向汽车发动机注水
电机功率是驾车者圈子中最常见的话题。 几乎每个驾驶者都至少考虑过一次如何提高动力装置的性能。 有些安装涡轮机，另一些安装扩孔缸等。 （描述了其他增加功率的方法 在另一个街а梯也尔）。 许多对汽车改装感兴趣的人都知道系统会提供少量的水或其与甲醇的混合物。
大多数驾驶者都熟悉诸如电动机的水锤之类的概念（也有 单独审查）。 引起内燃发动机破坏的水如何同时提高其性能？ 让我们尝试解决这个问题，并考虑水甲醇喷射系统在动力装置中的优缺点。
什么是注水系统？
简而言之，该系统是一个向其中倒水的水箱，但更常见的是甲醇和水以50/50的比例混合而成的水。 它具有例如由挡风玻璃清洗器制成的电动机。 该系统通过弹性管连接（在最经济的版本中，使用了滴管的软管），并在其末端安装了独立的喷嘴。 根据系统版本的不同，注入可通过一个或多个雾化器进行。 当空气被吸入气缸时，便会供水。
如果采用出厂版本，则该装置将具有一个由电子控制的特殊泵。 该系统将具有一个或多个传感器，以帮助确定喷水的力矩和数量。
一方面，似乎水和电动机是不兼容的概念。 空气-燃料混合物的燃烧在气缸中进行，众所周知，从童年时代起，水就熄灭了火焰（如果不是化学物质燃烧的话）。 那些根据自己的经验“熟悉”电动机的液压冲击的人深信水是进入发动机的最后一种物质。
然而，注水的想法并不是青少年想象的虚构。 事实上，这个想法已经有将近一百年的历史了。 1930年代，为了军事需要，哈里·里卡多改进了劳斯莱斯梅林飞机发动机，还开发了高辛烷值的合成汽油。 这里），用于飞机内燃机。 缺少这种燃料是发动机引爆的高风险。 为什么这个过程很危险？ 另，但简而言之，混合气应该均匀燃烧，在这种情况下，它实际上会爆炸。 因此，设备的各个部件承受过大的压力，并迅速失效。
为了消除这种影响，里卡多（G. Ricardo）进行了许多研究，因此他能够抑制注入水引起的爆炸。 根据他的发展，德国工程师设法将飞机上的装置功率几乎提高了一倍。 为此，使用组合物MW50（甲醇洗涤器）。 例如，福克-沃尔夫190D-9战斗机配备了相同的发动机。 它的最高输出功率为1776马力，但加力燃烧器很短（将上述混合物送入气缸），该杆升至2240“马力”。
这种发展不仅用于这种飞机模型。 在德国和美国航空兵库中，对动力装置进行了几处修改。
如果说量产车，那么上世纪85年下线的Oldsmobile F62 Jetfire车型在工厂进行了注水安装。 另一种以这种方式进行发动机增压的量产车是 99 年发布的 Saab 1967 Turbo。
由于其在 1980-90 年的应用，该系统的普及获得了动力。 在跑车中。 因此，在 1983 年，雷诺为其一级方程式赛车配备了一个 1 升的油箱，其中安装了电动泵、压力控制器和所需数量的喷油器。 到 12 年，该团队的工程师设法将动力装置的扭矩和输出功率从 1986 马力提高到 600 马力。
在车企的赛车大战中，法拉利也不想“放牧”，决定在旗下的部分跑车上采用这一系统。 由于这种现代化，该品牌成功地在设计师中获得了领先地位。 保时捷品牌开发了相同的概念。
参加WRC系列比赛的赛车也进行了类似的升级。 但是，在90年代初，此类比赛的组织者（包括F-1）修改了规定，并禁止在赛车中使用此系统。
2004年赛车比赛中的类似发展也为赛车运动领域带来了另一项突破。 尽管尝试通过各种动力总成的改装来实现这一里程碑，但XNUMX/XNUMX英里的世界纪录还是被两辆不同的汽车所打破。 这些柴油车配备了进水歧管。
随着时间的流逝，汽车开始使用中冷器，该中冷器会在气流进入进气歧管之前降低其温度。 因此，工程师们能够降低爆震的风险，并且不再需要注射系统。 由于引入了一氧化二氮供应系统（2011年正式出现），功率的急剧增加成为可能。
2015年，关于注水的消息又开始出现。 比如宝马开发的新款MotoGP安全车，就有经典的喷水套件。 在限量版汽车的官方展示中，巴伐利亚汽车制造商的代表表示，未来计划发布一系列具有类似系统的民用车型。
注入水或甲醇对发动机有什么作用？
因此，让我们从历史转向实践。 为什么电机需要注水？ 当严格限制的液体进入进气歧管（喷射的液滴不超过0.1毫米）时，与热介质接触后，立即变为高氧含量的气态。
冷却的BTC压缩更容易，这意味着曲轴需要使用较小的力来执行压缩冲程。 因此，该安装允许立即解决几个问题。
首先，热空气的密度较小（出于实验目的，您可以将一个空的塑料瓶从温暖的房屋中取出，放入寒冷的空气中-它会适当收缩），因此较少的氧气会进入气缸，这意味着汽油或柴油燃油会燃烧得更糟。 为了消除这种影响，许多发动机都配备了涡轮增压器。 但是即使在这种情况下，空气温度也不会下降，因为经典涡轮机由穿过排气歧管的热排气提供动力。 喷洒水可以将更多的氧气提供给气缸，从而提高燃烧效率。 反过来，这将对催化剂产生积极影响（有关详细信息，请阅读 在单独的评论中).
其次，注水可让您增加功率单元的功率，而无需更改其工作体积，也无需更改其设计。 原因是在蒸汽状态下，水分占据了更多的体积（根据一些计算，该体积增加了1700倍）。 当水在狭窄的空间中蒸发时，会产生额外的压力。 如您所知，压缩对于扭矩非常重要。 如果不干预动力装置和大功率涡轮机的设计，则无法增加该参数。 而且由于蒸汽急剧膨胀，HTS的燃烧释放出更多的能量。
第三，由于喷水，燃料不会过热，并且不会在发动机中形成爆震。 这允许使用具有较低辛烷值的便宜汽油。
第四，由于上述因素，驾驶员可能不会如此积极地踩油门踏板以使汽车更具动力。 这是通过将液体喷入内燃机来确保的。 尽管功率增加，但是燃料消耗并未增加。 在某些情况下，使用相同的驱动模式，电机的贪食感会降低到20％。
实际上，这种发展也有对手。 关于注水的最常见误解是：
- 那水锤呢？ 不可否认的是，当水进入气缸时，电动机会遭受水锤的冲击。 由于当活塞处于压缩冲程时水具有适当的密度，因此它无法达到上止点（这取决于水量），但是曲轴会继续旋转。 此过程可能会弯曲连杆，折断钥匙等。 实际上，水的注入是如此之小，以至于压缩冲程不受影响。
- 与水接触的金属会随着时间的流逝而生锈。 在此系统中不会发生这种情况，因为正在运行的发动机的汽缸中的温度超过了1000度。 水在100度变成蒸气态。 因此，在系统运行期间，发动机中没有水，只有过热的蒸汽。 顺便说一下，当燃料燃烧时，废气中也有少量的蒸汽。 部分证据是水从排气管中倒出（描述了其外观的其他原因 这里).
- 当油中出现水时，油脂会乳化。 同样，喷水量很小，以至于根本无法进入曲轴箱。 它立即变成与废气一起被除去的气体。
- 热蒸汽破坏油膜，使动力装置卡住楔块。 实际上，蒸汽或水不会溶解油。 最真实的溶剂只是汽油，但与此同时，油膜仍然存在数十万公里。
让我们看看向电机喷水的装置是如何工作的。
注水系统如何工作
在配备此系统的现代功率设备中，可以安装不同类型的套件。 在一种情况下，在分叉之前，使用单个喷嘴位于进气歧管入口上。 另一种修改是使用几种类型的喷油器 分布式注射.
