Меню Рубрики

Установка системы подачи воды в двигатель

Впрыск воды в двигатель: как сделать самому

Система впрыска воды в двигатель является одним из доступных способов тюнинга силового агрегата. Данное решение позволяет увеличить мощность, крутящий момент и экономичность ДВС, повысить детонационную стойкость и улучшить ряд других характеристик мотора.

При этом такой тюнинг не предполагает каких-либо серьезных доработок силового агрегата по «железу», то есть впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор может быть установлен с минимальным вмешательством в конструкцию.

Для чего нужен и как работает впрыск воды в двигатель: плюсы и минусы

Для начала немного истории. Самой идее впрыска воды в мотор больше сотни лет. Наибольшее практическое применение такая система нашла в авиации применительно к поршневым авиамоторам.

В 1940-е годы немецкие и американские пилоты, а также летчики из других стран активно использовали впрыск воды для того, чтобы увеличить мощность своих авиамоторов. Если точнее, в силовые агрегаты впрыскивалась смесь воды и метанола.

  • Теперь давайте взглянем, как вода может обеспечить дополнительную мощность, экономичность, а также какие плюсы имеет способ. Прежде всего, конструктивно впрыск воды реализуется во впускной коллектор через специальную форсунку. Получается, вода распыляется и становится еще одним компонентом в составе топливно-воздушной смеси из бензина и воздуха.
  • В результате горючая смесь получает эффективное охлаждение после впрыска воды, также топливный заряд с частицами воды становится «тяжелее», такой плотный заряд в цилиндрах сильнее сжимается поршнем перед воспламенением. Работа на такой смеси в ряде случаев немного уменьшает общую токсичность выхлопа.

При этом сама скорость сгорания смеси замедлятся, то есть двигатель не подвергается риску детонации топлива. Температура в камере сгорания также уменьшается. Таковыми являются основные плюсы системы в случае, если было принято решение установить впрыск воды в дизельный двигатель, бензиновый атмосферный или турбоагрегат и т.д.

  • Однако есть и минусы. Более существенным недостатком считается нестабильность работы мотора при полностью открытой дроссельной заслонке, а также когда частота вращения коленвала не является высокой, машина движется с небольшой скоростью. Эти нюансы возникают по причине того, что вода не совсем равномерно распределяется по цилиндрам мотора.
  • Еще одним неприятным моментом можно считать обязательное условие использовать исключительно чистую дистиллированную воду. Дело в том, что для эффективной работы всей системы необходимо подавать на 10 кг. горючего около 2 кг. воды. Вполне очевидно, что при соотношении 1/5 использование обычной воды приведет к тому, что с каждыми 2 кг. воды в камере сгорания будет откладываться около 200 мг. солей и других примесей.

В списке минусов также отмечен факт, что в морозы использовать данную систему впрыска достаточно сложно, так как вода попросту замерзает. Использование спиртовых добавок способно решить проблему только при незначительном похолодании. С наступлением сильных морозов всю систему нужно снимать или сливать воду, после чего отключать.

Впрыск воды в двигатель своими руками

Итак, давайте разберемся с тем, как сделать впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор. Сразу отметим, что в свободной продаже имеются готовые установочные комплекты для реализации такого впрыска.

В комплекте находятся специальные форсунки, бак, управляющее устройство для точного дозирования воды, насос, шланги и другие элементы, необходимые для установки. Основным недостатком можно считать очень высокую стоимость комплекта (около 2.5 — 3 тыс. у.е).

По этой причине энтузиасты предпочитают реализовать задачу самостоятельно.

  • Как правило, водяную форсунку со специальным соплом для наилучшего распыления ставят во впускном коллекторе, причем областью установки становится место за инжектором или карбюратором.
  • Далее воду на форсунку подает насос, который монтируется в салоне. Для этих целей подходит электронасос 12 В.
  • Вода поступает из бачка (часто используют дополнительно установленный бачок омывателя ветрового стекла);

В случае с карбюратором также применяется следующий простой вариант, исключающий форсунку:

  • Все элементы системы, перечисленные выше, соединяются при помощи резиновых трубок или трубочек от медицинской капельницы.
  • Далее на трубочку, установленную на выходе из насоса, ставится игла от шприца.
  • Указанной иглой следует проколоть резиновую трубку регулятора опережения зажигания.
  • Далее следует зафиксировать иглу при помощи герметика. От толщины иглы будет зависеть количество воды, которая подается.

