средства. Их монтируют во впускной коллектор, располагая за заслонкой дросселя. Но самое интересное здесь то, что системы оказываются вполне рабочими и достаточно эффективными.

В итоге автовладелец получает некоторый прирост мощности и увеличение крутящего момента. Но за всеми этими преимуществами не стоит забывать о существовании одного весомого недостатка. Заключается он в том, что самодельные системы попросту заставляют заливать воду в больших объёмах внутрь коллектора. Жидкость при этом не распыляется. В итоге взвесь происходит неравномерное распределение по цилиндрам. То есть в одних цилиндрах будет смесь обеднённая, в других нормальная. А это прямой путь к неравномерной работе всего двигателя. Если количество воды превысит критические отметки, гидроудара будет практически не избежать.

Если вы готовы потратить на модернизацию больше денег, тогда есть смысл обратиться в специализированные тюнинг-ателье. Здесь продаются комплекты, куда входят:

  • бачок для смеси воды со спиртом;
  • насос высокого давления (выдаёт от 5 до 10 бар);
  • электронный блок управления, отвечающий за работу насоса;
  • форсунки для впрыска жидкости.

Наиболее дорогостоящие системы предусматривают использование регулирующего клапана. Он контролирует давление и следит за объёмами воды, которые поступают в мотор.

Такая система работает по достаточно простому принципу. Блок управления подключается к автомобильному датчику, который отвечает на расход воздуха силового агрегата. Блок считывает и анализирует полученные параметры, определяет оптимальное количество воды и подаёт её путём передачи соответствующей команды исполнительному устройству. В данном случае это насос высокого давления.

Хотя система кажется предельно простой, не стоит забывать о некоторых возникающих сложностях. Водяной впрыск будет осуществляться только в условиях определённого режима работы силовой установкой. Зачастую такие системы функционируют, когда обороты двигателя преодолевают отметку в 3000 оборотов в минуту. Также дополнительное оборудование практически не будет контролировать подачу смеси воды со спиртом. Она только даёт команды, чтобы насос высокого давления включался или выключался. Единственным ограничителем количества поступающей воды становится только форсунка. Потому к её выбору следует подходить предельно внимательно.

Есть ещё один немаловажный момент. Пока управляющий блок передаёт команду насосу за включение, пока насос запустится и начнёт перекачивать жидкость, наблюдается определённая задержка по времени между отправкой сигнала на впрыск и непосредственно самим впрыском. От этого страдает вся система, поскольку снижается эффективность её работы на двигателе.

В итоге мнения относительно форсировки путём использования водяной смеси с метаном расходятся. Но можно сказать, что в настоящее время это достаточно дорогостоящее удовольствие, которое выглядит необычно и многих автомобилистов попросту пугает даже одним своим названием. Люди не могут понять, как это вода может повышать мощность.

Как вы поняли из всего рассмотренного ранее, система действительно работает и приносит определённые плоды. Но предела совершенству нет. Пока подобное форсирование воспринимают как некую экзотику, имеющую множество подводных камней и вопросов, остающихся без ответа.

Удастся ли как-то повысить эффективность, сделать систему доступнее и массово внедрить её в автопроизводство, говорить сложно. При нынешних альтернативных способах форсировки и повышения отдачи двигателей водяной впрыск не выглядит самым предпочтительным. Но ситуация может меняться с течением времени.

Нельзя исключать, что через несколько лет кто-то снова вспомнит про водяной впрыск, придумает новый способ применения системы и реализует её на своих автомобилях. И тогда все скажут, что вода действительно работает, и все захотят себе установить подобное решение. Но пока ситуация складывается не в пользу водяного впрыска.

Впрыск воды в двигатель: повышение мощности, миф или реальность

Всем привет! Автомобильная индустрия постоянно развивается и совершенствуется. При этом далеко не все слышали или знают что-то про впрыск воды в двигатель.

Да, всем известно, что существует система охлаждения, работающая практически на воде со специальными добавками. Существует и выхлопная система, в которой иногда бывает так, что вода капает из трубы. Но все же говорить о том, что в мотор специально подается вода с целью повышения эффективности его работоспособности, приходится. Как бы странно это ни звучало.

Но давайте рассмотрим этот вопрос более подробно. Узнаем, зачем и кто это делает, почему добавление пара или воды может давать какие-то преимущества, и как обстоят дела в современном автомобильном мире.

