Iniezione d'acqua in u mutore di a vittura

A putenza di u mutore hè u tema più cumunu in i circuli di l'automobilisti. Quasi tutti l'automobilisti anu pensatu almenu una volta à cume cresce e prestazioni di una unità di putenza. Certi stallanu turbine, altri cilindri di fresa, ecc. (sò descritti altri metudi di putenza crescente in un altru stаthie). Parechji chì anu interessatu à sintonizà a vittura sò cuscenti di i sistemi chì furniscenu una piccula quantità d'acqua o u so mischju cù metanolu.

A maiò parte di l'automobilisti cunnoscenu un tale cuncettu cum'è un martellu d'acqua di un mutore (ci hè ancu un rivista separata). Cumu l'acqua, chì provoca a distruzzione di u mutore di combustione interna, pò à u listessu tempu aumentà e so prestazioni? Pruvemu à trattà sta questione, è cunsideremu ancu i vantaghji è i svantaghji chì u sistema di iniezione di metanolu d'acqua hà in a unità di potenza.

Cosa hè un sistema di iniezione d'acqua?

In breve, stu sistema hè un cisterna in cui l'acqua hè versata, ma più spessu un mischju di metanolu è acqua in una proporzione 50/50. Hà un mutore elettricu, per esempiu, da una lavatrice di parabrezza. U sistema hè cunnessu da tubi elastichi (in a versione più economica, i tubi da u contagocce sò presi), à a fine di i quali hè installatu un ugellu separatu. A seconda di a versione di u sistema, l'iniezione hè fatta cù un atomizatore o parechji. L'acqua hè furnita quandu l'aria hè aspirata in u cilindru.

Se pigliemu a versione in fabbrica, allora l'unità avrà una pompa speciale chì hè cuntrullata elettronicamente. U sistema averà unu o più sensori per aiutà à determinà u mumentu è a quantità di acqua spruzzata.

Da una parte, pare chì l'acqua è un mutore sò cuncetti incompatibili. A combustione di u mischju aria-carburante si face in u cilindru, è, cume ognunu a sà da chjucu, a fiamma (s'ellu ùn sò micca i chimichi chì brusgianu) si spegne cù l'acqua. Quelli chì "anu fattu cunniscenza" di u scossa idraulica di u mutore, da a so sperienza, eranu cunvinti chì l'acqua hè l'ultima sustanza chì duverebbe entre in u mutore.

Tuttavia, l'idea di l'iniezione d'acqua ùn hè micca un fruttu di l'imaginazione adolescente. In fatti, sta idea hè guasi centu anni. In l'anni 1930, per i bisogni militari, Harry Ricardo hà miglioratu u mutore di l'aviò Rolls-Royce Merlin, è hà ancu sviluppatu benzina sintetica cun numeru ottanu elevatu. ccà) per i motori à combustione interna di aerei. A mancanza di tale carburante hè un risicu elevatu di detonazione in u mutore. Perchè stu prucessu hè periculosu? separatamente, ma in corta, u mischju aria-carburante duveria brusgià in modu uniforme, è in questu casu splende letteralmente. Per via di questu, e parti di l'unità sò sottu stress eccessivu è fallenu rapidamente.

Per cumbatte st'effettu, G. Ricardo hà realizatu una seria di studii, per via di u quale hà sappiutu ottene a suppressione di a detunazione per via di l'iniezione d'acqua. Basatu nantu à i so sviluppi, l'ingegneri tedeschi anu sappiutu guasgi radduppià a putenza di l'unità in i so aviò. Per questu, hè stata aduprata a cumpusizione MW50 (lavatore di metanolu). Per esempiu, u caccia Focke-Wulf 190D-9 era dutatu di u listessu mutore. A so putenza massima era di 1776 cavalli, ma cù un cortu post-combustione (u mischju sopra menzionatu era alimentatu in i cilindri), sta barra s'arrizzò à 2240 "cavalli".

Stu sviluppu hè statu adupratu micca solu in questu mudellu d'aria. In l'arsenale di l'aviazione tedesca è americana, ci sò state parechje modifiche di unità di putenza.