Также используется способ, когда трубка от капельницы подключается к заранее сделанному отверстию в первой камере карбюратора. В этом случае вода будет затягиваться в двигатель посредством разрежения, напоминая принцип работы распылителя.

Чаще всего схема реализована так, что водитель сам физически включает подкачку через переключатель, получая временный прирост мощности. Главной особенностью является точная настройка самодельной системы с учетом производительности электронасоса. Рекомендуется придерживаться пропорций в соотношении вода/воздух 1 к 10-и или 1 к 14-и, то есть 30-35 литров для ДВС с рабочим объемом 1500 см3.

Вода во время впрыска становится мелкодисперсной субстанцией, частицы имеют размер около 0,01 мм. Такая частица сразу обволакивается жирным бензином. В итоге смесь становится однородной (гомогенная ТВС), равномерно и полноценно заполняет камеру сгорания. На такой смеси мотор демонстрирует больший КПД, отодвигается детонационный порог.

Что касается двигателей с турбонаддувом, в этом случае заметных плюсов немного больше. На таких моторах форсунку для впрыска воды устанавливают за турбокомпрессором или за интеркулером. В результате удается эффективно снизить температуру поступающей в цилиндры рабочей смеси. Готовые фирменные комплекты водяного впрыска в двигатель снижают этот показатель до 40-60 градусов по Цельсию.

В итоге получается так, что для сжатия холодной смеси двигатель тратит меньше энергии. Также в цилиндры удается подать больше кислорода. В самом начале может показаться, что после попадания в горячий ДВС вода начинает активное испарение, то есть места для кислорода остается меньше. Однако при испарении воды происходит ее увеличение в объеме, то есть наблюдается рост давления в цилиндре. Это позволяет на 7-10% увеличить мощность турбомотора.

Дополнительные рекомендации

Следует обратить внимание на то, что оптимально подавать в мотор не просто дистиллированную воду, а смесь спирта и воды в соотношении 1/1. Такая водно-спиртовая добавка лучше распыляется, в итоге образуется мелкодисперсная смесь из воды, воздуха, спирта и бензина.

Читайте также:  Отчет установка подогрева на двигатель

Если вода позволяла, главным образом, уменьшить детонацию и лучше охлаждать смесь, наличие в смеси метанола обеспечило ряд дополнительных преимуществ. Дело в том, что скорость горения спирта намного медленнее того же бензина. В результате давление в цилиндре растет плавне, что позволяет увеличить крутящий момент применительно к количеству оборотов коленвала.

Хотелось бы еще раз отметить, что вода для впрыска должна быть дистиллированной, чтобы исключить образование отложений в камере сгорания. Также необходимо стремиться к наилучшему распылению, так как большее количество частиц позволяет добиться улучшения теплообмена и последующего испарения воды.

Это значит, что необходим мощный насос и отдельно подобранный распылитель форсунки. По этой причине способ с иглой от шприца многими специалистами и опытными тюнерами ставится под сомнение.

Подведем итоги

Напоследок добавим, что даже готовый комплект для впрыска не получится нормально использовать без предварительной тонкой настройки инжекторного или карбюраторного двигателя. Другими словами, потребуются дополнительные манипуляции с составом смеси (обеднение или обогащение), увеличение давления воздуха при наддуве, коррекция зажигания на более раннее и т.д.

источник

Opel Calibra KATARINA › Бортжурнал › Впрыск воды в двигатель. Шарлатанство или изобретение века?