Как это работает

Имея в распоряжении дизельный или бензиновый мотор, традиционный инжекторный атмосферный или даже турбомотор, мало кому в голову придет намеренно подавать в цилиндры воды.

Читайте также:
Детали рулевой колонки: подшипник, крестовина, нижний кожух, вал, шестерня и демпфер

Скептики скажут, что подача в карбюратор или любой другой мотор воды приведет только к гидроудару.


Смотрите также

Механический нагнетатель воздуха для автомобиля: сделать своими руками

Но тут важно понимать один нюанс. Есть такое понятие как гидроудар, обусловленный попаданием большого количества жидкости в мотор через впускной тракт. Такое может происходить при проезде глубокой лужи. Но существуют системы, которые можно даже собрать своими руками на Ардуино или купить через Алиэкспресс, которые осуществляют небольшой впрыск специальной смеси. Подобные разработки получили более широкое применение именно в машинах повышенной мощности. Для обычных моторов внутреннего сгорания они вряд ли подойдут. А вот поставить на газотурбинный агрегат можно.

Водяной впрыск используется с целью повышения эффективности мотора и его характеристик. Получить дополнительную мощность можно разными способами, в зависимости от того, какая именно система будет использоваться.

Обычно на впускной коллектор устанавливается специальная форсунка. Говоря про воду, многие лукавят. По факту выполняется подача смеси из воды и метанола. Она перемешивается с топливовоздушной смесью.

Не все понимают, почему применяется сочетание воды и спирта. Эта смесь имеет достаточно низкую температуру замерзания. Плюс это сочетание позволяет получить жидкость с лучшим эффектом рассеивания. То есть можно создать равномерную смесь и параллельно снизить температуру на участке впускного коллектора. Мелкие капли охлаждают смесь, за счет этого повышается степень сжатия, снижается скорость сгорания смеси внутри цилиндров, параллельно снижая вероятность такого эффекта как детонация.

Дополнительно падение температурных показателей положительно воздействует на протекающие внутри камеры сгорания химические процессы, падает уровень вредных выбросов из выхлопной системы.

Классификация и устройство систем впрыска

Различия инжекторных механизмов определяются способом, применяемым для изготовления смеси бензина с воздухом.

Классификация в основном проводится по типу впрыска:

  • центральным впрыском;
  • распределительным;
  • непосредственным;
  • комбинированным.

Центральный впрыск (моновпрыск)

Эта система заменяет карбюратор, работает на одной форсунке. Моновпрыск почти не используется из-за несоответствия требованиям экологическим стандартам, встречается на очень старых машинах. Но эти механизмы простые и надежные благодаря расположению форсунки на месте с хорошим воздухообменом, в пускном коллекторе.

  • регулятор давления — предотвращает образование воздушных пробок, обеспечивает неизменное давление 0,1 Мпа;
  • форсунка – обеспечивает подачу бензина в коллектор;
  • дроссельная заслонка (механическая, электрическая) – регулирует подачу воздуха;
  • блок управления (память, микропроцессор) — содержит информацию, необходимую для инжекции;
  • датчики температуры, состояние коленвала, дроссельной заслонки.

Этот тип более современный и экологичный. Хотя, отличительной особенностью является лишь то, что в этой системе уже на каждый цилиндр приходится своя форсунка. Только монтируется она тоже в впускном коллекторе, только каждая в своем отдельном патрубке. Электронные системы контролируют дозировку топлива. Самые прогрессивные форсунки в этом плане принадлежат компании Bosch.

Бензин одновременно с воздухом подается прямо в камеры сгорания. Преимущество системы с непосредственным впрыском — точный расчет составляющих для топливосмеси. Процент экологически опасных выбросов снижается благодаря почти стопроцентному сгоранию топливосмеси.

Устройство механизма с непосредственной инжекцией:

  • насос, подающий бензин;
  • устройство, регулирующее давление;
  • рампа, оснащенная предохранительным клапаном;
  • датчик, отображающий параметры давления;
  • форсунки.
  • высокие требования к качественному составу топлива;
  • сложная для производителей конструкция;
  • необходимость в давлении от 5 МПа.

Зато инжекторные системы этого типа самые современные, перспективные.

Чтобы снизить количество выбросов и выполнить требования Евро-6, в Volkswagen была разработана комбинированная система инжекции, объединившая распределительную с непосредственной. Системы блоком управления активируются по очереди, ориентируясь на режим работы. Эта система питания самая перспективная с точки зрения экологической безопасности.