Se parlemu di vitture di produzione, allora u mudellu Oldsmobile F85 Jetfire, chì hè partutu da a linea di assemblea in u 62esimu annu di u seculu scorsu, hà ricevutu una installazione in fabbrica di iniezione d'acqua. Un'altra vittura di pruduzzione cù impulsu di u mutore in questu modu hè a Saab 99 Turbo, publicata in u 1967.

Oldsmobile F85 Jetfire

Averà 99 Turbo

A popularità di stu sistema hà pigliatu impulso per via di a so applicazione in 1980-90. in e vitture sportive. Cusì, in u 1983, Renault dota e so vitture di Formula 1 cù un serbatu di 12 litri, in u quale sò state installate una pompa elettrica, un regulatore di pressione è u numeru necessariu di iniettori. In 1986, l'ingegneri di a squadra riescenu à aumentà u torque è a potenza di l'unità di potenza da 600 à 870 cavalli.

In a guerra di corsa di i pruduttori di l'automobile, Ferrari ùn hà ancu vulsutu "pasce a parte posteriore", è hà decisu di aduprà stu sistema in alcune di e so vittura sportive. Grazie à sta mudernizazione, a marca hà sappiutu ottene una pusizione di punta trà i cuncettori. U listessu cuncettu hè statu sviluppatu da a marca Porsche.

Aghjurnamenti simili sò stati fatti cù e vitture chì anu participatu à e gare di a serie WRC. Tuttavia, à l'iniziu di l'anni 90, l'urganizatori di tali cumpetizioni (cumpresu F-1) anu mudificatu i regulamenti è anu pruibitu l'usu di stu sistema in e vitture da corsa.

Un'altra avanzata in u mondu di u motorsport hè stata fatta da un sviluppu simile à e competizioni di drag racing in u 2004. U record mundiale di ¼ migliu hè statu battutu da dui veiculi diffirenti, malgradu i tentativi di uttene sta tappa cù varie modifiche di a trasmissione. Queste vitture diesel sò state dotate di una fornitura d'acqua à u collettore di aspirazione.

Cù u tempu, e vitture anu cuminciatu à riceve intercoolers chì riducenu a temperatura di u flussu di l'aria prima ch'ellu entri in u collettore di aspirazione. Grazie à questu, l'ingegneri anu sappiutu riduce u risicu di pichjà, è u sistema d'iniezione ùn era più necessariu. Un forte aumentu di putenza hè diventatu pussibule grazia à l'introduzione di un sistema di fornitura di ossidu nitru (ufficialmente apparsu in u 2011).

In u 2015, e nutizie anu cuminciatu à cumparisce dinò nantu à l'iniezione d'acqua. Per esempiu, a nova vittura di sicurezza MotoGP sviluppata da BMW hà un kit classicu di spruzzo d'acqua. À a presentazione ufficiali di a vittura in edizione limitata, u riprisentante di a casa automobilistica bavarese hà fattu chì in u futuru sia previstu di rilasciare una linea di mudelli civili cù un sistema simile.

Chì dà l'iniezione d'acqua o di metanolu à u mutore?

Dunque andemu da a storia à a pratica. Perchè u mutore hà bisognu di iniezione d'acqua? Quandu una quantità strettamente limitata di liquidu entra in u manifold di aspirazione (una goccia di micca più di 0.1 mm hè spruzzata), à u cuntattu cù un mezu caldu, si trasforma immediatamente in un statu gassosu cun un elevatu cuntenutu di ossigenu.

U BTC raffreddatu si cumpressa assai più faciule, ciò chì significa chì u manivellu deve aduprà ligeramente menu forza per fà a corsa di compressione. Cusì, l'installazione permette di risolve parechji prublemi à tempu.