Само устройство описано тут vodocar.com.ua/1.html
Подробно описано тут clubturbo.ru/forum/showthread.php?t=243
Коротко приведу описание.
Автор: BlackDeath

Существует множество автомобильного тюнинга, при котором необходимо вмешательство в двишатель Вашего автомобиля. Но если Вам по каким то причинам не охото разбирать «сердце» Вашего железного коня существует альтернативный тюнинг, о котором и пойдет речь а этой статье. Итак, что это такое, как работает и что относится к альтернативам.
Впрыск воды.
Первый кто испорльзовал впрыск воды в двигатель был некий инженер по фамилии Bcnki из венгрии более 100 лет назад. Дестилетие спустя, в Англии профессор Хопкинсон произвел несколько испытаний на больших промышленных двигателях, однако огромный скачек сделал Гарри Рикардо, изучавший эффект от впрыска воды, написавший книгу “High-Speed Internal Combustion Engine” и сделавший патенты по впрыску воды. Далее основательно потрудились авиаторы, которые в погоне за скоростью и высотой форсировали до нельзя свои моторы. Впрыск воды же позволял на некоторое время значительно увеличить мощность двигателя самолета. В годы войны американцы и немцы довольно широко использовали впрыск воды (или водо-метаноловой смеси) для повышения мощности авиационных двигателей на малых и средних высотах. В соответствии с приказом по НКАП от 16 ноября 1943 г. моторный завод № 45 должен был спроектировать и изготовить аппаратуру впрыска воды в мотор АМ-38Ф. Конструктор С.В. Ильюшин и завод № 18 получили задание оборудовать пять самолетов Ил-2 моторами с системами впрыска воды. Но при решении этой задачи ни моторный, ни самолетный завод, да и сам Ильюшин особого энтузиазма не проявили. Впрыск воды так и не был отработан, хотя ОКБ Микулина вело в этом направлении экспериментальные работы применительно к АМ-39 и АМ-42.
С появлением реактивных двигателей работы по поршневым авиационным моторам в нашей стране начали сворачивать и накопленный опыт отошел на второй план. Но ничто не бывает забыто и о впрыске воды вспомнили автомобилисты. Откуда же берется дополнительная мощность мотора и как это работает. Ответ прост. Во впускном коллекторе располагается специальная водная форсунка, через которую распыляется в бензо-воздушную сместь вода. В итоге получается следующее – бензовоздушная смесь дополнительно охлаждается впрыснутой водой, повышается за счет микрокапель воды и водянного пара массовая доля топлива и за счет неиспарившеся воды повышается степень сжатия двигателя. Скорость горения в цилиндрах падает; естественно, не возникают условия для детонации. Снижение температуры сгорания топлива при впрыске воды влияет на химические реакции горения. В результате уменьшается концентрация образующихся окислов азота и углерода. Но в этом есить и минус — работа на водотопливных смесях связана и с некоторыми неприятностями. В отработавших газах незначительно увеличивается концентрация углеводородов. Нередко в эксплуатационных условиях двигатели работают не вполне устойчиво, особенно при полностью открытой дроссельной заслонке, при движении автомобиля на малой скорости. Все это связано с неравномерным распределением воды по цилиндрам двигателя. Рассматривая преимущества и недостатки использования воды в качестве топливного компонента, крайне редко упоминают, что во всех опытах применяется дистиллят. Между тем это обстоятельство никак нельзя упускать из виду. И вот почему: при тех расходах воды, которые сейчас рекомендуются для снижения детонации, для уменьшения токсичности отработавших газов, растворенные в ней соли непременно должны привести к образованию нагара в камере сгорания и к серьезным нарушениям работы двигателя уже через 100—200 часов работы. Ведь при сгорании 10 кг топлива в двигатель вносится по меньшей мере 2 кг воды, а вместе с ней 150— 200 мг различных солей — примерно в 3—4 раза больше, чем при использовании антидетонатора. Поэтому для серьездного использования впрыска воды необходима специальная система водоподготовки. С теорией все, теперь о практике. Можно купить готовый комплект впрыска
Такой комплект состоит из форсунок, бака для воды, контроллера, дозирующего воду, водянных форсунок, насоса, соединительных шлангов и т.д. и стоит чуть меньше 3 тысяч баксов. Или можно сделать подобный комплект своими руками, расположив форсунку во впускном коллекторе за карбюратором (инжектором), подключив ее к мотору, качающему воду и включаемому из салона. Пропорция воздух/вода рекомендуется 1/10 – 1/14 (около 35 литров для 1.5 литрового мотора ). Но не нужно забывать, что при таком ручном способе активации впрыска можно «перелить» воду и получить гидноудар со всеми вытекающими последствиями. Особое преимущество впрыск воды даст владельцам турбированных двигателей. Расположив форсунку за турбиной