Комбинированное устройство состоит из:

  • насоса, подающего топливо;
  • деталей непосредственного механизма (форсунок, установленных в камеры сгорания, рампы, поддерживающей давление 20 Мпа);
  • элементов распределительной системы (форсунок, установленных в каналы коллектора, рампы низкого давления).

Обратная сторона

Помимо очевидных и рассмотренных преимуществ, у таких систем есть и свои недостатки.

Это далеко не идеальная система, что и отразилось во многом на ее активном применении.


Смотрите также

Подпятник для коврика авто: для чего нужен, как сделать своими руками

В результате работы образуются отработавшие газы. В них наблюдается повышенная концентрация углеводородов, которые не сгорают. Это негативно влияет на показатели расхода топлива. Если скорость маленькая, либо дроссельная заслонка открыта полностью, наблюдается нестабильная работа силового агрегата. К числу главных причин такого поведения относят неравномерное распределение находящихся в цилиндрах жидкостей. В некоторых цилиндрах обязательно будет появляться чрезмерно бедная смесь.

Эта проблема решается. Для этого можно поставить индивидуальную форсунку на каждый из цилиндров, которые будут находиться под управлением компьютера.

Важно понимать, что при добавлении смеси требуется использовать строго дистиллированную воду.

Если добавлять простую воду, непременно внутри камеры сгорания образуется нагар, ресурс снизится, мотор выйдет из строя раньше срока.

Впрыск воды в двигатель своими руками. Минусы, с которыми можно столкнуться


Каждый автомобилист задумывался, как сделать впрыск воды в двигатель своими руками? Этот показатель увеличивает мощность автомобиля, а также снижает расход топлива. Еще во время Второй мировой войны водители проделывали эту операцию, чтобы ехать быстрее с тяжелым грузом.
Впрыск воды в двигатель своими руками, как оказалось, сделать больше чем реально. Некоторые автомобилисты для такого усовершенствования покупают специальную установку, которая стоит около 2000 долларов. Но, дабы сэкономить средства, все можно проделать самому у себя в гараже.

Итак, какой же принцип работы впрыска воды в двигатель.

Ситуация в наше время

Не буду вдаваться в подробности, но скажу, что разработки водяной системы для повышения эффективности двигателя начались еще в начале 20 века, но наиболее широкое распространения получила во время Второй мировой. Система применялась для самолета и вертолета, участвующих в боевых действиях со стороны Германии и США.

Автомобиль Porsche 911, поставивший в 2005 году рекорд скорости среди машин, допущенных к эксплуатации по обычным дорогам, используя системы водяного впрыска разогнался до 388 километров в час. Затем про систему на некоторое время забыли, интерес к ней упал. Но в 2015 году специалисты из БМВ снова к ней вернулись. Только теперь агрегаты на газу (водометановой смеси) применялись с целью понизить расход топлива, а не увеличить мощность. Первой машиной оказался пейскар на базе BMW M4, который был частью мотогонок серии MotoGP.

Читайте также:
Карданчик рулевой колонки и рулевого вала

Специалисты из БМВ использовали несколько интересных идей. Одна из них заключалась в том, что при работе системы кондиционирования салона образующийся конденсат попадал в специальный бак. Так решалась проблема добычи воды для смеси. В итоге экономия бензина упала на 8% в сравнении с обычным двигателем.

Начало развития технологии

Наверняка многим интересно, кто придумал добавление в двигатель воды, и на что вообще рассчитывали авторы этой технологии.

В мировой практике первым, кто использовал систему впрыска воды, стал инженер из Венгрии с трудно произносимой фамилией Бснки. Произошло это ещё в самом начале прошлого века, то есть около 100 лет назад.

Прошло ещё несколько лет, и уже английский профессор по фамилии Хопкинсон создал экспериментальную системы, которая за счёт впрыска воды позволяли повысить производительность работы двигателей промышленного назначения.

Хотя главным светлым умом считается Риккардо, который в своё время создал одноимённый бренд, и занимался изготовлением комплектующих для авто. Он провёл огромное число исследований, получил несколько патентов и подробно описал все методы и испытания с двигателями, оснащёнными системами впрыска воды.

Проведённые исследования и эксперименты позволили в итоге Риккардо создать двигатель с такой необычной системой, где применялась смесь из метана и воды. В результате характеристики мотора увеличились практически в 2 раза. Его разработку начали активно использовать в условиях идущей на тот момент Второй мировой. Изначально технологию приняли на вооружение в авиации, где пытались любыми способами увеличить скорость и высоту самолётов, чего обычные поршневые двигатели не могли дать в полной мере. Но и их в конце войны заменили на более совершенные реактивные установки.

Немецкие военно-воздушные силы с 1942 года начали активно использовать свой новый истребитель D9, который получил систему впрыска на основе воды и метана, позволяющую при форсаже добавить мощности и скорости. Похожие разработки применялись и на других двигателях, включая моторы от BMW и Daimler, которые в то время ещё не были известными на весь мир автопроизводителями.

Во время войны на немецкой авиации активно применяли систему турбонаддува, а потому водяной впрыск стал чем-то вроде интеркулера. Смесь попадала во впускной тракт авиамотора, где перемешивалась с топливом и проникала внутрь камеры сгорания. Когда образовавшаяся смесь контактировала с горячими стенками цилиндров, вода становилась паром. Расширение позволяло создать внутри цилиндра избыточное давление, а за счет предварительного охлаждения топлива на впуске повышался объём смеси в цилиндре. Всё это обеспечивало высокоэффективное сгорание.

Подобное нововведение позволяло повышать мощность примерно на 20-30% от номинальной, но такой эффект носил кратковременный характер. Хотя и такого дополнительного преимущества хватало, чтобы быстрее набирать высоту и развивать лучшую максимальную скорость.

Но противоположная сторона не стояла на месте. У немцев быстро появились конкуренты в лице американских бомбардировщиков и истребителей, на которых были установлены аналоги немецкой системы впрыска метановодяной смеси. В СССР также пытались создать нечто подобное, но попытки не увенчались успехом. В 1943 году удалось построить 5 самолётов на базе ИЛ-2, которые оснастили моторами с инновационной системой водяного впрыска. Но испытания наглядно показали, что ставить такие двигатели на поток слишком дорого. Плюс они требовали очень сложной настройки. А в условиях военного времени такой возможности попросту не было.

Отзывы

Некоторые автомобилисты отзывались о ее работе достаточно лестно, указывая, что система действительно улучшает характеристики машины. Другие же водители вовсе говорили о том, что увеличение мощности, снижение температуры и прочие преимущества – это вовсе выдумка и ничего из этого не работает. Были и те, кто отмечал небольшой прирост параметров, но при этом говорилось о том, что за такую стоимость это слишком малая компенсация, а потому не стоит задумываться о ее установке. Специалисты также расходятся во мнениях на этот счет.

Впрыск воды в ДВС, форсирование двигателя внутреннего сгорания

Словосочетание «впрыск воды в цилиндры» звучит нелепо, ведь каждый автовладелец прекрасно знает, что попадание этой жидкости в двигатель грозит гидроударом и выходом из строя силового агрегата. Тем не менее такой вариант форсирования мотора с успехом применялся еще в первой половине прошлого века.

Правда, изначальной целью инженеров было не увеличение мощности ДВС, а борьба с детонацией топливно-воздушной смеси в цилиндрах.

  1. Эффект от присутствия воды в составе горючей смеси
  2. Краткий экскурс в историю
  3. Как работает система впрыска воды

Эффект от присутствия воды в составе горючей смеси

Как уже было сказано, первоначально впрыск воды применялся для борьбы с детонацией. Однако, как правило, использовался раствор воды и метилового спирта в различных пропорциях. Опытным путем было установлено, что оптимальное соотношение составляет 50/50. Сам по себе раствор играет роль антидетонационной добавки, а форсирование двигателя изначально было побочным эффектом, о котором узнали не сразу. Кроме того, вода является антиоксидантом и препятствует образованию углеродистых отложений в камерах сгорания.

Что же происходит в камерах сгорания при впрыске водного раствора метанола?

  1. Вода обладает высокой теплоемкостью, благодаря чему существенно снижается температура в цилиндрах ДВС.
  2. Поскольку более холодный воздух сжать намного легче, энергии во время такта сжатия затрачивается значительно меньше, т. е. повышается КПД двигателя.
  3. Помимо этого, появляется возможность загнать в цилиндры больше воздуха, а вода, испаряясь, создает дополнительное давление, повышая степень сжатия.
  4. Жидкость попадает в цилиндры в распыленном состоянии, и мгновенно обволакивается частицами бензина, в результате рабочая смесь становится более однородной, хорошо заполняет все доступное пространство, и сгорает более равномерно. Это обеспечивает дополнительный рост КПД и снижает вероятность детонации. Таким образом, мощность ДВС возрастает примерно на 10%.
Читайте также:
Аккумуляторы для автомобиля: устройство, параметры, назначение и описание АКБ для авто

Что касается метилового спирта, процесс его сгорания протекает с меньшей скоростью, чем у бензина, посему рост давления в цилиндрах протекает более плавно, и максимальное значение достигается позже. В результате увеличивается крутящий момент и мощность.