Prima, l'aria calda hà menu densità (per sperimentu, pudete piglià una buttiglia di plastica viota da una casa calda in u fretu - si riduce decentemente), dunque menu ossigenu entrerà in u cilindru, chì significa chì benzina o diesel u carburante bruscherà peghju. Per eliminà questu effettu, parechji motori sò dotati di turbocompressori. Ma ancu in questu casu, a temperatura di l'aria ùn cala micca, postu chì e turbine classiche sò alimentate da un scappamentu caldu chì passa per u collettore di scappamentu. Spruzzà l'acqua permette di furnisce più ossigenu à i cilindri per migliurà l'efficienza di a combustione. A so volta, questu averebbe un effettu pusitivu annantu à u catalizatore (per i dettagli, leghjite in una rivista separata).

Dopu, l'iniezione d'acqua permette di aumentà a putenza di l'unità di potenza senza cambià u so volume di travagliu è senza cambià u so design. U mutivu hè chì in un statu vapurosu, l'umidità piglia assai più vulume (sicondu alcuni calculi, u vulume aumenta di un fattore di 1700). Quandu l'acqua si evapora in un spaziu ristrettu, si crea una pressione addiziunale. Cum'è sapete, a cumpressione hè assai impurtante per u torque. Senza intervenzione in u cuncepimentu di l'unità di potenza è di una turbina putente, stu parametru ùn pò micca esse aumentatu. È postu chì u vapore si espande bruscamente, più energia hè liberata da a combustione di u HTS.

U terzu, per via di a spruzzatura di l'acqua, u carburante ùn si surriscalda, è a detonazione ùn si forma micca in u mutore. Questu permette l'usu di benzina più economica cun un numeru d'ottanu inferiore.

Quartu, per via di i fattori elencati sopra, u cunduttore ùn pò micca appughjà u pedale di gas in modu attivu per fà a vittura più dinamica. Questu hè assicuratu spruzzendu liquidu in u mutore di combustione interna. Malgradu l'aumentu di a putenza, u cunsumu di carburante ùn hè micca aumentatu. In certi casi, cù un modu di guida identicu, a gula di u mutore hè ridutta à u 20 per centu.

In verità, stu sviluppu hà avversarii. I malintesi più cumuni nantu à l'iniezione d'acqua sò:

1. È u mazzulu d'acqua? Ùn si pò ricusà chì quandu l'acqua entra in i cilindri, u mutore sperimenta un colpu d'acqua. Siccomu l'acqua hà una densità decente quandu u pistone hè in un colpu di compressione, ùn pò micca ghjunghje à u centru mortu superiore (questu dipende da a quantità d'acqua), ma u vilebrequin continua à girà. Stu prucessu pò piegà e bielle, rompe e chjave, ecc. In fattu, l'iniezione d'acqua hè cusì chjuca chì u colpu di compressione ùn hè micca affettatu.
2. U metallu arrughjunerà cù u tempu in cuntattu cù l'acqua. Questu ùn accadrà micca cù questu sistema, perchè a temperatura in i cilindri di un mutore in funzione supera i 1000 gradi. L'acqua diventa un statu vaporosu à 100 gradi. Dunque, durante u funziunamentu di u sistema, ùn ci hè acqua in u mutore, ma solu vapore surriscaldatu. A propositu, quandu u carburante brucia, ci hè ancu una piccula quantità di vapore in i gasi di scaricu. Una prova parziale di questu hè l'acqua chì sferisce da u tubu di scaricu (altre ragioni per u so aspettu sò descritte ccà).
3. Quandu l'acqua appare in l'oliu, a grassa emulsifica. Di novu, a quantità di acqua spruzzata hè cusì chjuca chì ùn pò micca solu entre in u carter. Diventa subitu un gas chì hè cacciatu cù u scaricu.
4. U vapore caldu distrugge u film d'oliu, pruvucendu a unità di putenza per catturà u cunei. In fattu, vapore o acqua ùn dissolve micca l'oliu. U più veru solvente hè solu benzina, ma in listessu tempu a pellicula d'oliu ferma per centinaie di migliaia di chilometri.

Fighjemu cumu funziona u dispositivu per spruzzà l'acqua in u mutore.