Читайте также:  Установка грм на двигатель 3ст дизель

или за интеркуллером позволит еще более охладить поступающую в мотор смесь (Продаваемые комплекты уменьшают температуру нагнетаемого воздуха до 40-60°C). Как отмечалось ранее для впрыска наиболее подходит дистилированныя вода, продаваемая в любом автомагазине, но можно использовать и добавки к воде.
Как это не кощунственно, но западные спортсмены в свои машины заливают смесь воды и спирта или ничто иное как водку. Это кощунство дает следующее – водно-спиртовое соединение обладает большей степенью рассеиваемости чем вода, тем самым образую наиболее мелкодисперсную бензо-водо-воздушную смесь.

«впрыск воды», только H2O позволяет, в основном, снизить детонацию (плюс, действуя как антиоксидант, препятствует отложению соединений углерода), на деле же применяется смесь воды и метанола в соотношении 50:50. И сейчас объясним, почему.

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

Однако что же получается? С одной стороны, теперь 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 приятное «но» — вода, испаряясь, увеличивается в объеме, а значит, увеличивается и давление внутри цилиндра, следовательно, наблюдается и прирост мощности – около 10%.

Кроме того, вода при впрыске становится мелкодисперсной средой с размером частиц – капель – около 0,01 мм, и бензин эти капли сразу обволакивает – примерно так же, как он растекается по поверхности лужи. Камера сгорания, таким образом, получается заполненной более равномерно (более гомогенизированная смесь). Это увеличивает КПД и, опять же, снижает риск детонации.

Не лишним будет напомнить, что ни одна система не может полноценно использоваться без соответствующей настройки двигателя – это или забеднение смеси, или увеличение давления, или более раннее зажигание.

А теперь про метанол. Этот спирт горит гораздо медленнее, нежели бензин, благодаря чему давление в цилиндрах нарастает более плавно и его пик возникает позже. Что происходит? Увеличивается момент, а следовательно, и мощность, которая напрямую зависит от соотношения момента и числа оборотов.
Идеальный вариант – когда максимальное количество воды поступает на пике момента. Правильное соотношение вода/воздух – 1:10…1:14 (если недолить – двигатель будет детонировать, первый признак – сильная вибрация; если перелить – топливно-воздушная смесь будет сгорать не полностью, первый признак – стрельба из глушителя). Вода обязательно должна быть дистиллированной. Посмотри на отложения солей 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 (!) сопла форсунки. В самодельных системах обычно используется насос от оросительной системы и игла от одноразового шприца. Надежность и эффективность такой конструкции под большим вопросом.

источник

Лада 2105 › Бортжурнал › Двигатель на воде: мифы и реальность.

Начнем со сложного- с подачи воды в двигатель. На сайте есть много людей, которые уж очень рекламируют данную тему. По сути, большинство их доводов- чистой воды демагогия или просто выдача желаемого за действительность. Мне эта тема не давала покоя, и я решил сам все поверить, собственно, так и написал эту статтю.

В интернете существует много различных мифов, как повысить мощность двигателя, сократив при этом расход топлива. Это и различные «экотопы», и магниты на бензопроводе, и всякие гомогенизаторы, завыхрители и т.д. В 95% все эти «гениальные» изобретения, которые обещают повысить мощность на 20%, снизить расход на 30% чистой воды шарлатанство, которое в лучшем случае не сделает ситуацию хуже.
Среди всех этих сомнительных улучшений есть системы впрыска воды, причем, как и от СНГ производителя («Водокар»), который приводит вполне серьезные, хоть и антинаучные аргументы (термолиз воды в цилиндре ДВС), так и от серьезных тюнинговых компаний (AEM)
Мало кто понимает сущность подобных систем и результат ее действия. Но тем не менее много кто берется высказать свое мнение, часто ошибочное. В целом все мнения делятся на отрицательные и положительные. Попробуем разобраться, обоснованы ли они.

