הזרקת מים למנוע הרכב
תוכן
כוח מוטורי הוא הנושא הנפוץ ביותר בחוגי נהגים. כמעט כל נהג חשב לפחות פעם אחת כיצד להגדיל את הביצועים של יחידת כוח. חלקם מתקינים טורבינות, אחרים צילינדרים מקדימים וכו '. (מתוארות שיטות אחרות להגברת הכוח ברחוב אחרаגנב). רבים המעוניינים בכוונון מכוניות מודעים למערכות המספקות כמות קטנה של מים או תערובת שלהם עם מתנול.
רוב הנהגים מכירים מושג כזה כמו פטיש מים של מנוע (יש גם סקירה נפרדת). כיצד יכולים מים, המעוררים הרס של מנוע הבעירה הפנימית, בעת ובעונה אחת להגדיל את ביצועיהם? בואו ננסה להתמודד עם נושא זה, ונבחן גם את היתרונות והחסרונות שיש למערכת הזרקת מתנול ביחידת הכוח.
מהי מערכת הזרקת מים?
בקיצור, מערכת זו הינה מיכל אליו מוזגים מים, אך לעיתים קרובות יותר תערובת של מתנול ומים ביחס 50/50. יש לו מנוע חשמלי, למשל, ממכונת כביסה לשמשה הקדמית. המערכת מחוברת באמצעות צינורות אלסטיים (בגרסה התקציבית ביותר נלקחים צינורות מהטפטפת) שבקצהם מותקן זרבובית נפרדת. בהתאם לגרסת המערכת, ההזרקה מתבצעת באמצעות מרסס אחד או כמה. מים מסופקים כאשר אוויר נשאב אל הגליל.
אם ניקח את גרסת המפעל, ליחידה תהיה משאבה מיוחדת הנשלטת אלקטרונית. במערכת יהיה חיישן אחד או יותר שיעזרו לקבוע את הרגע וכמות המים המותזים.
מצד אחד נראה כי מים ומנוע הם מושגים שאינם תואמים. הבעירה של תערובת דלק האוויר מתרחשת בצילינדר, וכפי שכולם יודעים מילדות, הלהבה (אם לא מדובר בכימיקלים שנשרפים) מכובה במים. אלה ש"הכירו "את ההלם ההידראולי של המנוע, מנסיונם, היו משוכנעים כי מים הם החומר האחרון שעליו להיכנס למנוע.
עם זאת, הרעיון של הזרקת מים אינו פרי דמיון בגיל העשרה. למעשה, הרעיון הזה בן כמעט מאה שנה. בשנות השלושים, לצרכים הצבאיים, הארי ריקרדו שיפר את מנוע המטוסים של רולס רויס מרלין, וגם פיתח בנזין סינתטי בעל מספר אוקטן גבוה. כאן) עבור מנועי בעירה פנימית של מטוסים. היעדר דלק כזה מהווה סיכון גבוה לפיצוץ במנוע. מדוע התהליך הזה מסוכן? בנפרד, אך בקיצור, תערובת דלק האוויר חייבת להישרף באופן אחיד, ובמקרה זה היא ממש מתפוצצת. מסיבה זו, חלקי היחידה נמצאים במתח יתר ונכשלים במהירות.
כדי להילחם באפקט זה ערך ג 'ריקרדו סדרת מחקרים, שכתוצאה מהם הצליח להשיג דיכוי התפוצצות עקב הזרקת מים. בהתבסס על התפתחויותיו הצליחו מהנדסים גרמנים להכפיל כמעט את כוחן של היחידות במטוסן. לשם כך נעשה שימוש בהרכב MW50 (מכונת כביסה מתנול). לדוגמא, לוחם פוק-וולף 190D-9 היה מצויד באותו מנוע. תפוקת השיא שלו הייתה 1776 כוחות סוס, אך עם מבער לאחר לילה קצר (התערובת הנ"ל הוזנה אל הצילינדרים), מוט זה עלה ל 2240 "סוסים".
התפתחות זו שימשה לא רק במודל מטוס זה. בארסנל התעופה הגרמנית והאמריקאית היו כמה שינויים ביחידות הכוח.
אם אנחנו מדברים על מכוניות ייצור, אז דגם ה- Oldsmobile F85 Jetfire, שהתגלגל מפס הייצור בשנה ה -62 של המאה הקודמת, קיבל התקנת מפעל של הזרקת מים. מכונית ייצור נוספת עם חיזוק מנוע בצורה זו היא סאאב 99 טורבו, שיצא בשנת 1967.
הפופולריות של מערכת זו תפסה תאוצה עקב יישומה בשנים 1980-90. במכוניות ספורט. אז, בשנת 1983, רנו מציידת את מכוניות הפורמולה 1 שלה במיכל של 12 ליטר, שבו הותקנו משאבה חשמלית, בקר לחץ ומספר המזרקים הנדרש. עד 1986 הצליחו מהנדסי הצוות להגדיל את המומנט והתפוקה של יחידת הכוח מ -600 ל -870 כוחות סוס.
במלחמת המרוצים של יצרניות הרכב, פרארי גם לא רצתה "לרעות את החלק האחורי", והחליטה להשתמש במערכת זו בחלק ממכוניות הספורט שלה. הודות למודרניזציה זו, הצליח המותג להשיג עמדה מובילה בקרב מעצבים. אותו רעיון פותח על ידי מותג פורשה.
שדרוגים דומים בוצעו עם מכוניות שהשתתפו במירוצים מסדרת WRC. עם זאת, בתחילת שנות ה -90 מארגני תחרויות כאלה (כולל F-1) שינו את התקנות ואסרו על שימוש במערכת זו במכוניות מירוץ.
פריצת דרך נוספת בעולם הספורט המוטורי נעשתה על ידי התפתחות דומה בתחרויות מירוץ הגרר בשנת 2004. שיא העולם ¼ מייל נשבר על ידי שני כלי רכב שונים, למרות הניסיונות להגיע לאבן הדרך עם שינויים שונים במערכת הכוח. מכוניות דיזל אלה היו מצוידות באספקת מים לסעפת היניקה.
במשך הזמן החלו מכוניות לקבל מצנני קירור שמפחיתים את הטמפרטורה של זרימת האוויר לפני שהיא נכנסת לסעפת היניקה. הודות לכך, המהנדסים הצליחו להפחית את הסיכון לדפיקה, ומערכת ההזרקה כבר לא הייתה נחוצה. עלייה חדה בכוח התאפשרה הודות להכנסת מערכת אספקת תחמוצת החנקן (הופיעה רשמית בשנת 2011).
בשנת 2015 החלו להופיע חדשות על הזרקת מים שוב. לדוגמה, למכונית הבטיחות החדשה MotoGP שפיתחה ב.מ.וו יש ערכת ריסוס מים קלאסית. בהצגה הרשמית של המכונית במהדורה מוגבלת, נציג יצרנית הרכב הבווארית הביא כי בעתיד היא מתוכננת לשחרר שורה של דגמים אזרחיים עם מערכת דומה.
מה נותנים הזרקת מים או מתנול למנוע?
אז בואו נעבור מההיסטוריה לתרגול. מדוע המנוע זקוק להזרקת מים? כאשר כמות מוגבלת של נוזלים נכנסת לסעפת הכניסה (מתיזים טיפה של לא יותר מ- 0.1 מ"מ), במגע עם מדיום חם, הוא הופך מיד למצב גזי עם תכולת חמצן גבוהה.
ה- BTC המקורר דוחס הרבה יותר בקלות, כלומר גל הארכובה צריך להשתמש בכוח מעט פחות כדי לבצע את שבץ הדחיסה. לפיכך, ההתקנה מאפשרת לפתור מספר בעיות בבת אחת.
ראשית, לאוויר חם יש פחות צפיפות (לצורך הניסוי ניתן להוציא בקבוק פלסטיק ריק מבית חם לקור - הוא יתכווץ בצורה הגונה), ולכן פחות חמצן ייכנס לגליל, מה שאומר שבנזין או סולר דלק יישרף גרוע יותר. כדי למנוע אפקט זה, מנועים רבים מצוידים במגדשי טורבו. אך גם במקרה זה, טמפרטורת האוויר אינה יורדת, מכיוון שטורבינות קלאסיות מונעות על ידי פליטה חמה העוברת דרך סעפת הפליטה. ריסוס מים מאפשר לספק יותר חמצן לגלילים כדי לשפר את יעילות הבעירה. בתורו, לכך תהיה השפעה חיובית על הזרז (לפרטים קראו בביקורת נפרדת).
שנית, הזרקת מים מאפשרת להגדיל את כוחה של יחידת הכוח מבלי לשנות את נפח העבודה שלה ומבלי לשנות את תכנונה. הסיבה היא שבמצב אדי, הלחות תופסת הרבה יותר נפח (על פי כמה חישובים, הנפח גדל בפקטור של 1700). כאשר מים מתאדים בחלל סגור, נוצר לחץ נוסף. כידוע, דחיסה חשובה מאוד למומנט. ללא התערבות בתכנון יחידת הכוח וטורבינה חזקה, לא ניתן להגדיל את הפרמטר הזה. ומכיוון שהאדים מתרחבים בצורה חדה, יותר אנרגיה משתחררת מהבעירה של ה- HTS.
שלישית, בגלל התזת מים, הדלק לא מתחמם יתר על המידה, ולא נוצר התפוצצות במנוע. זה מאפשר שימוש בבנזין זול יותר עם מספר אוקטן נמוך יותר.
רביעית, בשל הגורמים המפורטים לעיל, הנהג אינו רשאי ללחוץ על דוושת הדלק באופן כה פעיל כדי להפוך את המכונית לדינמית יותר. זה מובטח על ידי התזת נוזל למנוע הבעירה הפנימית. למרות העלייה בהספק, צריכת הדלק אינה מוגברת. בחלק מהמקרים, עם מצב נהיגה זהה, גרגרנות המנוע מצטמצמת ל -20 אחוזים.
למען האמת, להתפתחות זו יש מתנגדים. התפיסות המוטעות הנפוצות ביותר לגבי הזרקת מים הן:
- מה עם פטיש המים? לא ניתן להכחיש שכאשר מים נכנסים לגלילים, המנוע חווה פטיש מים. מכיוון שלמים יש צפיפות ראויה כאשר הבוכנה נמצאת במכת דחיסה, הם אינם יכולים להגיע למרכז המת העליון (זה תלוי בכמות המים), אך גל הארכובה ממשיך להסתובב. תהליך זה יכול לכופף את מוטות החיבור, לשבור את המפתחות וכו '. למעשה, הזרקת המים כה קטנה עד שמכת הדחיסה אינה מושפעת.
- מתכת, במגע עם מים, מחלידה לאורך זמן. זה לא יקרה במערכת זו מכיוון שהטמפרטורה בצילינדרים של מנוע פועל עולה על 1000 מעלות. מים הופכים למצב אדים ב 100 מעלות. לכן, במהלך הפעלת המערכת, אין מים במנוע, אלא רק קיטור מחומם-על. אגב, כאשר הדלק נשרף, יש גם כמות קטנה של אדים בגזי הפליטה. עדות חלקית לכך היא המים הנשפכים מצינור הפליטה (מתוארות סיבות אחרות להופעתו כאן).
- כאשר מופיעים מים בשמן, השומן מתחלב. שוב, כמות המים המרוססים כל כך קטנה שהם פשוט לא יכולים להיכנס לארכובה. זה הופך מיד לגז שמסירים יחד עם הפליטה.
- האדים החמים הורסים את סרט השמן וגורמים ליחידת הכוח לתפוס את הטריז. למעשה, קיטור או מים אינם ממיסים את השמן. הממיס האמיתי ביותר הוא רק בנזין, אך יחד עם זאת סרט הנפט נשאר מאות אלפי קילומטרים.
בואו נראה איך עובד המכשיר לריסוס מים למנוע.
כיצד עובדת מערכת הזרקת המים
ביחידות כוח מודרניות המצוידות במערכת זו, ניתן להתקין ערכות מסוגים שונים. במקרה אחד משתמשים בזרבובית אחת הממוקמת על כניסת סעפת הכניסה לפני הפיצול. בשינוי אחר משתמשים בכמה מזרקים מהסוג הזרקה מבוזרת.
הדרך הקלה ביותר להרכיב מערכת כזו היא להתקין מיכל מים נפרד בו תוצב המשאבה החשמלית. מחובר אליו צינור, שדרכו יסופק נוזל למרסס. כאשר המנוע מגיע לטמפרטורה הרצויה (מתוארת טמפרטורת ההפעלה של מנוע הבעירה הפנימית במאמר אחר), הנהג מתחיל לרסס כדי ליצור ערפל רטוב בסעפת היניקה.
את ההתקנה הפשוטה ביותר ניתן אפילו להתקין על מנוע קרבורטור. אך יחד עם זאת, אי אפשר להסתדר בלי מודרניזציה כלשהי של מערכת הכניסה. במקרה זה המערכת נשלטת מתא הנוסעים על ידי הנהג.
בגרסאות מתקדמות יותר, אשר ניתן למצוא בחנויות לכוונון אוטומטי, הגדרת מצב הריסוס מסופקת על ידי מיקרו-מעבד נפרד, או שהפעלתו קשורה לאותות המגיעים מ- ECU. במקרה זה, יהיה עליכם להשתמש בשירותיו של חשמלאי אוטומטי בכדי להתקין את המערכת.
המכשיר של מערכות ריסוס מודרניות כולל את האלמנטים הבאים:
- משאבה חשמלית המספקת לחץ עד 10 בר;
- זרבובית אחת או יותר לריסוס מים (מספרם תלוי בהתקן של המערכת כולה ועקרון חלוקת הזרימה הרטובה על הגלילים);
- הבקר הוא מעבד המפקח על תזמון וכמות הזרקת המים. מחוברת אליו משאבה. הודות לאלמנט זה, מובטח מינון קבוע ברמת דיוק גבוהה. אלגוריתמים המוטמעים במיקרו-מעבדים מסוימים מאפשרים למערכת להסתגל אוטומטית למצבי הפעלה שונים של יחידת הכוח;
- מיכל שנוזל לרסס לתוך סעפת;
- חיישן מפלס הממוקם במיכל זה;
- צינורות באורך הנכון ואבזור מתאים.
המערכת עובדת על פי עיקרון זה. בקר ההזרקה מקבל אותות מחיישן זרימת האוויר (לפרטים נוספים אודות פעולתו ותקלותיו קראו כאן). בהתאם לנתונים אלה, באמצעות אלגוריתמים מתאימים, המעבד מחשב את זמן וכמות הנוזל המרוסס. בהתאם לשינוי המערכת, ניתן לעצב את הזרבובית פשוט כשרוול עם מרסס דק מאוד.
רוב המערכות המודרניות פשוט נותנות אות להפעלה / כיבוי של המשאבה. בערכות יקרות יותר ישנו שסתום מיוחד שמשנה את המינון, אך ברוב המקרים הוא אינו פועל כהלכה. בעיקרון, הבקר מופעל כאשר המנוע מגיע ל -3000 סל"ד. ועוד. לפני התקנת התקנה כזו על המכונית שלך, עליך לקחת בחשבון שרוב היצרנים מזהירים מפני פעולה לא נכונה של המערכת במכוניות מסוימות. אף אחד לא יספק רשימה מפורטת, שכן הכל תלוי בפרמטרים האישיים של יחידת הכוח.
אף על פי שתפקידה העיקרי של הזרקת מים הוא הגברת כוח המנוע, הוא משמש בעיקר רק כצינור intercooler לצינון זרימת האוויר המגיע מטורבינה חמה.
בנוסף להגברת הספק המנוע, רבים בטוחים שההזרקה מנקה גם את חלל העבודה של הצילינדר ומערכת הפליטה. יש הסבורים כי הימצאות קיטור בפליטה יוצרת תגובה כימית המנטרלת חלק מהחומרים הרעילים, אך במקרה זה, המכונית לא תזדקק לאלמנט כמו זרז רכב או מערכת AdBlue מורכבת, עליה תוכלו לקרוא . כאן.
לשאיבת מים יש השפעה רק במהירויות גבוהות של המנוע (יש לחמם היטב וזרימת האוויר חייבת להיות מהירה כדי שהלחות תיכנס מיד לצילינדרים), ובמידה רבה יותר ביחידות כוח טורבו. תהליך זה מספק מומנט נוסף וגידול קטן בהספק.
אם המנוע נשאב באופן טבעי, אז הוא לא יהפוך לחזק יותר משמעותית, אך הוא בהחלט לא יסבול מפיצוץ. עבור מנוע בעירה פנימית עם טורבו, הזרקת מים המותקנת מול המגדש תתן עליית יעילות עקב ירידה בטמפרטורה של האוויר הנכנס. ולהשפעה גדולה עוד יותר, מערכת כזו משתמשת בתערובת שהוזכרה בעבר של מים ומתנול בשיעור של 50x50.
יתרונות וחסרונות
אז, מערכת הזרקת המים מאפשרת לך:
- טמפרטורת אוויר כניסה;
- ספק קירור נוסף של אלמנטים בתא הבעירה;
- אם משתמשים בבנזין באיכות נמוכה (נמוכה באוקטן), ריסוס מים מגביר את עמידות הפיצוץ של המנוע;
- שימוש באותו מצב נהיגה מפחית את צריכת הדלק. המשמעות היא שעם אותה דינמיקה המכונית פולטת פחות מזהמים (כמובן, זה לא כל כך יעיל שהמכונית יכולה להסתדר בלי זרז ומערכות אחרות לנטרול גזים רעילים);
- לא רק כדי להגביר את ההספק, אלא גם גורם למנוע להסתובב עם מומנט גדל ב-25-30 אחוז;
- במידה מסוימת מנקים את האלמנטים של מערכת הכניסה והפליטה של המנוע;
- שפר את תגובת המצערת ואת תגובת הדוושה;
- הביאו את הטורבינה ללחץ פעולה במהירות מנוע נמוכה יותר.
למרות כל כך הרבה תכונות שימושיות, הזרקת מים אינה רצויה לרכבים קונבנציונליים, וישנן כמה סיבות טובות מדוע יצרניות הרכב אינן מיישמות אותה ברכבי הייצור. רובם נובעים מכך שלמערכת יש מקור ספורטיבי. בעולם הספורט המוטורי מתעלמים בעיקר מחסכון בדלק. לפעמים צריכת הדלק מגיעה ל -20 ליטר למאה. זאת בשל העובדה כי המנוע מובא לעתים קרובות למהירות מרבית, והנהג לוחץ כמעט כל הזמן על הגז עד שהוא נעצר. רק במצב זה ניכרת השפעת ההזרקה.
אז הנה החסרונות העיקריים של המערכת:
- מכיוון שההתקנה נועדה בעיקר לשפר את הביצועים של מכוניות ספורט, פיתוח זה יעיל רק בהספק מרבי. ברגע שהמנוע מגיע לרמה זו, הבקר מתקן את הרגע הזה ומזריק מים. מסיבה זו, כדי שההתקנה תפעל ביעילות, יש להפעיל את הרכב במצב ספורט. בסיבובים נמוכים המנוע יכול להיות יותר "נקע".
- הזרקת מים מתבצעת בעיכוב מסוים. ראשית, המנוע נכנס למצב ההספק, האלגוריתם המקביל מופעל במעבד, ונשלח אות למשאבה להפעלה. המשאבה החשמלית מתחילה להזרים נוזל לקו, ורק לאחר מכן הנחיר מתחיל לרסס אותו. בהתאם לשינוי המערכת, כל זה עשוי לארוך אלפית שנייה. אם המכונית נוהגת במצב שקט, הרי שהריסוס לא ישפיע כלל.
- בגרסאות עם זרבובית אחת, אי אפשר לשלוט כמה לחות נכנסת לגליל מסוים. מסיבה זו, למרות התיאוריה הטובה, התרגול מראה לעתים קרובות פעולה מוטורית לא יציבה, אפילו עם מצערת פתוחה לחלוטין. זאת בשל תנאי הטמפרטורה השונים ב"סירים "האישיים.
- בחורף, המערכת זקוקה לתדלוק לא רק במים, אלא גם במתנול. רק במקרה זה, גם במזג אוויר קר, הנוזל יסופק באופן חופשי לקולט.
- למען בטיחות המנוע יש לזקק את המים המוזרקים וזה פסולת נוספת. אם אתה משתמש במי ברז רגילים, בקרוב מאוד יצטברו מרבצי סיד על קירות משטחי המגע (כמו אבנית בקומקום). נוכחותם של חלקיקים מוצקים זרים במנוע כרוכה בפירוק מוקדם של היחידה. מסיבה זו, יש להשתמש בתזקיק. לעומת צריכת הדלק הלא משמעותית (מכונית רגילה אינה מיועדת לפעולה מתמדת במצב ספורט, והחקיקה אוסרת זאת בכבישים ציבוריים), ההתקנה עצמה, תחזוקתה ושימוש בתזקיק (ובחורף - תערובת מים ומתנול) אינו מוצדק כלכלית ...
למען האמת, ניתן לתקן חלק מהליקויים. לדוגמא, על מנת שיחידת הכוח תפעל ביציבות בסל"ד גבוה או בעומס מרבי בסל"ד נמוך, ניתן להתקין מערכת הזרקת מים מבוזרת. במקרה זה יותקנו המזרקים, אחד לכל סעפת יניקה, כמו במערכת דלק זהה.
עם זאת, מחיר התקנה כזו עולה משמעותית ולא רק בגלל אלמנטים נוספים. העובדה היא שהזרקת לחות הגיונית רק במקרה של זרם אוויר נע. כאשר שסתום הכניסה (או כמה במקרה של כמה שינויים במנוע) סגור, וזה קורה במשך שלושה מחזורים, האוויר בצינור הוא ללא תנועה.
כדי למנוע זרימת מים לשווא לשווא (המערכת אינה מספקת סילוק עודף לחות המצטבר על דפנות הקולט), על הבקר לקבוע באיזה רגע ואיזה זרבובית מסוימת צריכה להיכנס לפעולה. התקנה מורכבת זו דורשת חומרה יקרה. בהשוואה לעלייה לא מבוטלת בכוח למכונית רגילה, הוצאה כזו אינה מוצדקת.
כמובן שכולם עניינם להתקין מערכת כזו על המכונית שלך או לא. שקלנו גם את היתרונות וגם את החסרונות של עיצוב כזה. בנוסף, אנו מציעים לצפות בהרצאת וידאו מפורטת על האופן שבו עובדת הזרקת מים:
שאלות ותשובות:
מהי הזרקת מתנול? זוהי הזרקה של כמות קטנה של מים או מתנול לתוך מנוע פועל. זה מגביר את עמידות הפיצוץ של דלק גרוע, מפחית את פליטת חומרים מזיקים, מגביר את המומנט והכוח של מנוע הבעירה הפנימית.
לשם מה הזרקת מים של מתנול? הזרקת מתנול מקררת את האוויר שנמשך פנימה על ידי המנוע ומפחיתה את הסבירות לדפיקה במנוע. זה מגביר את יעילות המנוע בשל קיבולת החום הגבוהה של המים.
כיצד פועלת מערכת Vodomethanol? זה תלוי בשינוי של המערכת. היעיל ביותר מסונכרן עם מזרקי הדלק. בהתאם לעומס שלהם, מוזרק מים מתנול.
למה משמש Vodomethanol? חומר זה שימש בברית המועצות במנועי מטוסים לפני הופעת מנועי הסילון. מתנול מים הפחית את הפיצוץ במנוע הבעירה הפנימית והפך את הבעירה של ה-HTS לחלקה.