安装这种系统的最简单方法是安装一个单独的水箱，在该水箱中将放置电动泵。 连接有一个管，通过该管将液体供应到喷涂机。 当发动机达到所需温度时（描述了内燃机的工作温度 在另一篇文章中），驾驶员开始喷射以在进气歧管中产生湿雾。
最简单的安装甚至可以安装在化油器发动机上。 但与此同时，如果没有进气道的现代化，就无法做到。 在这种情况下，该系统由驾驶员从乘客舱控制。
在自动调校商店中可以找到的更高级的版本中，喷涂模式设置由单独的微处理器提供，或者其操作与来自ECU的信号相关联。 在这种情况下，您将需要使用自动电工的服务来安装系统。
现代喷涂系统的设备包括以下元素：
- 电动泵提供高达10 bar的压力；
- 一个或几个用于喷水的喷嘴（其数量取决于整个系统的装置以及湿流在钢瓶上的分配原理）；
- 该控制器是一个微处理器，它控制注水的时间和数量。 泵连接到它。 由于这一因素，确保了恒定的高精度剂量。 嵌入在某些微处理器中的算法使系统可以自动适应功率单元的不同操作模式；
- 一个用于将液体喷入歧管的罐；
- 液位传感器位于该水箱中；
- 正确长度的软管和适当的配件。
系统根据此原理工作。 进样控制器从空气流量传感器接收信号（有关其操作和故障的更多详细信息，请阅读 这里）。 根据此数据，微处理器使用适当的算法来计算喷洒液体的时间和量。 根据系统的修改，喷嘴可以简单地制成具有非常薄的雾化器的套筒形式。
大多数现代系统仅给出打开/关闭泵的信号。 在更昂贵的套件中，有一个特殊的阀可以改变剂量，但是在大多数情况下，它无法正常工作。 基本上，当电动机达到3000 rpm时触发控制器。 和更多。 在您的汽车上安装此类安装之前，您需要考虑到大多数制造商会警告某些汽车上的系统操作不正确。 没有人会提供详细的清单，因为一切都取决于功率单元的各个参数。
尽管注水的主要功能是增加发动机功率，但它主要仅用作中间冷却器，以冷却来自炽热涡轮的气流。
除了增加发动机的输出功率外，许多人还可以肯定，喷油还能清洁气缸和排气道的工作腔。 一些人认为，排气中存在蒸汽会产生化学反应，从而中和一些有毒物质，但是在这种情况下，汽车将不需要诸如汽车催化剂或复杂的AdBlue系统之类的元素，您可以阅读以下内容。 这里.
泵水仅在发动机高速运转时才起作用（必须进行充分的预热并且空气流必须迅速以使湿气立即进入气缸），并且在更大程度上对涡轮增压动力装置有效。 该过程提供了额外的扭矩，并且功率有所增加。
如果发动机自然吸气，则它不会变得更强大，但绝对不会遭受爆震。 对于涡轮增压内燃发动机，由于进气温度的降低，安装在增压器前面的注水将提高效率。 为了获得更大的效果，这种系统使用比例为50x50的前述水和甲醇的混合物。
优点和缺点
因此，注水系统使您能够：
- 进气温度
- 提供燃烧室元件的额外冷却；
- 如果使用低质量（低辛烷值）汽油，喷水会增加发动机的抗爆震性。
- 使用相同的驾驶模式可减少燃油消耗。 这意味着在相同的动力条件下，汽车排放的污染物更少（当然，这不是效率很高的汽车，如果没有催化剂和其他用于中和有毒气体的系统，汽车就无法做到）；
- 不仅增加功率，而且使电动机转动时的转矩增加了25％至30％；
- 在某种程度上清洁发动机进气和排气系统的元件；
- 改善油门响应和踏板响应；
- 在较低的发动机转速下使涡轮机达到工作压力。
尽管有这么多有用的功能，但对于常规车辆而言，注水是不可取的，并且有很多充分的理由说明为什么汽车制造商未在量产车辆中实施这种注入方式。 它们中的大多数归因于该系统具有运动起源的事实。 在赛车世界中，燃油经济性在很大程度上被忽略了。 有时油耗达到每百升20升。 这是由于这样的事实，即发动机通常处于最高速度，驾驶员几乎不停地踩油门直到其停止。 只有在此模式下，注射的效果才显着。
因此，这是该系统的主要缺点：
- 由于该安装主要是为了提高跑车的性能，因此该开发仅在最大功率下有效。 电机达到此水平后，控制器将立即修正并注入水。 因此，为了使安装有效地工作，必须在运动模式下操作车辆。 在低转速下，发动机可能更“沉闷”。
- 注水是有一定延迟的。 首先，电动机进入功率模式，相应的算法在微处理器中被激活，并且信号被发送到泵以开启。 电动泵开始将液体泵入管线中，只有在此之后喷嘴才开始对其进行喷雾。 根据系统的修改，所有这些可能需要大约一毫秒的时间。 如果汽车以安静模式行驶，那么喷涂将完全没有效果。
- 在只有一个喷嘴的版本中，无法控制有多少水分进入特定的气缸。 因此，尽管有很好的理论，实践仍显示出即使在节气门完全打开的情况下，电动机的运行仍不稳定。 这是由于各个“锅”中的温度条件不同所致。
- 在冬季，该系统不仅需要加水，还需要加甲醇。 仅在这种情况下，即使在寒冷的天气下，液体也可以自由地供应到收集器。
- 为了电动机的安全，必须将注入的水蒸馏掉，这是额外的浪费。 如果您使用常规的自来水，很快石灰沉淀就会积聚在接触面的壁上（例如水壶中的水垢）。 电机中异物的存在会导致设备的早期故障。 因此，应使用馏出液。 与微不足道的燃油经济性（普通汽车不设计为在运动模式下连续运行，法律禁止在公共道路上使用）相比，其安装本身，维护和使用馏分油（冬季则是混合水）和甲醇）在经济上不合理...
实际上，可以弥补某些缺点。 例如，为了使动力单元在高转速下稳定运行或在低转速下以最大负载稳定运行，可以安装分布式注水系统。 在这种情况下，将为每个进气歧管安装一个喷油器，就像在相同的燃油系统中一样。
然而，这种安装的价格显着增加，而不仅是因为增加了其他因素。 事实是，只有在空气流动的情况下，才可以注入水分。 关闭进气门（或在某些发动机改装的情况下，关闭几个进气门）并且发生三个循环时，管道中的空气将保持静止。
为防止水徒然流入集水器（系统无法清除积聚在集水器壁上的多余水分），控制器必须确定在什么时候和哪个特定的喷嘴开始工作。 这种复杂的设置需要昂贵的硬件。 与标准汽车的功率微不足道相比，这种花费是不合理的。
当然，是否在您的汽车上安装这样的系统是每个人的事。 我们已经考虑了这种设计的优点和缺点。 此外，我们建议您观看有关注水原理的详细视频讲座：
问题与解答：
什么是甲醇注射液？ 这是将少量水或甲醇注入运行中的发动机。 这增加了劣质燃料的抗爆性，减少了有害物质的排放，增加了内燃机的扭矩和功率。
什么是甲醇注水？ 甲醇喷射冷却发动机吸入的空气并降低发动机爆震的可能性。 由于水的高热容量，这提高了电机的效率。
伏多甲醇系统是如何工作的？ 这取决于系统的修改。 最有效的是与燃油喷射器同步。 根据它们的负载，注入水甲醇。
伏多甲醇有什么用？ 在喷气发动机出现之前，这种物质在苏联用于飞机发动机。 水甲醇减少了内燃机中的爆震，使高温超导燃烧平稳。
