Утоли мои печали: как впрыск воды повышает мощность мотора

33032 3 33
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.
 

Обыватель 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.

Поршни 12-ти цилиндрового двигателя

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?

Статьи / Практика
Алюсил не виноват: настоящие причины ненадежности алюминиевых моторов

Алюсил? Не, не слышал Сам по себе алюминий – металл достаточно мягкий, – это знают все, кто гнул в детстве бабушкины алюминиевые вилки. И даже прочности его сплавов, которые используются в...

85649 16 24

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: Messerschmidt Bf-109

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 фото: ИЛ-2

На фото: ИЛ-2

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.

На фото: Oldsmobile F-85 Jetfire Hardtop Coupe 1963

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.

Saab 99 Turbo Combi Coupe '1978–80

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

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.

BMW M4 Coupé MotoGP Safety Car (F82) '2015

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.

Статьи / Практика
Лучшие современные бензиновые моторы Европы: с наддувом и без

Каждый год множество моторов получают премию «лучший мотор года» в Европе и США. Казалось бы, вот они, лучшие представители двигателей внутреннего сгорания. На деле все обычно иначе: лучшие...

61453 11 37

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.

Поделиться: 5 22 0 0 Подпишитесь на нас в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

Наша система не имеет таких проблем старых систем впрыска воды, никаких задержек нет, т.к. система работает под постоянным давлением и позволяет подавать воду с высокой точностью, разбивая струю на капельки размеров в десятые доли миллиметра.

Да и цена на систему не 3000$

decom_c9f0f895fb98ab9159f51fd0297e236d_5a6e3333c0e18.jpgdecom_c9f0f895fb98ab9159f51fd0297e236d_5a6e3333c0e18.jpg

Статья хорошая, только не надо никаких ШмиДтов) Не Messerschmidt, а Messerschmitt Bf-109

Как только появились "жигули", а это начало 70-х, так и появились умельцы, устанавливающие "впрыск" воды. Без всякой электроники, откуда она бы взялясь? Это позволяло использовать 76-й бензин вместо 93-го без детонации и почти без потери мощности.(76-й было легче украсть). Сам пробовал и мотор к удивлению работал. Но постепенно 76-й стал пропадать и необходимость в этих ухищрениях отпала.

Новые статьи Смотреть все
Статьи / Тесты
Дауншифтинг-тест: что бы тебе больше подошло, Ока или Таврия?

В прошлый раз мы предложили вам поиграть в своего рода «машину времени», выбирая между аутентичными советскими внедорожниками семидесятых годов – УАЗ-469 или ВАЗ-2121. Сегодня же мы предлагаем вам виртуальный…

1068 1 0
Статьи / Практика
Отдыхаю где хочу: как построить внедорожный прицеп-дачу своими руками, и сколько это стоит

Я давно убедился, что именно дом на колесах – это идеальное транспортное средство для длительных путешествий. В принципе, в нашей стране купить готовое жилье на колесах – чаще всего европейского производства – особых…

5846 0 0
Статьи / Практика
Бьет – значит, любит? Как избавиться от статического электричества на кузове машины

Чем отличается старый советский подход в борьбе со статическим электричеством на кузове авто от современного китайского? И насколько вообще распространена и актуальна в наши дни эта проблема? Изучаем заземление через…

8434 0 0
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
Nissan Tiida I c пробегом: моторы с ресурсом “за 350” и неприятный сюрприз от ручной коробки

Из первой части обзора надёжности подержанных Nissan Tiida первого поколения мы уже выяснили, что если машина не была сильно повреждена в аварии, то состояние кузова обычно очень достойное. Электрика при этом страдает от…

1689 1 0
Выбор авто / Подержанные авто
Nissan Tiida I c пробегом: спасительная оцинковка и грязь, угрожающая электрике

Nissan Tiida, придуманный для японского и американского рынков, весьма ограниченно продавался в Европе, да и в России так и не стал бестселлером в своём классе. Наследник модели и вовсе продавался совсем недолго,…

2197 0 0
Выбор авто / Подержанные авто
Volvo XC70 III с пробегом: коварный ГРМ у дизеля и коробка, которая боится перегрева

Нельзя сказать, что Volvo XC70 третьего поколения — беспроблемный автомобиль. Однако конструкции кузова можно только аплодировать, салон в целом также производит приятное впечатление, электрика едва ли потребует…

7989 4 0
Популярные тест-драйвы
Статьи / Премьеры
Даёшь 40 градусов! Экспресс-тест и видео нового Haval H9

На конвейер российского завода Great Wall рестайлинговый Haval H9 встанет только в следующем году, в этом – наладят сборку внедорожника со старой внешностью.

47321 30 0
Тест-драйвы / Одиночные
Теперь ты видел всё: тест-драйв редчайшего пикапа ЗАЗ-968МП

Нет, это не «колхоз» и не «кастом»! Да, это пикап с задним расположением двигателя. Да, это та самая модификация, которая в русскоязычной Википедии описана как «для внутризаводского транспорта» (что, кстати, не совсем…

35848 25 0
Тест-драйвы / Одиночные
Тест-драйв Exeed TXL, самого дорогого кроссовера от Chery

Напомним вкратце: Exeed — это новый "премиальный" бренд Chery, нацеленный в первую очередь на местный китайский рынок, однако со временем машины планируют привезти и в Россию. TX — дебютная модель бренда, а TXL —…

18143 13 0
Обзоры и тесты гаджетов
Статьи / Практика
Два провода и немного хитрости: как зарядить телефон в машине без зарядного устройства?

Нет, речь не про беспроводную зарядку, а про то, как можно оживить свой смартфон, если зарядка сломалась, но под рукой есть автомобиль с “живым” аккумулятором. При наличии некоторых умений и терпения выйти из положения…

30546 12 0
Гаджеты / Видеорегистраторы
Обзор флагманского видеорегистратора BlackVue DR590W-2CH: премиум-класс из Южной Кореи

Компания BlackVue – фактически основатель сегмента регистраторов премиум-класса. Именно этот бренд первым придумал миниатюрную цилиндрическую модель и оснастил ее Wi-Fi, что для своего время это было настоящее…

23244 43 0
Статьи / Практика
Для машины, лодки и палатки: тест пускового устройства Ritmix RJS-18000

Попавший на наш тест «пускач» Ritmix RJS-18000 – из разряда силовых. Он имеет аккумулятор емкостью 18 ампер-часов, хотя для запуска мотора обычно хватает и вдвое меньшей емкости. Это значит, что мощная батарея работает…

6001 1 0
Военная техника
Статьи / Военная техника
Война списала всё: почему советские полугусеничные машины времен ВОВ считались неудачными

С началом Великой Отечественной войны практически все работы по полугусеничным автомобилям, над которыми долгие годы трудились сотни инженеров и испытателей, окончательно зашли в тупик и были свернуты, лишив Красную…

59262 8 8
Статьи / Военная техника
«Ответ Чемберлену» или как грузовики ЯГАЗ чуть не довели СССР до мирового лидерства

Довоенное семейство почти одинаковых грузовиков Ярославского автозавода не отличалось ни техническими, ни тем более эстетическими особенностями. Да и в Красной армии эти неповоротливые машины не жаловали, доверяя им лишь…

43478 0 10
Статьи / История
Вдогонку за прогрессом: опытные образцы военных вездеходов ГАЗ

Еще до Первой мировой войны за рубежом начались работы по армейским грузовикам и бронемашинам с приводом всех колес, которые в единичных образцах поступали в Царскую армию. В то время у русских инженеров появилась…

16013 1 2
История автомобилестроения
Статьи / История
Брат ты мне или не брат: из-за чего началось противостояние АЗЛК и ИЖ

Спор о том, что круче - АЗЛК или ИЖ - среди любителей Москвичей будет актуальным всегда. Отстаивая свои позиции, они могут привести в пользу своей позиции кучу аргументов, а если они закончатся, в ход пойдут…

74872 32 0
Статьи / История
Автовозы, обычные и не очень: как и на чем перевозили автомобили в СССР

В наше время тягач-автовоз с новенькими легковушками стал привычным элементом дорожного потока, ведь дилерские центры в регионах РФ получают немалую часть автомобилей именно таким способом. В Советском Союзе увидеть…

56587 0 7
Статьи / История
Американские корни, дизель и семиместный салон: мифы и факты про ГАЗ-24-02

Волга второго поколения выпускалась достаточно долго – с 1968 по 1992 год. Параллельно с седаном ГАЗ-24 и его модернизированным вариантом под индексом 24-10, выпускался и универсал ГАЗ-24-02, который в несколько…

53183 5 4
Сообщаем, что мы собираем метаданные: cookies и IP-адрес.
Внимание

Изображение
Выбрать файл
Добавить цитату
Внимание

Вы уверены, что хотите удалить этот комментарий?

Внимание

Вы уверены, что хотите удалить все комментарии пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите отклонить комментарий пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в спам?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в корзину?