Словосполучення «уприскування води в циліндри» звучить безглуздо, адже кожен автовласник прекрасно знає, що потрапляння цієї рідини в двигун загрожує гідроударів і виходом з ладу силового агрегату. Проте такий варіант форсування мотора з успіхом застосовувався ще в першій половині минулого століття.
Правда, початковою метою інженерів було не збільшення потужності ДВС, а боротьба з детонацією паливно-повітряної суміші в циліндрах.
Ефект від присутності води в складі горючої суміші
Як вже було сказано, спочатку впорскування води застосовувався для боротьби з детонацією. Однак, як правило, використовувався розчин води і метилового спирту в різних пропорціях. Досвідченим шляхом було встановлено, що оптимальне співвідношення становить 50/50. Сам по собі розчин грає роль антидетонаційної добавки, а форсування двигуна спочатку було побічним ефектом, про який дізналися не відразу. Крім того, вода є антиоксидантом і перешкоджає утворенню вуглецевих відкладень в камерах згоряння.
Що ж відбувається в камерах згоряння при уприскуванні водного розчину метанолу?
- Вода має високу теплоємність, завдяки чому істотно знижується температура в циліндрах ДВС.
- Оскільки більш холодне повітря стиснути набагато легше, енергії під час такту стиснення витрачається значно менше, т. Е. Підвищується ККД двигуна.
- Крім цього, з'являється можливість загнати в циліндри більше повітря, а вода, випаровуючись, створює додатковий тиск, підвищуючи ступінь стиснення.
- Рідина потрапляє в циліндри в розпиленому стані, і миттєво обволікається частками бензину, в результаті робоча суміш стає більш однорідною, добре заповнює весь доступний простір, і згоряє більш рівномірно. Це забезпечує додаткове зростання ККД і знижує ймовірність детонації. Таким чином, потужність ДВС зростає приблизно на 10%.
Що стосується метилового спирту, процес його згоряння протікає з меншою швидкістю, ніж у бензину, тому зростання тиску в циліндрах протікає більш плавно, і максимальне значення досягається пізніше. В результаті збільшується крутний момент і потужність.
В ідеальному випадку найбільшу кількість води має впорскуватися на піку моменту. Співвідношення води і повітря повинне знаходитися в межах від 1/10 до 1/14. При меншій кількості повітря робоча суміш буде згоряти не повністю, про що просигналізує «постріли» в глушнику, а при нестачі води може виникнути детонація.
Короткий екскурс в історію
Для автомобілів першої половини двадцятого століття потужність двигуна внутрішнього згоряння не мала вирішального значення. На відміну від автоконструкторів, авіаінженери боролися чи не за кожну кінську силу. З цієї причини впорскування води, а точніше її суміші з метанолом, в масовій кількості вперше був використаний саме на літаках при роботі ДВС в режимі форсажу.
Якщо говорити про конкретні цифри, то двигун цього «Мессер» на форсажі без вприскування метанолу на висоті 1 км розвивав потужність одна тисяча п'ятсот сімдесят п'ять л. с. а включена система MW 50 додавала ще 225 л. с. (Сумарна потужність збільшувалася до 1800 л. С.). В результаті максимальна швидкість літака зростала приблизно на 40 км / год, що давало велику перевагу в бою.
Своє застосування впорскування води знайшов і в американської авіації. Радянські ж інженери далі дослідних зразків не пішли. Далі, з появою реактивних двигунів питання про необхідність упорскування води в поршневі двигуни внутрішнього згоряння літаків відпало саме собою.
Як працює система упорскування води
Принцип її роботи простий: у впускний колектор двигуна встановлюється форсунка, через яку надходить вода. При роботі двигуна відбувається наступне: спочатку у впускний колектор надходить паливно-повітряна суміш, потім туди ж впорскується вода, яка охолоджує паливно-повітряну суміш, що надходить в циліндри.
Завдяки тому, що частинки бензину обволікають мікрокраплі води, масова частка пального збільшується, а через не випарувався, рідини зростає ступінь стиснення в камерах згоряння. Швидкість горіння бензину, змішаного з водою істотно падає, отже, умови, що сприяють детонації робочої суміші виникнути не можуть.
Слід пам'ятати, що змінений склад робочої суміші в циліндрах двигуна впливає на склад відпрацьованих газів. Так, концентрація вуглецю і оксидів азоту істотно знижується, однак збільшується частка вуглеводнів.
Форсований таким способом ДВС може періодично працювати нестабільно. Найчастіше це відбувається при русі з малою швидкістю при повністю відкритій дросельної заслінки. Причина в тому, що система уприскування налаштована неправильно, внаслідок чого у впускний колектор потрапляє надлишкове або недостатнє кількість рідини.
Якщо система виготовляється і встановлюється своїми руками, слід ретельно вибирати відповідний насос і форсунку. Тільки в цьому випадку:
- впорскування води у впускний колектор буде здійснюватися стабільно;
- рідина буде подаватися в мелкораспиленном вигляді.
Оцініть корисність статті!
- Принцип роботи роторно-поршневого двигуна Ванкеля, історія створення та розвитку
- Дизельний двигун: пристрій і схема роботи
- Попереджувальні дорожні знаки з поясненнями
- Знаки пріоритету дорожнього руху
- Заборонні дорожні знаки, значення і зона дії
- Розпорядчі знаки дорожнього руху
- Дорожні знаки особливих розпоряджень з поясненнями
- Інформаційні знаки дорожнього руху
- Знаки сервісу дорожнього руху з поясненнями
- Колеса для обертання автомобіля на місці на 360 градусів
- Через 3 роки дизеля стануть розкішшю
- Тест-драйв Q60 з новітньою системою управління Infiniti Dynamic Active Steering
- Огляд найдорожчого Hyundai Solaris за всю історію