1 впрыск воды в работающий двигатель обязательно приведет к гидроудару.
Гидроудар происходит когда в цилиндр попадает жидкость (в нашем случае вода) в количестве которое с избытком заполняет объем камеры сгорания когда поршень находится в верхней мертвой точке. Допустим, при движении у верхнюю мертвую точку в конце 2 такта, когда впускные и выпускные клапаны закрыты, поршень встречает встречает воду в избыточном количестве. Согласно законам физики, жидкости (в нашем случае вода) не сжимаются, и вода для поршня стает непреодолимой преградой, и шатун, вращаемый довольно инерционным (в связке с маховиком) коленвалом, гнется или ломается, обычно пробивая при этом блок цилиндров, и мы видим при этом так называемую «руку дружбы.»

Определим критичное количество воды при котором наступает гидроудар на примере двигателя ваз 2103.
Итак, объем камеры сгорания в головке блока цилиндров составляет 39,5 см3 (ГБЦ + прокладка), округлим это число к 40 для удобства расчетов и примем его за объем камеры сгорания при поршне у ВМТ. Для упрощения недоход поршня не будем брать во внимание.
Возьмем наиболее уязвимые для гидроудара обороты— обороты холостого хода—приблизительно 900 об./мин. При данных оборотах двигатель совершает 225 рабочих тактов. В секунду, соответственно, эта величина будет равна 3, 75. Т.е. для гидроудара в двигатель должно попасть 3,75 х 40 = 150 см3 = 150мл/с или 150 х 60 = 9000 мл/мин = 9л/мин Это, согласитесь, довольно много, учитывая расход бензина 1 л/ч = 16,7 мл/мин на холостом ходу. А ведь при таком соотношении бензина/воды 1/5400 двигатель работать не будет в любом случае. Гидроудар наступит разве что если вплеснуть эти 150 мл у впускной коллектор .

Читайте также:  Двигатель d4bf установка ремня грм

2 Впрыск воды приведет к ржавлению цилиндров.
Впрыск воды серийно использовался на немецких истребителях Messerschmitt (система MW 50), также были проведены полномасштабные испытания на авиадвигателе АШ 62. Следов ржавчины не было обнаружено.

3. Вода будет разжижать масло в картере.
Вода в цилиндре перебывает исключительно в газообразном состоянии, а соответственно, разжижает масло не больше чем бензин в топливной смеси.

1. В цилиндре вода под действием высокой температуры разлагается на кислород и водород, которые явно способствуют горению, повышая КПД двигателя и увеличивая его экономичность.

На самом деле температура в камере сгорания в момент рабочего такта (приблизительно от 1000 С до 1800 С) значительно ниже таковой, необходимой для термолиза воды (2500 С)

2. Вода способствует охлаждению ГБЦ и цилиндра

Вполне логичное предположение, подтвержденное испытаниями как и в США так и в СССР

3. избавление от нагара на стенках камеры сгорания

Вода весьма эффективно чистит нагар. Подтверждено испытаниями.

4. вода является эффективным антидетонатором

Вода, охлаждая топливную смесь и камеру сгорания, а также являясь инертной средой в цилиндре очень успешно подавляет детонацию, делая возможным работу двигателя на низкооктановых топливах, высоком давлении наддува, сильно обедненных смесях.

А теперь кратко о испытаниях и серийных системах. Испытаниями занимались как и в США так и в СССР. На основание испытаний были сделаны следующие выводы:

1. Впрыск воды снижает температуру ГБЦ и поршня.
2. Впрыск воды эффективно подавляет детонацию, а, соответственно, позволяет:
А) применять в эксплуатации низкооктановый бензин.
Б) увеличивать давление наддува, повышая при этом мощность а также КПД двигателя, снижая при этом удельный расход топлива.
3. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу
А) за счет более эффективного сгорания топлива.
Б) в случае работы двигателе на бензине с более низким октановым числом, в котором
Отсутствуют антидетонаторы на основе вредных веществ типа тетраэтилсвинца.

