Костин Константин Александрович. Ездим на... воде!

Впрыск воды

По большому счету, любой разговор на тему тюнинга двигателя можно начинать с того, что большая часть технологий, применяемых сегодня, была известна уже сто лет назад (это и наддув, впрыск азота и многое другое), а восемьдесят процентов процессов, происходящих в цилиндре, не изучены до конца и по сей день. Неплохой потенциал, правда? Но это все - вода. Кстати, о воде и пойдет речь сегодня. Если точнее - о впрыске воды в двигатель.

Вообще, для нормального автолюбителя, который как огня боится гидроудара, понятие "впрыск воды" абсурдно, и сама мысль о наличии в цилиндре хотя бы капли самого распространенного соединения на нашей планете может довести до сердечного приступа. Но "нормальные автомобилисты" тем и отличаются, что читают "дом-сад-огород", так что за твое здоровье мы спокойны.

Немного истории

Как было уже замечено, большая часть технологий далеко не нова, и первые опыты с впрыском воды в двигатель начались еще в 1930х годах (первый патент на такую систему выдан в СССР в 1934 году!). В те далекие времена никто еще и не помышлял об использовании этой технологии для получения добавочной мощности - опыты ставились с целью избежать явления детонации (взрыва топливо-воздушной смеси в цилиндре, вместо прогрессивного горения).

Именно для увеличения мощности впрыск воды, наряду с впрыском закиси азота, был впервые использован во время Второй Мировой Войны в самолетных двигателях. В Германии "на воде" летали знаменитые "Мессеры", в СССР - Ил и МиГ. Однако появление реактивных двигателей сделало эту технологию неприменимой в авиации.

Так бы и остался впрыск воды забытым, если бы не бедственное положение народного хозяйства в послевоенные годы. Система вновь начала применяться, позволяя использовать бензин с более низким октановым числом без ущерба для мощности двигателя.

К теории

Хотя мы и говорим "впрыск воды", на деле чистая старая добрая H2O позволяет, в большей степени, снизить детонацию (плюс, действуя как антиоксидант, препятствует отложению карбоновых соединений), на деле же применяется смесь воды и метанола в соотношении 50/50. И сейчас объясним, почему.

Вода имеет очень высокую теплоемкость (именно поэтому вблизи больших озер и рек изменение температуры происходит более инертно), что способствует снижению температуры поступающего воздуха, а, как мы знаем из школьного курса физики, для сжатия более холодного воздуха требуется затратить меньше энергии. То есть, грубо говоря, вода играет роль интеркулера.

Однако ты скажешь - "Позвольте! Ведь получается абсурд!". И будешь прав. С одной стороны мы можем "загнать" в цилиндр больше кислорода, но, с другой, вода испаряется, оставляя меньше места для кислорода. Получается, что оба фактора нейтрализуют друг друга! Если бы не одно "но" - вода, испаряясь, увеличивается в объеме, а значит, и увеличивается давление внутри цилиндра, а, значит, наблюдается и прирост мощности - около 10-20 л.с.

Нелишним будет напомнить, что ни одна система не может полноценно использоваться без соответствующей настройки двигателя - это или забеднение смеси, или увеличения давления, или более раннее зажигание. "Заточенные" самолетные двигатели времен "Люфтваффе" имели устройства для автоматического обеднения смеси во время впрыска воды. Если говорить про сегодняшний день - "Saab" не так давно стал применять на турбинированных двигателях впрыск воды с сочетанием с бедной смесью, но здесь это сделано с целью экономии топлива и снижения вредного выброса в атмосферу. "Greenpeace" ликует!

А теперь про метанол. Законы физики никто не отменял, и спирт горит гораздо медленнее, нежели бензин, благодаря чему давление в цилиндрах нарастает более планомерно, и его пик возникает позже. Что происходит? Увеличивается момент, а, следовательно, и мощность, которая напрямую зависит от соотношения момента и числа оборотов. Вот и еще около 30 лошадок!

Но самое "вкусное" - правильно установленная и настроенная система абсолютно безопасна для двигателя! Даже более - как уже было сказано, вода препятствует отложению карбоновых соединений! Словом, когда сгниет все железо, мотор еще твоим внукам достанется.

Железо

Теория, оно, конечно, хорошо, но и тебя и нас, в большей степени, интересует возможность практического применения. Чтобы система была эффективной (и безопасной для двигателя) она должна соответствовать следующим требованиям - равномерно распределять поток между цилиндрами и менять расход воды в зависимости от объема воздушного потока, то есть меньший на меньших нагрузках и больший на больших. Идеальный вариант - когда максимальное количество воды поступает на пике момента. Правильное соотношение воды/воздуха - 1:10...1:14 (если "недолить" - двигатель будет детонировать, первый признак - сильная вибрация, если "перелить" - топливовоздушная смесь будет сгорать не полностью, первый признак - стрельба из глушителя). Вода обязательно должна быть дистиллированной. Посмотри на отложения кальция в чайнике - ты же не хочешь, чтобы в цилиндрах была такая же гадость!

Между строк можно заметить, что купить сегодня такую систему особых проблем нет, а вот правильно настроить... таких специалистов по всей России можно по пальцам одной руки пересчитать.

Вода должна подаваться в мелкодисперсном виде - у множества маленьких капель больше площадь теплообмена, соответственно, эффективнее испарение (именно поэтому в блюдце чай стынет быстрее, чем в стакане). Как этого добиться? При помощи достаточно мощного насоса и правильного (подчеркнуть сто раз!) сопла форсунки. В самодельных системах обычно используется насос от оросительной системы и игла от одноразового шприца. Надежность и эффективность такой системы под большим вопросом.

В атмосферных двигателях форсунка устанавливается во впускном коллекторе, рядом с дроссельной заслонкой. Владельцам турбовых моторов повезло еще раз - здесь целых три варианта установки:

- перед компрессом,

- между компрессором и интеркулером,

- после интеркулера.

В первом случае вместо насоса используется давление наддува, но требования к форсунке очень высоки, и компрессор живет достаточно недолго - на крыльчатке появляются отложения солей.

Второй случай - из опыта применения тех же авиационных двигателей, где форсунки (порой, больше десятка!) устанавливались непосредственно у выхода из турбины.

И, наконец, третий вариант, хорош тем, что вода играет роль дополнительного интеркулера, снижая температуру воздуха в цилиндре примерно на 500 градусов.

Помимо всего уже сказанного, необходимо обеспечить своевременное включение/выключение системы. Самый разумный вариант - установить микропереключатель, соединенный с педалью газа (как это делается при впрыске закиси азота).

Зрелищ!

Сегодня одним из самых именитых производителей систем впрыска воды является британская фирма Aquamist, именно ее системы стоят на большинстве раллийных автомобилей из тех, где они вообще стоят. Да-да, регламент WRC не запрещает использование систем впрыска воды!

А вот что касается "гражданских" автомобилей (мы не говорим о дрэгстерах, которые похожи на автомобили лишь наличием колес), то для них фирмой продано всего около двухсот комплектов!

Один из самых ярких представителей "водяного" тюнинга - британец японского происхождения Toyota Supra. Здесь впрыск воды далеко не отправная точка форсирования мотора - к моменту установки системы мощность наддувной трехлитровой шестерки 2JZ-GTE уже была доведена до 650 "кобыл", в первую очередь - благодаря установке второй турбины. Кстати, на этом авто три форсунки сечением 0,7 мм, согласно рекомендациям производителя, расположены перед инетеркулером. Для хранения воды был специально изготовлен алюминиевый бак (на фото - справа спереди, перед воздушным фильтром) емкостью 3,5 литра, которых хватает почти на 15 минут беспрерывного использования, давая прирост мощности примерно в 50 "лошадок". Согласись: 15 минут это больше, чем 15 секунд, которые можно безопасно "вливать" закись азота в двигатель, а эффект - тот же! Вообще, три с половиной литра - это не предел, существуют автомобили с баками на 10, 20 и даже 30 литров!

Владелец системой доволен. Почти. Проблема одна - бак для воды перекрыл доступ воздуха к фильтру, но решить этот вопрос несложно. В планах на ближайшее будущее - использование форсунок диаметром 0,9 мм. Что-то тогда будет!

Сегодня такая система стоит от 200 до 3000 $, и купить ее вполне реально. Вполне реально даже установить. Сложнее - настроить, еще сложнее - правильно настроить. В любом случае, впрыском закиси азота удивить кого-либо сложно, а впрыск воды, судя по всему, еще долго будет оставаться экзотикой.

(с) 2007 Костин К.А.

Комментарии: 21, последний от 08/11/2010. © Copyright Костин Константин Александрович (kka@bk.ru) Размещен: 11/05/2007, изменен: 17/03/2009. 10k. Статистика. Статья: История, Приключения, Изобретательство Статьи на автомобильные темы Иллюстрации/приложения: 3 шт.		Оценка: *7.1942** Ваша оценка:
Аннотация: По большому счету, любой разговор на тему тюнинга двигателя можно начинать с того, что большая часть технологий, применяемых сегодня, была известна уже сто лет назад (это и наддув, впрыск азота и многое другое), а восемьдесят процентов процессов, происходящих в цилиндре, не изучены до конца и по сей день. Неплохой потенциал, правда? Но это все - вода. Кстати, о воде и пойдет речь сегодня. Если точнее - о впрыске воды в двигатель.

Костин Константин Александрович: другие произведения.

Ездим на... воде!