Cumu funziona u sistema di iniezione d'acqua

In unità di putenza muderne dotate di stu sistema, ponu esse installati diversi tipi di kit. In un casu, una sola bocca hè aduprata, situata nantu à l'entrata di u collettore d'ingressu prima di a bifurcazione. Una altra mudificazione usa parechji injectori di u tippu iniezione distribuita.

U modu più faciule per muntà un tale sistema hè di installà un serbatu d'acqua separatu in chì a pompa elettrica serà posta. Un tubu hè cunnessu ad ellu, attraversu u quale u liquidu serà furnitu à u pulverizatore. Quandu u mutore ghjunghje à a temperatura desiderata (a temperatura di funzionamentu di u mutore à combustione interna hè descritta in un altru articulu), u cunduttore cumencia à spruzzà per creà una nebbia umida in u collettore d'ingressu.

A più simplice installazione pò ancu esse installata nantu à un mutore di carburatore. Ma in listessu tempu, ùn si pò mancu fà senza qualchì mudernizazione di u trattu di aspirazione. In questu casu, u sistema hè cuntrullatu da u compartimentu di u passageru da u cunduttore.

In versioni più avanzate, chì ponu esse truvate in butteghe di sintonizazione automatica, u paràmetru di u modu di spruzzo hè furnitu sia da un microprocessore separatu, sia u so funziunamentu hè assuciatu à i signali chì venenu da l'ECU. In questu casu, duverete aduprà i servizii di un elettricista auto per installà u sistema.

U dispositivu di i sistemi moderni di spruzzatura include i seguenti elementi:

• Pompa elettrica chì furnisce pressione finu à 10 bar;
• Unu o parechji ugelli per spruzzà l'acqua (u so numeru dipende da u dispositivu di tuttu u sistema è da u principiu di distribuzione di u flussu umitu nantu à i cilindri);
• U controller hè un microprocessatore chì controlla u tempu è a quantità di iniezione d'acqua. Una pompa hè cunnessa cun ella. Grazie à questu elementu, una dosatura costante di alta precisione hè assicurata. L'algoritmi incubati in certi microprocessori permettenu à u sistema di adattassi automaticamente à i sfarenti modi di funziunamentu di a putenza;
• Un tank per u liquidu da spruzzà in u manifold;
• Sensore di livellu situatu in questu tank;
• Tubi di lunghezza curretta è raccordi adatti.

U sistema funziona secondu stu principiu. U controller di iniezione riceve segnali da u sensore di flussu d'aria (per più dettagli nantu à u so funziunamentu è malfunzionamenti, leghjite ccà). In cunfurmità cù questi dati, aduprendu algoritmi adatti, u microprocessatore calcula u tempu è a quantità di liquidu spruzzatu. Sicondu a mudificazione di u sistema, l'ugliu pò esse simplicemente fattu in forma di manica cù un atomizatore assai finu.

A maiò parte di i sistemi muderni danu solu un signale per accende / spende a pompa. In i kit più cari, ci hè una valvula speciale chì cambia a dosa, ma in a maiò parte di i casi ùn funziona micca currettamente. Fondamentalmente, u controller hè attivatu quandu u mutore righjunghji 3000 rpm. è ancu di più. Prima di installà una tale installazione in a vostra vittura, duvete piglià in contu chì a maiò parte di i pruduttori prevenenu u funziunamentu incorrettu di u sistema in alcune vitture. Nuddu furnisce una lista dettagliata, postu chì tuttu dipende da i parametri individuali di a unità di potenza.

Ancu se a funzione principale di l'iniezione d'acqua hè di aumentà a putenza di u mutore, hè aduprata principalmente solu cum'è intercooler per raffreddà u flussu d'aria chì vene da una turbina rossa.

Oltre à aumentà a potenza di u mutore, parechji sò sicuri chì l'iniezione pulisce ancu a cavità di travagliu di u cilindru è u tractu di scarico. Qualchidunu crede chì a presenza di vapore in u scaricu crea una reazione chimica chì neutralizeghja alcune di e sostanze tossiche, ma in questu casu, a vittura ùn averà micca bisognu di un elementu cum'è un catalizatore di l'automobile o un sistema cumplessu AdBlue, chì pudete leghje . ccà.

L'acqua di pumping hà un effettu solu à elevate velocità di u mutore (deve esse ben riscaldata è u flussu di l'aria deve esse rapidu affinchì l'umidità entre subitu in i cilindri), è in una misura più grande in unità di putenza turbo. Stu prucessu furnisce un torque addizionale è un picculu aumentu di putenza.

Se u mutore hè naturalmente aspiratu, allora ùn diventerà micca significativamente più putente, ma definitivamente ùn soffre micca di detonazione. In un ICE turbocompressu, una iniezione d'acqua installata davanti à u supercharger aumenterà l'efficienza riducendu a temperatura di l'aria entrata. È per un effettu ancu più grande, un tale sistema utilizza u mischju di acqua è metanolu menzionatu in una proporzione di 50x50.

Avvanzi è disadvanessamenti

Cusì, u sistema di iniezione d'acqua vi permette di:

• Temperatura di l'aria d'entrata;
• Fornite un raffreddamentu addizionale di l'elementi di a camera di combustione;
• Se si usa benzina di bassa qualità (bassu ottanu), a spruzzatura d'acqua aumenta a resistenza à a detunazione di u mutore;
• Aduprà u listessu modu di guida riduce u cunsumu di carburante. Ciò significa chì cù a stessa dinamica, a vittura emette menu inquinanti (naturalmente, questu ùn hè micca cusì efficace chì a vittura pò fà senza un catalizatore è altri sistemi per neutralizà i gasi tossichi);
• Non solu per aumentà a putenza, ma face ancu girà u mutore cun un torque aumentatu di 25-30 per centu;
• In una certa misura pulisce l'elementi di u sistema di aspirazione è di scaricu di u mutore;
• Migliurà a risposta di l'acceleratore è a risposta di u pedale;
• Purtate a turbina à pressione operativa à una velocità più bassa di u mutore.

Malgradu tante caratteristiche utili, l'iniezione d'acqua ùn hè micca desiderabile per i veiculi convenzionali, è ci sò parechje ragioni per chì i fabbricanti di automobili ùn l'implementanu micca in i veiculi di produzione. A maiò parte di elle sò dovute à u fattu chì u sistema hà una origine sportiva. In u mondu di u motorsport, l'ecunumia di carburante hè largamente trascurata. A volte u cunsumu di carburante righjunghji i 20 litri per centu. Questu hè duvutu à u fattu chì u mutore hè spessu purtatu à a velocità massima, è u cunduttore pressa guasi constantemente u gasu finu à chì si ferma. Solu in questu modu, l'effettu di l'iniezione hè visibile.

Dunque, eccu i principali svantaghji di u sistema:

• Siccomu l'installazione era principalmente destinata à migliorà e prestazioni di e vetture sportive, stu sviluppu hè efficace solu à a putenza massima. Appena chì u mutore ghjunghje à stu livellu, u controllore ripara stu mumentu è injecta acqua. Per questa ragione, per chì l'installazione funziona in modo efficace, u veiculu deve esse operatu in modu sportiu. À basse giri, u mutore pò esse più "covante".
• L'iniezione d'acqua hè fatta cù qualchì ritardu. Prima, u mutore entra in modu di putenza, l'algoritmu currispundente hè attivatu in u microprocessatore, è un signale hè mandatu à a pompa per accende. A pompa elettrica cumencia à pompà u liquidu in a linea, è solu dopu chì l'ugliu cummencia à spruzzallu. Sicondu a mudificazione di u sistema, tuttu què pò piglià circa un millisecondu. Se a vittura cunduce in modu silenziu, allora a spruzzatura ùn averà alcun effettu.
• In e versioni cù una bocca, hè impussibile di cuntrullà quantu umidità entra in un cilindru particulare. Per questa ragione, malgradu una bona teoria, a pratica mostra spessu un funziunamentu di mutore instabile, ancu cù l'acceleratore completamente apertu. Què hè duvuta à e sfarente cundizioni di temperatura in i singuli "vasi".
• D'inguernu, u sistema hà bisognu di rifornimentu micca solu cù l'acqua, ma cù u metanolu. Solu in questu casu, ancu in tempu fretu, u liquidu serà furnitu liberamente à u cullettore.
• Per a sicurezza di u mutore, l'acqua iniettata deve esse distillata, è questu hè un rifiutu in più. Se aduprate acqua di rubinetto ordinaria, assai prestu i depositi di calce si accumuleranu nantu à i muri di e superfici di cuntattu (cume a scala in un bollitore). A prisenza di particeddi solidi straneri in u mutore hè piena di una prima ripartizione di l'unità. Per questa ragione, u distillatu deve esse adupratu. Comparatu à l'ecunumia insignificante di carburante (una vittura urdinaria ùn hè micca pensata per un funziunamentu custante in modu sportiu, è a legislazione ne pruibisce nant'à e strade publiche), l'installazione stessa, u so mantenimentu è l'usu di u distillatu (è d'invernu - un mischju d'acqua è metanolu) hè economicamente inghjustificatu ...

In verità, alcune di e mancanze ponu esse rimediate. Per esempiu, per chì l'unità di putenza funziona in modu stabile à alta rotazione o à carica massima à bassa rotazione, un sistema di iniezione d'acqua distribuitu pò esse installatu. In questu casu, l'injectori saranu installati, unu per ogni collettore d'ingressu, cum'è in un sistema di carburante identicu.

Tuttavia, u prezzu di una tale installazione aumenta significativamente è micca solu per l'elementi addiziunali. U fattu hè chì l'iniezione di umidità hà sensu solu in u casu di un flussu d'aria in muvimentu. Quandu a valvula di ingressu (o parechji in casu di alcune modifiche di u mutore) hè chjusa, è questu accade per trè cicli, l'aria in a pipa hè immobile.

Per evità chì l'acqua scorri in u cullettore in vain (u sistema ùn prevede micca a rimozione di l'umidità in eccessu accumulendu nantu à i muri di u cullettore), u controllore deve determinà à chì mumentu è chì bocca particulare deve entrà in funzione. Questa installazione cumplessa richiede hardware costosi. Comparatu à l'insignificante aumentu di putenza per una vittura standard, una tale spesa ùn hè micca ghjustificata.

Benintesa, hè l'affare di tutti di installà un tale sistema in a vostra vittura o micca. Avemu cunsideratu à tempu i vantaghji è i svantaghji di un tale cuncepimentu. Inoltre, suggeremu di guardà una cunferenza video dettagliata nantu à cumu funziona l'iniezione d'acqua:

Teoria di i motori à combustione interna: iniezione d'acqua in u trattu di aspirazione

Dumande è risposte:

Chì ghjè l'iniezione di metanol? Questa hè l'iniezione di una piccula quantità d'acqua o metanolu in un mutore in funziunamentu. Questu aumenta a resistenza à a detonazione di u carburante poviru, riduce l'emissione di sustanzi dannusu, aumenta u torque è a putenza di u mutore di combustione interna.

A cosa serve l'iniezione d'acqua di metanol? L'iniezione di metanolu rinfriscà l'aria aspirata da u mutore è riduce a probabilità di battimentu di u mutore. Questu aumenta l'efficienza di u mutore per via di l'alta capacità di calore di l'acqua.

Cumu funziona u sistema Vodomethanol? Hè dipende di a mudificazione di u sistema. U più efficiente hè sincronizatu cù l'injectors di carburante. Sicondu a so carica, l'acqua metanolu hè injected.

A cosa serve Vodomethanol? Sta sustanza hè stata aduprata in l'Unioni Suviètica in i mutori di l'aviò prima di l'avventu di i mutori di jet. L'acqua metanolu hà riduciutu a detonazione in u mutore di combustione interna è hà fattu a combustione di l'HTS liscia.