Наиболее известной системой впрыска воды, устанавливаемой серийно была MW 50, устанавливаемая на двигатели Daimler Benz 601 истребителя Messerschmitt bf-109.
Система состояла из бака, наполненного на 50% водой и 50% метанолом, который был необходим, чтобы избежать замерзания воды на больших высотах (в экстренных случаях допускалось использование чистой воды). Вода из бака подавалась в механический нагнетатель, охлаждая горючую смесь, отодвигая при этом зону детонации. При этом давление наддува повышалось с 1,3 ATA до 1,7 ATA. Мощность при этом возрастала 1575 л.с. до 1800 л.с. При этом также значительно повышался расход топлива. Всего за 1 полет MW 50 можно было включать 2 раза по 10 минут.
В США эксплуатировали похожую систему: впрыск воды позволял избежать детонации в режимах больших нагрузок. При этом обеднялась горючая смесь и оптимизировался процесс сгорания в цилиндрах (более полное, а значит и более эффективное сгорание топлива)
В СССР подобные системы серийно не эксплуатировались, но были проведены полномасштабные стендовые и летные испытания, которые подтвердили эффективность впрыска воды.
На автомобилях впрыск воды не прижился: он использовался лишь на некоторых моделях Chrysler и SAAB

Подробно изучив информацию по данной теме, было принято решение изготовить систему впрыска воды из подручных средств и испытать ее на двигателе ваз 2103.
Для этого был доработан штатный карбюратор ДААЗ 2107. Доработки заключались в следующем:
1 Был просверлен эмульсионный канал к 1 камере (аналогично эмульсионному каналу эконостата 2 камеры). Для сверления рекомендую использовать сверлильный станок. В начало просверленного канала была вставлена трубка .
2 На месте отсутствующего воздушного жиклера (по аналогии с эконостатом 2 камеры)
Была вставлена трубка, которая через просверленное в крышке карбюратора отверстие выведена наружу.
3 В корпусе карбюратора в месте состыковки малого диффузора и корпуса было просверлено отверстие до эмульсионного канала (аналогично эконостату 2 камеры).
4 Был применен малый диффузор с маркировкой 4 с каналом эконостата.
5 В отверстие эмульсионного канала вставляется отсутствующий эмульсионный жиклер, отверстие топливного канала (рядом) заглушается.
6 трубка 1 (пункт 2) через электромагнитный клапан подключена через жиклер к бачку, служащему поплавковой камерой, закрепленному таким образом, чтобы уровень воды был несколько выше уровня топлива в поплавковой камере карбюратора, но так, чтобы вода не капала с малого диффузора при открытом клапане на заглушенном двигателе. Поплавковой камерой служит бачок для тормозной жидкости, используемый в приводе сцепления.
7. «Поплавковой» данную камеру можно назвать лишь с натяжкой, так как поплавок отсутствует. Его роль выполняют 3 контакта погружены в воду, с помощью которых схема, основанная на NAND логике, управляет помпой, расположенной в 3-х литровом бачке (бачок омывателя и насос из Газели ).(Работа схемы основана на электропроводимости воды).
8. Трубка 2(пункт 1) заканчивается жиклером и воздушным фильтром.
9. В силу конструктивных особенностей система вступает в работу в диапазоне оборотов от 1700 до 2000. Чтобы подача воды осуществлялась более точно, ее включение происходит автоматически с помощью блока управления ЭПХХ при 1900 об/мин.
Блок ЭПХХ был немного доработан: в схему добавлен инвертор, чтобы при достижении заданных оборотов включения, на выходе был логический 1(+), а при отключении логический 0.
10 При оборотах ниже порога включения системы, а также при выключенном зажигании электромагнитный клапан закрыт, питание на механизм регулировки уровня воды в поплавковой камере не поступает.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector