Vanninjeksjon i bilmotoren
Kjøretøy enhet,  Motorenhet

Vanninjeksjon i bilmotoren

Motorkraft er det vanligste temaet i bilistkretser. Nesten hver bilist har tenkt minst en gang på hvordan man kan øke ytelsen til en kraftenhet. Noen installerer turbiner, andre bremsesylindere osv. (andre metoder for å øke kraften er beskrevet i en annen stаtyven). Mange som er interessert i biljustering er klar over systemer som forsyner en liten mengde vann eller dets blanding med metanol.

De fleste bilister er kjent med et slikt konsept som en vannhammer på en motor (det er også en egen anmeldelse). Hvordan kan vann, som provoserer ødeleggelsen av forbrenningsmotoren, samtidig øke ytelsen? La oss prøve å håndtere dette problemet, og også vurdere fordelene og ulempene som vannmetanolinjeksjonssystemet har i kraftenheten.

Hva er et vanninjeksjonssystem?

Kort fortalt er dette systemet en tank som det helles vann i, men oftere en blanding av metanol og vann i forholdet 50/50. Den har en elektrisk motor, for eksempel fra en vindusvask. Systemet er forbundet med elastiske rør (i den mest budsjettversjonen tas slanger fra dropperen), på slutten av hvilken en separat dyse er installert. Avhengig av versjonen av systemet, utføres injeksjonen gjennom en forstøver eller gjennom flere. Vann tilføres når luft suges inn i sylinderen.

Vanninjeksjon i bilmotoren

Hvis vi tar fabrikkversjonen, vil enheten ha en spesiell pumpe som er elektronisk styrt. Systemet vil ha en eller flere sensorer for å bestemme øyeblikket og mengden sprayet vann.

På den ene siden ser det ut til at vann og en motor er uforenlige begreper. Forbrenningen av luft-drivstoffblandingen foregår i sylinderen, og som alle vet fra barndommen, slukkes flammen (hvis det ikke er kjemikalier som brenner) med vann. De som "ble kjent" med motorens hydrauliske støt, var av egen erfaring, overbevist om at vann er det aller siste stoffet som skulle komme inn i motoren.

Imidlertid er tanken på vanninjeksjon ikke et bilde av en tenårings fantasi. Faktisk er denne ideen nesten hundre år gammel. På 1930-tallet, for de militære behovene, forbedret Harry Ricardo Rolls-Royce Merlin-flymotoren, og utviklet også syntetisk bensin med et høyt oktantall. her) for forbrenningsmotorer for fly. Mangelen på slikt drivstoff er en høy risiko for detonasjon i motoren. Hvorfor er denne prosessen farlig? separat, men kort sagt, luft-drivstoffblandingen skal brenne jevnt, og i dette tilfellet eksploderer den bokstavelig talt. På grunn av dette er delene av enheten overbelastet og svikter raskt.

Vanninjeksjon i bilmotoren

For å bekjempe denne effekten gjennomførte G. Ricardo en serie studier, som et resultat av at han var i stand til å oppnå undertrykkelse av detonasjon på grunn av injeksjon av vann. Basert på utviklingen hans klarte tyske ingeniører å nesten doble kraften til enhetene i flyene sine. For dette ble blandingen MW50 (metanolvasker) brukt. For eksempel var Focke-Wulf 190D-9 fighter utstyrt med samme motor. Toppeffekten var 1776 hestekrefter, men med en kort etterbrenner (den ovennevnte blandingen ble matet inn i sylindrene) steg denne stangen til 2240 "hester".

Denne utviklingen ble ikke bare brukt i denne flymodellen. I arsenal av tysk og amerikansk luftfart var det flere modifikasjoner av kraftenheter.

Hvis vi snakker om produksjonsbiler, mottok Oldsmobile F85 Jetfire -modellen, som rullet av samlebåndet i 62. året i forrige århundre, en fabrikkinstallasjon av vanninjeksjon. En annen produksjonsbil med motorøkning på denne måten er Saab 99 Turbo, utgitt i 1967.

Vanninjeksjon i bilmotoren
Oldsmobile F85 Jetfire
Vanninjeksjon i bilmotoren
Får 99 Turbo

Populariteten til dette systemet tok fart på grunn av bruken i 1980-90. i sportsbiler. Så, i 1983, utstyrte Renault sine Formel 1-biler med en 12-liters tank, der en elektrisk pumpe, en trykkregulator og det nødvendige antall injektorer ble installert. I 1986 klarte lagets ingeniører å øke dreiemomentet og effekten til kraftenheten fra 600 til 870 hestekrefter.

I racerkrigen mellom bilprodusentene ønsket Ferrari heller ikke å "beite bak", og bestemte seg for å bruke dette systemet i noen av sine sportsbiler. Takket være denne moderniseringen klarte merket å få en ledende posisjon blant designere. Det samme konseptet ble utviklet av Porsche -merket.

Lignende oppgraderinger ble utført med biler som deltok i løp fra WRC-serien. Men på begynnelsen av 90-tallet endret arrangørene av slike konkurranser (inkludert F-1) regelverket og forbød bruk av dette systemet i racerbiler.

Vanninjeksjon i bilmotoren

Et annet gjennombrudd i motorsportsverdenen ble gjort av en lignende utvikling på dragracing-konkurranser i 2004. ¼-mils verdensrekorden ble slått av to forskjellige biler, til tross for forsøk på å nå milepælen med forskjellige drivlinjemodifikasjoner. Disse dieselbilene var utstyrt med et vanninntak manifold.

Over tid begynte bilene å motta mellomkjøler som reduserer temperaturen i luftstrømmen før den kommer inn i innsugningsmanifolden. Takket være dette klarte ingeniørene å redusere risikoen for banking, og injeksjonssystemet var ikke lenger nødvendig. En kraftig økning i kraft ble mulig takket være innføringen av et lystgassforsyningssystem (offisielt dukket opp i 2011).

I 2015 begynte nyheter om vanninjeksjon å dukke opp igjen. For eksempel har den nye MotoGP -sikkerhetsbilen utviklet av BMW et klassisk vannspraysett. På den offisielle presentasjonen av bilen i begrenset opplag, gjorde representanten for den bayerske bilprodusenten at det i fremtiden er planlagt å lansere en serie med sivile modeller med et lignende system.

Hva gir vann eller metanolinjeksjon til motoren?

Så la oss gå videre fra historie til praksis. Hvorfor trenger motoren vanninjeksjon? Når en strengt begrenset mengde væske kommer inn i inntaksmanifolden (en dråpe på ikke mer enn 0.1 mm sprøytes), blir den ved kontakt med et varmt medium umiddelbart til en gassform med høyt oksygeninnhold.

Den avkjølte BTC komprimerer mye lettere, noe som betyr at veivakselen må bruke litt mindre kraft for å utføre kompresjonsslaget. Dermed gjør installasjonen det mulig å løse flere problemer samtidig.

Vanninjeksjon i bilmotoren

For det første har varm luft mindre tetthet (for eksperimentets skyld kan du ta en tom plastflaske ut av et varmt hus i kulden - den vil krympe anstendig), så mindre oksygen kommer inn i sylinderen, noe som betyr at bensin eller diesel drivstoff vil brenne verre. For å eliminere denne effekten er mange motorer utstyrt med turboladere. Men selv i dette tilfellet synker ikke lufttemperaturen, siden klassiske turbiner drives av en varm eksos som går gjennom eksosmanifolden. Sprøytevann gjør at mer oksygen kan tilføres sylindrene for å forbedre forbrenningseffektiviteten. I sin tur vil dette ha en positiv effekt på katalysatoren (for detaljer, les i en egen gjennomgang).

For det andre lar vanninjeksjon deg øke kraften til kraftenheten uten å endre arbeidsvolumet og uten å endre design. Årsaken er at i damptilstand tar fukt opp mye mer volum (ifølge noen beregninger øker volumet med 1700 ganger). Når vann fordamper i et begrenset rom, opprettes ytterligere trykk. Som du vet er kompresjon veldig viktig for dreiemoment. Uten inngrep i utformingen av kraftenheten og en kraftig turbin, kan ikke denne parameteren økes. Og siden dampen ekspanderer kraftig, frigjøres mer energi fra forbrenningen av HTS.

For det tredje, på grunn av sprøyting av vann, overopphetes ikke drivstoffet, og detonasjon dannes ikke i motoren. Dette tillater bruk av billigere bensin med et lavere oktantal.

For det fjerde, på grunn av faktorene som er oppført ovenfor, kan det hende at føreren ikke trykker på gasspedalen så aktivt for å gjøre bilen mer dynamisk. Dette oppnås ved å sprøyte væske i forbrenningsmotoren. Til tross for økningen i kraft økes ikke drivstofforbruket. I noen tilfeller, med identisk kjøremodus, reduseres motorens gluttony til 20 prosent.

Vanninjeksjon i bilmotoren

I sannhet har denne utviklingen motstandere. De vanligste misoppfatningene om vanninjeksjon er:

  1. Hva med vannhammeren? Det kan ikke benektes at når vann kommer inn i sylindrene, opplever motoren en vannhammer. Siden vann har en anstendig tetthet når stempelet er i et kompresjonsslag, kan det ikke nå topp dødpunkt (dette avhenger av vannmengden), men veivakselen fortsetter å rotere. Denne prosessen kan bøye forbindelsesstengene, knekke nøklene osv. Injeksjonen av vann er faktisk så liten at kompresjonsslaget ikke påvirkes.
  2. Metall, i kontakt med vann, ruster over tid. Dette vil ikke skje med dette systemet, fordi temperaturen i sylindrene til en motor som går, overstiger 1000 grader. Vann blir til en damptilstand ved 100 grader. Så under driften av systemet er det ikke vann i motoren, men bare overopphetet damp. Forresten, når drivstoffet brenner, er det også en liten mengde damp i eksosgassene. Delvis bevis på dette er vannet som strømmer ut av eksosrøret (andre årsaker til utseendet er beskrevet her).
  3. Når det kommer vann i oljen, emulgerer fettet. Igjen er mengden sprøytet vann så liten at det rett og slett ikke kan komme inn i veivhuset. Det blir umiddelbart en gass som fjernes sammen med eksosen.
  4. Den varme dampen ødelegger oljefilmen og får kraften til å fange opp kilen. Faktisk løser ikke damp eller vann opp oljen. Det mest virkelige løsningsmidlet er bare bensin, men samtidig forblir oljefilmen hundretusener av kilometer.

La oss se hvordan enheten for å spraye vann i motoren fungerer.

Hvordan vanninjeksjonssystemet fungerer

I moderne kraftenheter utstyrt med dette systemet kan forskjellige typer sett installeres. I ett tilfelle brukes en enkelt dyse, plassert på inntaket til manifoldinntaket før bifurkasjonen. En annen modifikasjon bruker flere injektorer av typen distribuert injeksjon.

Den enkleste måten å montere et slikt system på er å installere en egen vanntank der den elektriske pumpen skal plasseres. Et rør er koblet til det, gjennom hvilket væske vil tilføres sprøyten. Når motoren når ønsket temperatur (driftstemperaturen til forbrenningsmotoren er beskrevet i en annen artikkel) begynner føreren å spraye for å skape en våt tåke i innsugningsmanifolden.

Vanninjeksjon i bilmotoren

Den enkleste installasjonen kan til og med installeres på en forgassermotor. Men samtidig kan man ikke gjøre uten en viss modernisering av inntakskanalen. I dette tilfellet styres systemet fra kupeen av føreren.

I mer avanserte versjoner, som finnes i butikkene for automatisk innstilling, tilføres sprøytemodusjusteringen enten av en separat mikroprosessor, eller arbeidet er assosiert med signaler fra ECU. I dette tilfellet må du bruke tjenestene til en bilelektriker for å installere systemet.

Enheten til moderne sprøytesystemer inneholder følgende elementer:

  • Elektrisk pumpe som gir trykk opp til 10 bar;
  • En eller flere dyser for sprøyting av vann (antallet deres avhenger av enheten i hele systemet og fordelingsprinsippet for den våte strømmen over sylindrene);
  • Kontrolleren er en mikroprosessor som styrer tidspunktet og mengden vanninjeksjon. En pumpe er koblet til den. Takket være dette elementet sikres en konstant høy presisjonsdosering. Algoritmer innebygd i noen mikroprosessorer gjør at systemet automatisk kan tilpasse seg forskjellige driftsmodi for kraftenheten;
  • En tank for væsken som skal sprayes inn i manifolden;
  • Nivåsensor plassert i denne tanken;
  • Slanger med riktig lengde og passende beslag.

Systemet fungerer etter dette prinsippet. Injeksjonskontrolleren mottar signaler fra luftstrømssensoren (les mer om drift og funksjonsfeil her). I samsvar med disse dataene beregner mikroprosessoren tiden og mengden sprøytet væske ved bruk av passende algoritmer. Avhengig av modifikasjonen av systemet, kan dysen ganske enkelt lages i form av en hylse med en veldig tynn forstøver.

Vanninjeksjon i bilmotoren

De fleste moderne systemer gir rett og slett et signal om å slå pumpen på / av. I dyrere sett er det en spesiell ventil som endrer doseringen, men i de fleste tilfeller fungerer den ikke riktig. I utgangspunktet utløses kontrolleren når motoren når 3000 o / min. og mer. Før du installerer en slik installasjon på bilen din, må du ta i betraktning at de fleste produsenter advarer om feil bruk av systemet på noen biler. Ingen vil gi en detaljert liste, siden alt avhenger av de enkelte parametrene til kraftenheten.

Selv om hovedfunksjonen med vanninjeksjon er å øke motoreffekten, brukes den hovedsakelig bare som en intercooler for å avkjøle luftstrømmen som kommer fra en rødglødende turbin.

I tillegg til å øke motoreffekten, er mange sikre på at injeksjonen også renser sylinderens og eksosrørets arbeidshulrom. Noen mener at tilstedeværelsen av damp i eksosen skaper en kjemisk reaksjon som nøytraliserer noen av de giftige stoffene, men i dette tilfellet trenger ikke bilen et element som en bilkatalysator eller et komplekst AdBlue-system, som du kan lese om . her.

Pumping av vann har bare effekt ved høye motorhastigheter (det må være godt oppvarmet og luftstrømmen må være rask slik at fuktighet umiddelbart kommer inn i sylindrene), og i større grad i turboladere. Denne prosessen gir ekstra dreiemoment og en liten økning i kraft.

Vanninjeksjon i bilmotoren

Hvis motoren er naturlig aspirert, vil den ikke bli betydelig kraftigere, men den vil definitivt ikke lide av detonasjon. For en turboladet forbrenningsmotor vil en vanninjeksjon installert foran kompressoren øke effektiviteten ved å redusere temperaturen i den innkommende luften. Og for en enda større effekt, bruker et slikt system den tidligere nevnte blandingen av vann og metanol i en andel på 50x50.

Fordeler og ulemper

Så, vanninjeksjonssystemet tillater:

  • Inntakstemperatur;
  • Sørg for ytterligere kjøling av elementene i forbrenningskammeret;
  • Hvis du bruker bensin av lav kvalitet (lavoktan), øker vannsprøyting motstanden mot detonasjon;
  • Bruk av samme kjøremodus reduserer drivstofforbruket. Dette betyr at bilen med samme dynamikk avgir mindre forurensende stoffer (selvfølgelig er dette ikke så effektivt at bilen kan klare seg uten katalysator og andre systemer for nøytralisering av giftige gasser);
  • Ikke bare for å øke kraften, men får også motoren til å svinge med et dreiemoment økt med 25-30 prosent;
  • Til en viss grad rengjør elementene i motorens inntaks- og eksosanlegg;
  • Forbedre gassrespons og pedalrespons;
  • Ta turbinen til driftstrykk med lavere motorhastighet.

Til tross for så mange nyttige funksjoner er vanninjeksjon uønsket for konvensjonelle biler, og det er flere gode grunner til at bilprodusenter ikke implementerer det i produksjonsbiler. De fleste av dem skyldes at systemet har en sportslig opprinnelse. I motorsportsverdenen blir drivstofføkonomien stort sett oversett. Noen ganger når drivstofforbruket 20 liter per hundre. Dette skyldes at motoren ofte bringes til maksimalt turtall, og føreren trykker nesten hele tiden på gassen til den stopper. Bare i denne modusen er effekten av injeksjonen merkbar.

Vanninjeksjon i bilmotoren

Så her er de største ulempene med systemet:

  • Siden installasjonen primært var ment å forbedre ytelsen til sportsbiler, er denne utviklingen bare effektiv ved maksimal effekt. Så snart motoren når dette nivået, løser kontrolleren dette øyeblikket og injiserer vann. For at installasjonen skal fungere effektivt, må kjøretøyet brukes i sportsmodus. Ved lave turtall kan motoren være mer "grublende".
  • Vanninjeksjon utføres med en viss forsinkelse. Først går motoren inn i strømmodus, den tilsvarende algoritmen aktiveres i mikroprosessoren, og et signal sendes til pumpen for å slå på. Den elektriske pumpen begynner å pumpe væske inn i ledningen, og først deretter begynner dysen å spraye den. Avhengig av modifikasjonen av systemet, kan alt dette ta omtrent ett millisekund. Hvis bilen kjører i stille modus, vil sprøytingen ikke ha noen effekt i det hele tatt.
  • I versjoner med en dyse er det umulig å kontrollere hvor mye fuktighet som kommer inn i en bestemt sylinder. Av denne grunn, til tross for god teori, viser praksis ofte ustabil motordrift, selv med helt åpen gass. Dette skyldes de forskjellige temperaturforholdene i de enkelte "pottene".
  • Om vinteren trenger systemet ikke bare drivstoff med vann, men med metanol. Bare i dette tilfellet, selv i kaldt vær, vil væsken tilføres fritt til samleren.
  • Av hensyn til motoren må det injiserte vannet destilleres, og dette er et ekstra avfall. Hvis du bruker vanlig vann fra springen, vil det snart akkumuleres kalkavleiringer på veggene på kontaktflatene (som kalk i en vannkoker). Tilstedeværelsen av fremmede faste partikler i motoren er beheftet med en tidlig sammenbrudd av enheten. Av denne grunn bør destillatet brukes. Sammenlignet med den ubetydelige drivstofføkonomien (en vanlig bil er ikke ment for konstant drift i sportsmodus, og lovgivningen forbyr dette på offentlige veier), selve installasjonen, vedlikehold og bruk av destillat (og om vinteren - en blanding av vann og metanol) er økonomisk uberettiget ...

I sannhet kan noen av manglene utbedres. For eksempel, for at kraftenheten skal fungere stabilt ved høye o / min eller ved maksimal belastning ved lave o / min, kan et distribuert vanninjeksjonssystem installeres. I dette tilfellet vil injektorene installeres, en for hver innsugningsmanifold, som i et identisk drivstoffsystem.

Imidlertid øker prisen på en slik installasjon betydelig og ikke bare på grunn av tilleggselementer. Faktum er at injeksjon av fuktighet bare er fornuftig i tilfelle en luftstrøm i bevegelse. Når inntaksventilen (eller flere i tilfelle noen modifikasjoner av motoren) er stengt, og dette skjer i tre sykluser, er luften i røret urørlig.

For å forhindre forgjeves å strømme inn i samleren (systemet sørger ikke for fjerning av overflødig fuktighet som samler seg på veggene til samleren), må kontrolleren bestemme på hvilket tidspunkt og hvilken bestemt dyse som skal komme i drift. Dette komplekse oppsettet krever kostbar maskinvare. Sammenlignet med den lille økningen i kraft for en standardbil, er en slik utgift uberettiget.

Selvfølgelig er det alles sak å installere et slikt system på bilen din eller ikke. Vi har vurdert både fordeler og ulemper ved et slikt design. I tillegg foreslår vi å se en detaljert videoforelesning om hvordan vanninjeksjon fungerer:

Forbrenningsmotorteori: vanninjeksjon i inntakskanalen

Spørsmål og svar:

Hva er metanolinjeksjon? Dette er injeksjon av en liten mengde vann eller metanol i en motor som går. Dette øker detonasjonsmotstanden til dårlig drivstoff, reduserer utslipp av skadelige stoffer, øker dreiemomentet og kraften til forbrenningsmotoren.

Hva er metanol vanninjeksjon for? Metanolinjeksjon kjøler ned luften som trekkes inn av motoren og reduserer sannsynligheten for at motoren banker. Dette øker effektiviteten til motoren på grunn av den høye varmekapasiteten til vannet.

Hvordan fungerer Vodomethanol-systemet? Det avhenger av modifikasjonen av systemet. Den mest effektive er synkronisert med drivstoffinjektorene. Avhengig av belastningen injiseres vannmetanol.

Hva brukes Vodomethanol til? Dette stoffet ble brukt i Sovjetunionen i flymotorer før ankomsten av jetmotorer. Vannmetanol reduserte detonasjonen i forbrenningsmotoren og gjorde forbrenningen av HTS jevn.

Legg til en kommentar