向汽車發動機注水
發動機功率是車友們最關心的話題。 幾乎每個駕車者都至少曾經想過如何提高動力裝置的性能。 有些安裝渦輪機，有些安裝氣缸，等等。 （描述了其他增加功率的方法 在另一個聖а他們）。 許多對汽車改裝感興趣的人都知道供應少量水或其與甲醇的混合物的系統。
大多數駕車者都熟悉電機水錘這樣的概念（也有對其的描述） 單獨審查）。 水會導致內燃機的損壞，同時又如何能夠提高其性能？ 讓我們嘗試解決這個問題，同時考慮一下動力裝置中水甲醇噴射系統的優點和缺點。
什麼是注水系統？
簡而言之，該系統是一個向其中倒入水的罐，但更常見的是按 50/50 比例倒入甲醇和水的混合物。 例如，它有一個來自擋風玻璃清洗器的電動機。 該系統通過彈性管連接（在最經濟的版本中，採用來自滴管的軟管），在其末端安裝了一個單獨的噴嘴。 根據系統的版本，噴射是通過一台或多台噴霧器進行的。 當空氣被吸入氣缸時供水。
如果您採用工廠版本，則安裝將有一個由電子設備控制的特殊泵。 該系統將有一個或多個傳感器來幫助確定何時噴水以及噴水量。
一方面，水和電機似乎是不相容的概念。 空氣燃料混合物的燃燒發生在氣缸中，並且眾所周知，從小到大，火焰（如果不是化學物質燃燒）會用水熄滅。 那些“熟悉”發動機水錘的人根據自己的經驗確信，水是最後應該進入發動機的物質。
然而，注水的想法並不是青少年的想像。 事實上，這個想法已經有近一百年的歷史了。 1930世紀XNUMX年代，出於軍事目的，哈里·里卡多改進了勞斯萊斯梅林飛機發動機，還開發了高辛烷值合成汽油（這一概念的詳細描述參見 這裡）用於飛機內燃機。 這種燃料的缺點是發動機爆炸的風險很高。 這個過程有多危險 另，但簡而言之，空氣燃料混合物必須均勻燃燒，在這種情況下它確實會爆炸。 因此，該裝置的部件承受過大的壓力並很快失效。
為了對抗這種效應，G. Ricardo 進行了一系列研究，最終通過注水實現了爆炸抑制。 根據他的發展，德國工程師成功地將飛機上的裝置的功率幾乎增加了一倍。 為此，使用組合物MW50（甲醇清洗器）。 例如，Focke-Wulf 190D-9戰鬥機就配備了相同的發動機。 它的峰值輸出功率為1776馬力，但通過短加力燃燒室（上面提到的混合物被供應到氣缸），這個桿上升到2240“馬力”。
這項開發不僅用於該飛機模型。 在德國和美國的航空兵工廠中，對動力裝置進行了多次修改。
如果我們談論量產車，那麼上世紀85年下線的奧茲莫比爾F62 Jetfire就配備了工廠安裝的注水系統。 另一款採用這種方式發動機增壓的量產車是 99 年發布的 Saab 1967 Turbo。
由於 1980-90 年間的使用，該系統的普及得到了推動。 在跑車中。 因此，1983年，雷諾為其一級方程式賽車配備了一個1升的油箱，其中安裝了電動泵、壓力控制器和所需數量的噴嘴。 到 12 年，該團隊的工程師成功地將動力裝置的扭矩和輸出從 1986 馬力提高到 600 馬力。
在汽車廠商的賽車大戰中，法拉利也不想“擦後腿”，決定在旗下部分跑車上採用這套系統。 由於這種現代化，該品牌成功地在設計師中贏得了領先地位。 保時捷品牌也開發了相同的概念。
參加 WRC 系列比賽的賽車也進行了類似的升級。 然而，90年代初，此類比賽（包括F-1）的組織者修改了規定，禁止在火球術中使用該系統。
賽車運動領域的另一個突破是 2004 年直線加速賽的類似發展。 XNUMX/XNUMX 英里比賽的世界紀錄被兩輛不同的賽車打破，儘管人們試圖通過不同的動力系統修改來打破這一里程碑。 這些配備柴油發動機的汽車在進氣歧管上配備了供水裝置。