В идеальном случае наибольшее количество воды должно впрыскиваться на пике момента. Соотношение воды и воздуха должно находиться в пределах от 1/10 до 1/14. При меньшем количестве воздуха рабочая смесь будет сгорать не полностью, о чем просигнализируют «выстрелы» в глушителе, а при недостатке воды может возникнуть детонация.

Краткий экскурс в историю

Для автомобилей первой половины двадцатого века мощность двигателя внутреннего сгорания не имела решающего значения. В отличие от автоконструкторов, авиаинженеры боролись едва ли не за каждую лошадиную силу. По этой причине впрыск воды, а точнее ее смеси с метанолом, в массовом количестве впервые был использован именно на самолетах при работе ДВС в режиме форсажа.

Пионером в этой области стал немецкий Мессершмитт Bf.109 G-6 («Густав»). Именно на этот истребитель, выпуск которого начался осенью 1942 года, стала устанавливаться система MW 50 (от Metanol-Wasser), число указывало на процентное содержание метилового спирта. Были и другие системы: MW 0, MW 30, MW 75 и даже MW 100, впрыскивающая чистый метанол. Однако практика показала, что наилучшее форсирование ДВС достигается при впрыске 50-процентного раствора спирта.

Если говорить о конкретных цифрах, то двигатель этого «Мессера» на форсаже без впрыска метанола на высоте 1 км развивал мощность 1575 л. с., а включенная система MW 50 добавляла еще 225 л. с. (суммарная мощность увеличивалась до 1800 л. с.). В результате максимальная скорость самолета возрастала примерно на 40 км/ч, что давало большое преимущество в бою.

Свое применение впрыск воды нашел и в американской авиации. Советские же инженеры дальше опытных образцов не пошли. Далее, с появлением реактивных двигателей вопрос о необходимости впрыска воды в поршневые двигатели внутреннего сгорания самолетов отпал сам собой.

Как работает система впрыска воды

Принцип ее работы прост: во впускной коллектор двигателя устанавливается форсунка, через которую поступает вода. При работе мотора происходит следующее: вначале во впускной коллектор поступает топливно-воздушная смесь, затем туда же впрыскивается вода, которая охлаждает топливно-воздушную смесь, поступающую в цилиндры.
” alt=””>
Благодаря тому, что частицы бензина обволакивают микрокапли воды, массовая доля горючего увеличивается, а из-за неиспарившейся жидкости возрастает степень сжатия в камерах сгорания. Скорость горения бензина, смешанного с водой существенно падает, следовательно, условия, способствующие детонации рабочей смеси возникнуть не могут.

Следует помнить, что измененный состав рабочей смеси в цилиндрах двигателя влияет на состав отработавших газов. Так, концентрация углерода и окислов азота существенно снижается, однако увеличивается доля углеводородов.

Форсированный таким способом ДВС может периодически работать нестабильно. Чаще всего это происходит при движении с малой скоростью при полностью открытой дроссельной заслонке. Причина в том, что система впрыска настроена неправильно, вследствие чего во впускной коллектор попадает избыточное или недостаточное количество жидкости.

Если система изготавливается и устанавливается своими руками, следует тщательно выбирать подходящий насос и форсунку. Только в этом случае:

  • впрыск воды во впускной коллектор будет осуществляться стабильно;
  • жидкость будет подаваться в мелкораспыленном виде.

Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

Система впрыска воды в двигатель является одним из доступных способов тюнинга силового агрегата. Данное решение позволяет увеличить мощность, крутящий момент и экономичность ДВС, повысить детонационную стойкость и улучшить ряд других характеристик мотора.

При этом такой тюнинг не предполагает каких-либо серьезных доработок силового агрегата по «железу», то есть впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор может быть установлен с минимальным вмешательством в конструкцию.

Что это

Впрыск воды в ДВС — идея, пришедшая в автомобильную отрасль из авиастроения. Еще во времена Второй Мировой войны американские и немецкие инженеры использовали впрыск смеси воды и метанола в двигатели истребителей. Тем самым повышается мощность моторов в режиме форсажа. Развитие этой идеи было похоронено после наступления эпохи турбореактивных двигателей.

В 80-е годы XX столетия технология вернулась, но уже в автоспорте. Впрыск воды начал использоваться для повышения отдачи двигателей гоночных болидов Формулы-1, а позднее в гонках на выносливость Ле-Ман и в раллийной серии. Однако неизменно конструкция запрещалась организаторами чемпионатов. Максимального распространения идея впрыска воды в мотор достигла в мире дрэг-рейсинга, где не было серьезного контроля со стороны организаторов гонок.

С этого момента впрыск воды в цилиндры поршневых ДВС стал одним из элементов автотюнинга. Такое положение не изменило даже появление интеркулеров, которые более эффективны, чем системы впрыска воды в двигатель. Последние до сих пор остаются популярны из-за своей дешевизны, неприхотливости и легкости установки. Однако используют их, как правило, на высокофорсированных двигателях, особенно оснащенных турбиной.

Зачем это нужно

Автомобилисты, ставшие применять впрыск воды, обнаружили массу преимуществ:

  • Снижение топливных затрат на 20% в среднем в городе и 30% на трассе.
  • Обеспечение возможности использования бензина с низким октановым числом.
  • Улучшение показателей работы турбины двигателя, снижение шумовых характеристик.

Популярность система ДВС обрела во время войны.

Принцип работы

Принцип работы впрыска в мотор основан на работе отдельной форсунки, через которую во впускной коллектор мотора впрыскивается вода. В итоге топливно-воздушная смесь (ТВС) состоит не только из бензина и воздуха, но и воды. Так как она обладает большей теплоемкостью, то температура в цилиндрах мотора снижается, а температура взвеси — повышается. Такая смесь обладает большей плотностью и весом, что позволяет тратить меньшие ресурсы на сжатие.

В результате повышается КПД и отдача мотора: увеличивается мощность (до 20 %), повышается крутящий момент, уменьшается детонация. Одновременно из-за использования воды снижается концентрация вредных веществ в выхлопе автомобиля.

Читайте также:
Центральный замок: что это такое, где находится блок управления, принцип работы, предохранители и реле

Есть у системы впрыска воды в топливо и свои недостатки.

  1. Почти ни одна система впрыска воды в двигатель не позволяет добиться равномерного распределения жидкости. Один или несколько цилиндров получают меньший объем воды, в результате работая на обедненной смеси. В результате могут наблюдаться нестабильность работы движка и снижение скорости разгона при полностью открытой дроссельной заслонке. Решить такую проблему может использование индивидуальной форсунки для каждого цилиндра мотора. Однако такая система получается слишком дорогостоящей.
  2. Для использования подходит исключительно дистиллированная вода — обычная водопроводная не пригодна. Использование обычной воды приводит к образованию солевых отложений, что снижает эффективность движка и может способствовать его поломке.
  3. Еще один недостаток системы — трудность использования в российских условиях. Вода элементарно замерзает при отрицательных температурах. Поэтому в отечественных условиях чаще используется вода в сочетании со спиртовыми добавками, однако при низких отрицательных температурах не помогают и они. В этом случае приходится демонтировать систему с автомобиля.

Ситуация в наше время

Не буду вдаваться в подробности, но скажу, что разработки водяной системы для повышения эффективности двигателя начались еще в начале 20 века, но наиболее широкое распространения получила во время Второй мировой. Система применялась для самолета и вертолета, участвующих в боевых действиях со стороны Германии и США.

Автомобиль Porsche 911, поставивший в 2005 году рекорд скорости среди машин, допущенных к эксплуатации по обычным дорогам, используя системы водяного впрыска разогнался до 388 километров в час. Затем про систему на некоторое время забыли, интерес к ней упал. Но в 2015 году специалисты из БМВ снова к ней вернулись. Только теперь агрегаты на газу (водометановой смеси) применялись с целью понизить расход топлива, а не увеличить мощность. Первой машиной оказался пейскар на базе BMW M4, который был частью мотогонок серии MotoGP.

Специалисты из БМВ использовали несколько интересных идей. Одна из них заключалась в том, что при работе системы кондиционирования салона образующийся конденсат попадал в специальный бак. Так решалась проблема добычи воды для смеси. В итоге экономия бензина упала на 8% в сравнении с обычным двигателем.

Как сделать своими руками

В продаже имеются готовые установочные комплекты впрыска воды в двигатель. Однако их стоимость может составлять несколько сотен тысяч рублей. Поэтому многие автовладельцы предпочитают собирать и устанавливать самодельные системы.

Для изготовления впрыска воды в двигатель автовладельцу понадобятся:

  • электронасос на 12 В;
  • форсунка (жиклер) для распыления;
  • емкость для хранения воды — подойдет стандартный бачок для омывающей жидкости;
  • солевой фильтр, устанавливаемый на бачок;
  • магистрали перемещения воды — подойдут обычные медицинские трубки от капельницы, для переливания крови и т. д.

Схема установки системы впрыска воды выглядит следующим образом.

  1. Бачок устанавливается в моторный отсек в любое свободное место, подходящее по габаритам. На выходе из бачка устанавливается солевой фильтр, который предотвратит загрязнение двигателя солевыми отложениями.
  2. В салоне автомобиля размещается электронасос на 12 вольт, который обеспечит непрерывную работу системы подачи воды.
  3. Форсунка устанавливается во впускной коллектор за инжектором. По размеру форсунки подбирается трубка для подачи воды.
  4. Система подводится ко впускному коллектору. В нем делаются отверстия, которые затем нужно герметизировать.

У заводских комплексов подачи воды за объем поступающей жидкости отвечает электронный блок управления. В самодельных устройствах приходится экспериментировать, чтобы добиться необходимого дозирования. Регуляторами объема поступающей воды выступают трубка и форсунка — именно от их размеров зависят дозы воды, поступающие в цилиндры. Поэтому трубки и форсунки подбираются экспериментальным путем.

В идеале соотношения воды и бензина должно быть 1 к 10 — именно при таком соотношении достигается наибольшая отдача системы. При превышении дозы воды можно схватить гидроудар цилиндров мотора. Поэтому при настройке системы нужно начинать с минимально возможных объемов воды, постепенно повышая дозировку. Как уже говорилось, регулирование объемов достигается увеличением размеров форсунки и магистралей подачи воды.

Существует разница в подходах при монтировании системы на карбюраторные и инжекторные автомобили. Установить систему на автомобиль с карбюраторным впрыском достаточно просто — здесь можно не использовать форсунку. Ее заменяет игла от обычного медицинского шприца, устанавливаемая в трубку, ведущую от электронасоса. Иглой делается прокол в трубке регулятора опережения зажигания, после чего игла закрепляется с помощью герметика.

Однако такая схема не позволяет добиться эффективного впрыска воды — ее дисперсионные качества недостаточно высоки, что снижает эффективность использования всей системы. Поэтому многими специалистами подобный способ отвергается.

Достоинства и недостатки

Здесь, как и в любой системе есть свои достоинства и недостатки.

Плюсы инжекторов (если сравнивать с карбюратором):

  1. снижение потребления топлива в 2 раза;
  2. увеличение мощности;
  3. упрощенный (автоматизированный) запуск;
  4. легкое управление;
  5. снижение выброса токсинов в несколько раз;
  6. самонастройка, упрощающая техобслуживание;
  7. ремонт сводится к замене деталей;
  8. снижение высоты капота за счет размещения элементов инжекции по бокам мотора;
  9. независимость от давления атмосферы, положения авто (работа карбюраторов нарушается при кренах).

Минусы инжекторных систем:

  1. сравнительно высокая цена производства;
  2. высокие требования к качеству бензина;
  3. необходимость в специально оборудовании для диагностики;
  4. зависимость от электроэнергии;
  5. повышение вероятности пожара при ДТП из-за подачи бензина под давлением.

Последний недостаток частично компенсируется установкой контроллера, отключающего подачу при ударе.

Несколько разновидностей систем впрыска позволило укомплектовать ими большинство легковых автомобилей, выпущенных позже восьмидесятых. Управление механическое или электронное, топливо может подаваться непрерывно или импульсами.

Независимо от строения и принципа работы системы впрыска топлива, она дольше прослужит без ремонта, если отказаться от манипуляций с питанием, не отключать без необходимости массу, не осуществлять запуск при помощи буксировки. Инжекторные системы не переносят влагу, если вода проникает в них зимой, велика вероятность выхода из строя форсунок

Читайте также:
Тест-драйв Рено Сандеро: видео, описание ходовых характеристик

Топливо должно быть чистое, особое внимание следует уделить состоянию фильтра, установленного перед насосом. При наличии в топливе примесей насос и система управления очень скоро выходят из строя

Советы по использованию

Можно дать несколько рекомендаций, соблюдение которых позволит повысить эффективность использования системы впрыска воды в двигатель.

  1. Повысить отдачу системы поможет использование не просто дистиллированной воды, а ее смеси со спиртом в соотношении 50 на 50. Метанол сгорает медленнее, чем бензин, что более плавно повышает давление в цилиндрах мотора. В результате происходит существенный рост крутящего момента.
  2. Особого смысла в установке системы на обычные «атмосферники» нет. Впрыск воды в двигатель повышает КПД форсированных двигателей, особенно велика отдача на турбированных моторах. Установка системы впрыска воды на обычный атмосферный движок лишь позволит снизить детонации топливно-воздушной смеси, ждать прилива мощности и крутящего момента в таком случае не приходится.
  3. При установке системы необходимо добиться наилучшего распыления, так как наибольшей эффективностью обладает мелкодисперсная смесь. Поэтому нужно использовать мощный насос и качественный распылитель.

Изготовить систему подачи воды в двигатель достаточно просто. Гораздо сложнее настроить объемы воды, чтобы они не повредили мотору и в то же время давали необходимый эффект. Если есть сомнения, что удастся точно отрегулировать дозы поступающей в цилиндры воды, то лучше приобрести заводской комплект со встроенным блоком управления.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2021 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom. Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2021 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Контактная система зажигания

  • 45
  • 61k
  • 52
  • 4
  • 77k

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

  • контактная;
  • бесконтактная (как ее установить на примере ВАЗ 2101-2107 классика смотрите здесь);
  • электронная.

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа — прерыватель-распределитель (трамблер).

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Схема контактной системы зажигания

  • Замок зажигания. Замок зажигания обычно располагается на рулевой колонке или панели управления. Он контролирует протекание тока между аккумулятором и системой зажигания.
  • Аккумулятор. Когда двигатель не работает, источником электричества является аккумулятор. Он также дополняет электричество, вырабатываемое генератором,если тот выдает менее 12 вольт. Как правильно выбрать надежный АКБ смотрите здесь.
  • Распределитель. Распределитель направляет поток тока высокого напряжения от катушки через ручку распределителя зажигания по очереди к каждой из свечей зажигания.
  • Конденсатор. На корпусе распределителя зажигания крепится устройство под названием конденсатор. Оно обеспечивает отсутствие искры между разомкнутыми контактами прерывателя, что привело бы к обгоранию поверхности контактов.
  • Свеча зажигания. Ток высокого напряжения проходит по центральному электроду свечи. Затем, в зазоре между центральным и боковым электродами образуется искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре.
  • Привод. Обычно распределитель приводится напрямую от распредвала. Скорость его вращения составляет 1/2 скорости вращения коленвала.
  • Катушка. Катушка состоит из металлического корпуса, в котором находятся 2 изолированных обмоточных провода, намотанных на сердечник из мягкой стали. Сжатие магнитных полей вокруг первичной обмотки создает во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который через распределитель идет к свечам зажигания.

Принцип работы контактной системы зажигания

Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания, дабы в нужный момент создать искрообразование на свече. Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.

Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.

Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.

Неисправности контактной системы зажигания

1. Нет искры на свечах

Возможные причины:

  • плохой контакт или его обрыв в цепи низкого напряжения;
  • недостаточный зазор между контактами прерывателя (обгорают);
  • выход из строя катушки зажигания, конденсатора, крышки распределителя (трещины или обгорание), пробой ВВ проводов или самих свечей.

Методы устранения поломки:

  • проверка цепей высокого и низкого напряжения;
  • регулирование зазора контактов прерывателя;
  • произведение замены неисправных элементов системы зажигания.

2. Двигатель работает с перебоями

Возможные причины:

  • выход из строя свечи;
  • нарушение зазора между электродами свечи или в контактах прерывателя;
  • повреждена крышка распределителя или его ротор;
  • неправильно установлен или сбился угол опережения зажигания.

Методы устранения поломки:

  • проверка и регулировка угла зажигания (как правильно отрегулировать угол опережения зажигания на примере ВАЗ 2103 можно посмотреть в этом видео);
  • замена неисправных элементов;
  • установка требуемых зазоров на свечи и контактах прерывателя.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: