|
Технологія упорскування води майже такий же стара, як і сам автомобіль. Однак, як і багато автомобільних технологій, вона загублена - тому що мода бере своє. Упорскування води - це можливість придушити детонацію, що дозволяє підняти тиск у циліндрах. Цим процесом легко управляти й досить просто встановити. Тепер коли викид газів в атмосферу контролюється усе жорсткіше, октановое число бензину знижується, а його ціна росте, упорскування води стає кращим способом контролю детонації. І в нього є одна незаперечна перевага, "паливо" - доступно практично за безкоштовно.
Як це працює
Отже, як же вода допомагає придушити детонацію? Детонація трапляється коли полум'я в циліндрі не програссирует, а замість цього відбувається вибух. Це викликає масивне збільшення тиску, що може ушкодити поршні, кільця й навіть голову. Детонація іноді може бути почута як "тинь, тинь" звук идущий від двигуна.
Упорскування води може здійснюватися 3-мя способами. Перша й основний, коли вода впорскується на впуску, перше ніж суміш попадає в циліндри, маленькі краплі збирають тепло з повітря. Вода має дуже високий коэфициент теплообміну (може поглинути велику кількість енергії, і при цьому температура поднимится не сильно), це способствут охолодженню вступника повітря. Краплі починають випаровуватися, при цьому поглинається ще більше тепла. І нарешті, що коли залишилися краплі досягають камери згоряння вся вода перетворюється в пару. Це діє як противо-детонант і до того ж підтримує внутрішності двигуна в дуже чистому стані (препятсвует утворенню карбонових відкладень).
Експерименти з упорскуванням води проводилися ще в 1930-х роках. У той час було виявлено що детонації модно уникнути якщо суміш повітря/паливо робити більше багатою. У міру росту тиску детонація підсилюється, але збагачення суміші знімає проблему, у теж час було знайдено що при упорскуванні води - детонації не відбувається навіть якщо суміш бідна. Зниження детонації при багатій суміші відбувається за рахунок того, що велика кількість палива прохолоджує камеру згоряння, природно при використанні води такої кількості палива вже не потрібно.
Цей ефект найбільш значний, і дозволяє заощаджувати паливо при більших навантаженнях на двигун. Saab - на своїх останніх моделях турбированних автомобілів став недавно застосовувати упорскування води на більших навантаженнях у сполученні з більше бідною сумішшю, це сприяє зниженню шкідливого вихлопу й економії палива. Якщо глянути на це з іншого погляду, то на більших навантаженнях можна заощаджувати паливо без зниження потужності.
чиЗавжди вода?
Незважаючи на те, що ми поки говорили тільки про "воду", багато систем використають суміш води з метанолом (50/50), або води й метилові спирти. Дослідження в часи другої світової війни, довели що використання чистої води краще для зниження детонації, а суміш із метанолом дозволяє одержати більше потужності перше ніж відбудеться детонація. Одна із причин цього в тім, що алкоголь горить повільніше чим бензин. Тому пік тиску в циліндрах виникає пізніше, що сприяє збільшенню моменту.
Питання полягає в тім чи може упорскування води допомогти в збільшенні потужності двигуна? У той час як температура вступника у двигун повітря знижується, знижується і його щільність, а присутсвие води в циліндрах залишає менше місця для кисню. І в такому випадку чисте сухе повітря означає більше потужності. Однак холодне повітря менш щільний, що дозволяє збільшити кількість повітря, тому теоритически, якщо відношення повітря/паливо не міняється - те обоє фактора нейтралізують один одного.
Це означає, що якщо упорскування води використається без якої або настроювання двигуна - те поліпшень чекати не доводиться. Однак, якщо суміш забеднить, або збільшити тиск або виставити більше раннє запалювання - те в результаті вийде збільшення в потужності. Заряджені авіаційні двигуни мають пристрою для автоматичного збідніння суміші коли йде упорскування води. Нагадаємо, що зміни в складі суміші на високих навантаженнях можуть бути дуже небезпечними, і можуть погано позначитися на "здоровьи" вашого двигуна. Двигуни, що нагнітають повітря примусово (турбо й компресорні) дуже легко ушкодити якщо беднить суміш або змінювати запалювання.
Мені доводило чути, що можна додавати воду безпосередньо в бензин. Однак, я не знаю факту, щоб хтось реалізував це на практиці.
Системи упорскування води
Система упорскування повинна забезпечувати следущее:
- рівномірно розподіляти подачу води між циліндрами
- автоматично запускатися до потрібного моменту
- мати можливість перекрити воду, коли вона не потрібна
- або попередити водія або понизити потужність двигуна (за рахунок зниження наддування), коли вода кінчається
- бути дуже надійної
Багато систем, які мені доводило бачити не удволетворяют зазначеним вище критеріям.
Щоб система була ефективної, подача води повинна мінятися залежно від повітряного потоку. Іншими словами потік води повинен соотвествовать потоку повітря. Маленька кількість води повинне бути на малих навантаженнях, і більше на більші. Якщо подача води контролюється досить точно, то максимальна кількість повинне бути на піку моменту.
Вода повинні подаватися в дуже добре распиленном виді. Це сприяє створенню маленьких крапель, що збільшує площу зіткнення. Маленькі краплі також має менше шансів "упасти" з повітря й намочити стінки впускного колектора, що може викликати нерівномірний розподіл води по циліндрах. Краплі маленького розміру - вимагають насоса з високим тиском і правильним дизайном форсунки.
Англійська компанія Aquamist спеціалізується на виготовленні таких систем. Вони роблять свої власні насоси, які працюють із низьким потоком але високим тиском. Насос використає подвійний цикл, спочатку вода затягається, а потім випускається через клапан, це забезпечує потім приблизно 160 кубиків у хвилину при тиску порядку 3 бар. Насос має убудовану електроніку для контролю циклу.
Як альтернативу насмокчу можна використати тиск наддування, для цього поступаюший повітря треба проганяти через спеціальну форсунку. У такому випадку підключення води здійснюється до компресора. У такому випадку, вимоги до форсунки будуть дуже високі, щоб уникнути більших крапель. Однак такий метод себе не зарекомендував, тому що згодом компресор робиться непридатним (на лопатах крильчатки утвориться наліт).
Взагалі ж упорскування води можна здійснювати в різних місцях. В атмосферних автомобілях форсунка розташовується звичайно поруч із дросельною заслінкою. У турбированних же автомобілях вибір ширше:
- до коспрессора
- після компресора, але до интеркулера
- після интеркулера
Ми рекомендуємо для атмосферних автомобілів установливать форсунку до дросельної заслінки, взагалі ж краще підібрати оптимальне розташування досвідченим шляхом. На літакових двигунах наприклад зустрічається до 18 форсунок установлених поруч із виходом з турбіни. Кількість подаваної води потрібно правильно дозувати, звичайно це 20-30 відсотків від ваги рідини (бензин + вода). Систему потрібно настроїти так щоб вода подавалася тільки при великому потоці повітря.
Упорскування води насосом
Цей вид системи підходить як для турбированних, так і для атмосферних двигунів. Можна навіть використати насос від сільськогосподарських систем для зрошення. Найбільш простий спосіб включення - це установка датчика на впускний колектор, що буде забезпечувати включення системи, коли двигун вийшов на заданий тиск. Або ж можна використати мікроперемикач під педаллю газу. Зустрічаються й системи, які замірять прискорення автомобіля й залежно від цього опредяляют момент включення системи.
Упорскування води - дуже ефективний засіб боротьби з детонацією, і при цьому не зменшується повітряний потік. Систему досить легко встановити, тому що компоненти можна розп
оділити, найбільший недолік - це наявність резервуара з водою, до того ж його ще доводиться переодически заправляти. Крім того, така система знижує викид шкідливих речовин в атмосферу. Ну а ще її можна використати для упорскування "збільшувача октанового числа бензину". Ефективність упорскування води залежить від погоди, при сильно вологому повітрі ефекту практично не буде.
|