隨著時間的推移，汽車開始配備中冷器，可以在氣流進入進氣歧管之前降低氣流的溫度。 因此，工程師們設法降低了爆炸的風險，並且不再需要噴射系統。 由於引入了一氧化二氮供應系統（2011年正式出現），功率急劇增加成為可能。
2015年，有關注水的消息又開始出現。 因此，寶馬為MotoGP比賽開發的新型安全車配備了經典的噴水套件。 在限量版汽車的官方發布會上，這家巴伐利亞汽車製造商的代表表示，未來計劃推出一系列具有類似系統的民用車型。
噴射水或水甲醇會給發動機帶來什麼？
那麼，讓我們從歷史轉向實踐。 發動機為什麼需要注水？ 當嚴格限制量的液體進入進氣歧管時（噴射的液滴不超過0.1毫米），在與熱介質接觸時，立即轉變為高氧含量的氣態。
冷卻的 VTS 更容易壓縮，這意味著曲軸需要花費更少的力來完成壓縮衝程。 因此，安裝可以讓您立即解決幾個問題。
首先，熱空氣的密度較小（為了進行實驗，您可以從溫暖的房子中取出一個空塑料瓶到寒冷的地方 - 它會適當收縮），因此進入氣缸的氧氣較少，這意味著汽油或柴油燃料會燃燒得更糟。 為了消除這種影響，許多發動機都配備了渦輪增壓器。 但即使在這種情況下，空氣溫度也不會下降，因為傳統渦輪機是由通過排氣歧管的熱廢氣提供動力的。 噴水可以將更多的氧氣輸送到氣缸中，從而提高燃油燃燒效率。 反過來，這將對催化劑產生積極的影響（有關這部分的詳細信息，請閱讀 在單獨的評論中).
其次，注水可以讓您在不改變動力裝置工作容積和設計的情況下增加動力裝置的功率。 原因是在蒸氣狀態下，水分佔據了更多的體積（根據一些計算，體積增加了1700倍）。 當水在封閉空間中蒸發時，會產生額外的壓力。 如您所知，壓縮對於扭矩非常重要。 如果不干預動力裝置和強大渦輪機的設計，該參數就無法增加。 由於蒸汽急劇膨脹，VTS 的燃燒會釋放更多的能量。
第三，由於噴水，燃料不會過熱，並且發動機內不會形成爆震。 這使您可以使用辛烷值較低的更便宜的汽油。
第四，由於上述因素，駕駛員可能不會那麼積極地踩油門，從而使汽車更有動力。 這是通過將液體噴射到內燃機中來確保的。 儘管功率增加了，但油耗並沒有增加。 在某些情況下，相同的駕駛模式下，電機的耗電量會降低20%。
事實上，這種發展也有其反對者。 以下是關於注水最常見的誤解：
- 水錘怎麼辦？ 不可否認，當水進入氣缸時，電機會遭受水錘。 由於水的密度較大，當活塞處於壓縮衝程時，無法到達上止點（取決於水的量），但曲軸繼續旋轉。 此過程可能會使曲柄彎曲、損壞鑰匙等。 事實上，注水量非常輕微，不會影響壓縮衝程。
- 金屬接觸水後隨著時間的推移會生鏽。 該系統不會發生這種情況，因為運行中的發動機氣缸內的溫度超過 1000 度。 水在 100 度時變成蒸氣狀態。 因此，在系統運行過程中，發動機中沒有水，只有過熱蒸汽。 順便說一下，當燃料燃燒時，廢氣中也含有少量的蒸汽。 部分證據是水從排氣管中流出（其出現的其他原因已描述 這裡).
- 當油中出現水時，潤滑劑就會變成乳液。 同樣，噴出的水量非常小，根本無法進入曲軸箱。 它立即變成氣體，並與廢氣一起去除。
- 熱蒸汽會破壞油膜，導致動力裝置卡住楔子。 事實上，蒸汽或水並不溶解油。 真正的溶劑只是汽油，但同時油膜仍能保持數十萬公里。
我們來看看向電機噴水的裝置是如何工作的。
注水系統的工作原理
在配備該系統的現代動力裝置中，可以安裝不同類型的套件。 在一種情況下，使用一個噴嘴，在分支之前放置在進氣歧管上。 在另一個修改中，按類型使用多個噴嘴 多點注射.
安裝此類系統的最簡單方法是安裝一個單獨的水箱，其中放置電動泵。 其上連接有一根管子，液體將通過該管子供應至霧化器。 當發動機達到所需溫度時（描述了內燃機的工作溫度） 在另一篇文章中），駕駛員打開噴霧，在進氣歧管中產生濕霧。
最簡單的安裝甚至可以安裝在化油器發動機上。 但與此同時，我們也離不開進氣道的現代化改造。 在這種情況下，系統由駕駛員在乘客室控制。
在更高級的修改中，可以在自動調諧商店中找到，噴霧模式設置由單獨的微處理器提供，或其操作與來自 ECU 的信號相關聯。 在這種情況下，您將需要使用汽車電工的服務來安裝系統。
現代噴霧系統的設計包括以下要素：
- 電動泵提供高達 10 bar 的壓力；
- 一個或多個用於噴水的噴嘴（其數量取決於整個系統的設計以及在氣缸上分配濕流的原理）；
- 控制器是一個微處理器，控制注水的時刻和數量。 泵連接到它。 由於該元件，可以確保恆定的高精度劑量。 一些微處理器中嵌入的算法允許系統自動適應功率單元的不同工作模式；
- 用於將液體噴入收集器的罐；
- 液位傳感器放置在該罐內；
- 所需長度的軟管和適當的緊固件。
系統就是這樣工作的。 噴射控制器接收來自氣流傳感器的信號（有關其操作和故障的更多信息，請閱讀 這裡）。 根據這些數據，使用適當的算法，微處理器計算出噴灑液體的時間和量。 根據系統的修改，噴嘴可以簡單地製成具有非常細噴霧的套筒形式。
大多數現代系統只是發出一個信號來打開/關閉泵。 更昂貴的套件有一個可以改變劑量的特殊閥門，但在大多數情況下它不能正常工作。 基本上，當電機達到 3000 rpm 時控制器就會被觸發。 和更多。 在您的汽車上安裝此類裝置之前，您需要考慮大多數製造商警告某些汽車上的系統操作不正確。 沒有人會提供詳細的列表，因為一切都取決於動力裝置的各個參數。
雖然噴水的主要作用是增加發動機功率，但它主要僅用作中間冷卻器，用於冷卻來自紅熱渦輪的氣流。
除了提高發動機的效率外，許多人確信噴射還可以清潔氣缸的工作腔和排氣道。 有些人認為，排氣中存在的蒸汽會產生化學反應，中和一些有毒物質，但在這種情況下，汽車將不需要汽車催化劑或複雜的 AdBlue 系統等元素。 這裡.
抽水僅在發動機高轉速時有效（必須充分預熱並且氣流必須迅速，以便水分立即進入氣缸），並且在渦輪增壓動力裝置中作用更大。 這個過程提供了額外的扭矩和小幅的功率增加。
如果發動機是大氣的，那麼它不會明顯變得更強大，但絕對不會發生爆炸。 在渦輪增壓內燃發動機中，安裝在增壓器前面的噴水裝置將通過降低進入空氣的溫度來提高效率。 為了獲得更好的效果，這樣的系統使用前面提到的水和甲醇的混合物，比例為 50x50。
優點和缺點
因此，注水系統可以讓您：
- 進入空氣的溫度；
- 為燃燒室元件提供額外的冷卻；
- 如果使用劣質（低辛烷值）汽油，噴水會增加發動機的抗爆震性；
- 使用相同的駕駛模式可以降低油耗。 這意味著，在相同的動力條件下，汽車排放的污染物更少（當然，這並沒有那麼高效，以至於汽車可以在沒有催化劑和其他中和有毒氣體的系統的情況下完成）；
- 不僅增加功率，而且使電機轉動時扭矩增加25-30%；
- 一定程度上清潔電機進排氣系統的元件；
- 提高電機的油門響應和踩下踏板的響應；
- 在較低的發動機轉速下使渦輪機達到工作壓力。
儘管有這麼多有用的功能，但注水對於傳統汽車來說是不受歡迎的，而且汽車製造商有幾個充分的理由不在量產車中實施注水。 其中大部分是由於該系統具有體育起源。 在賽車運動領域，燃油經濟性通常被忽視。 有時火球的消耗量達到每百人20升。 這是因為發動機經常達到最大速度，而駕駛員幾乎不斷地踩油門直至停止。 只有在這種模式下才能感受到注射的效果。
因此，該系統的主要缺點如下：
- 由於該裝置的主要目的是提高跑車的性能，因此這項開發僅在最大功率下有效。 一旦電機達到該水平，控制器就會捕捉到這一時刻並註入水。 因此，車輛必須在運動模式下運行才能使系統有效工作。 低轉速時，電機可以更加“貼心”。
- 注水的進行有一定的延遲。 首先，電機進入動力模式，微處理器中相應的算法被激活，並向泵發送信號以將其打開。 電動泵開始將液體泵入管線中，然後噴嘴才開始噴射液體。 根據系統的修改，所有這一切可能需要大約一毫秒。 如果汽車在安靜模式下行駛，那麼噴塗根本不會產生任何影響。
- 在使用一個噴嘴的改造中，不可能控制進入特定圓筒的水分量。 因此，儘管理論很好，但實踐經常表明電機運行不穩定，即使在全油門情況下也是如此。 這是由於各個“投球手”的溫度狀況不同。
- 冬天，系統不僅需要加水，還需要加水甲醇。 只有在這種情況下，即使在寒冷的情況下，液體也會自由地供給收集器。
- 為了電機的安全，注入的水必須經過蒸餾，這是一種額外的浪費。 如果您使用普通自來水，很快石灰沉積物就會積聚在接觸表面的壁上（就像水壺中的水垢）。 電機中存在異物固體顆粒會導致設備過早損壞。 因此，應使用餾出物。 與可忽略不計的燃油節省相比（普通汽車的設計不適合在運動模式下連續運行，而且法律禁止在公共道路上這樣做），安裝本身、其維護和餾分油的使用（以及在冬季，水和甲醇的混合物）在經濟上是不合理的。
事實上，有些缺點是可以消除的。 例如，為了使動力裝置在高速時或低速時最大負載下穩定工作，可以安裝分佈式註水系統。 在這種情況下，將為每個進氣歧管安裝一個噴油器，就像在相同的燃油系統中一樣。
然而，這種安裝的價格會增加很多倍，而不僅僅是因為額外的元件。 事實上，只有在空氣流動的情況下，注入水分才有意義。 當進氣門（或在某些發動機改裝的情況下關閉多個）時，並且這種情況發生在三個循環中，管道中的空氣是靜止的。
為了使水不會白白地流入收集器（系統無法去除收集器壁上積聚的多餘水分），控制器必須確定在什麼點以及哪個特定噴嘴應該開始運行。 如此復雜的設置需要昂貴的設備。 與標準汽車微不足道的動力增加相比，這樣的成本是不合理的。
當然，是否在你的車上安裝這樣的系統取決於每個人。 我們考慮了這種發展的優點和缺點。 此外，我們建議觀看有關注水工作原理的詳細視頻講座：
問題與解答：
什麼是水甲醇注射液？ 這是將少量的水或水甲醇注入正在運行的發動機中。 這增加了不良燃料的抗爆震性，減少了有害物質的排放，增加了內燃機的扭矩和功率。
甲醇水注射有什麼用？ 水-甲醇噴射可冷卻進氣並減少發動機爆震的機會。 由於水的熱容量大，這提高了電機的效率。
Vodomethanol 系統如何工作？ 這取決於系統的修改。 最有效的是與噴油器同步。 根據其負載，注入水甲醇。
伏多甲醇有什麼用途？ 在噴氣發動機出現之前，這種物質曾在蘇聯用於飛機發動機。 水甲醇減少了內燃機中的爆震並使VTS的燃燒平穩。
