Motor cu injecție de apă
Această intrare sau secțiune pe tema mașinilor nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Într-un motor cu ardere internă , injecția cu apă , cunoscută și sub numele de injecție anti-lovire , se efectuează prin nebulizarea apei , un lichid inert , în fluxul de admisie al aerului sau al amestecului aer-combustibil; acest lucru poate avea loc atât în interiorul conductei de admisie a motorului , cât și direct în cilindru .
Scopul injecției apoase este de a răci unele părți care pot produce pre-aprinderea amestecului combustibil, precum și de a crește raportul de compresie și de a reduce poluanții [1] .
Istorie
Acest articol sau secțiune tehnică este considerat a fi verificat . |
Primul care a avut ideea de a injecta apă în motorul cu ardere internă a fost Pierre Hugon în 1865 pe motorul său pe gaz. Și-a dat seama cum acest lucru a eliminat defectele de aprindere și menținerea constantă a mișcării. Apoi a testat sistemul și pe motoare cu ulei ușor și cu ulei greu , găsind aceleași îmbunătățiri, precum și o curățare mai mare de depunerile de gudron. De asemenea, a observat o scădere notabilă a uzurii componentelor mecanice și o fiabilitate și o răcire îmbunătățite a părților interne ale motorului.
Cu toate acestea, această tehnologie a fost ignorată mult timp.
Motoarele numai produse în masă pentru a utiliza acest sistem au fost al doilea război mondial elice de aeronave motoare , inclusiv:
- BMW 801
- Daimler-Benz DB 605 echipat cu uzină MW 50
- Pratt & Whitney R-2800
În schimb, pentru transportul rutier, au existat puține alte producții de motoare cu acest sistem standard, dar numai pe mașinile de curse care nu au fost omologate pentru utilizare rutieră, inclusiv Ford Escort RS Cosworth 4WD [2] sau Formula 1 Ferrari monoprezi. 126 C2 și Ferrari 126 C3 . [3] Ulterior, cu o versiune dezvoltată de Bosch , sistemul este aplicat pentru prima dată pe un autoturism de producție, BMW M4 GTS . [4]
Teorie
La motoarele cu ardere internă, contrar credinței populare, nu căldura produsă prin arderea combustibilului creează puterea, ci diferența de presiune a gazelor de intrare comparativ cu cele produse în camera de ardere. Din păcate, o cantitate mare de căldură și, prin urmare, multă energie, se pierd cu gazele de eșapament.
Rata compresiei
Gazele ies la o temperatură considerabil mai scăzută , fiind scăzute din apă pentru a se evapora , de fapt apa este un compus care prin evaporare crește considerabil în volum și acest lucru îl face mijlocul ideal pentru a crea o presiune mai mare în camera de ardere. volum egal de gaz intrat. În consecință, puterea crește și consumul scade pentru aceiași kilometri parcurși, deoarece elimină spațiul pentru combustibil în gazele de intrare. Această presiune mai mare, împreună cu răcirea îmbunătățită a gazelor de intrare, justifică și mai mult utilizarea apei în motoarele echipate cu turbocompresoare.
Deoarece apa este un lichid incompresibil, ea determină în sine o creștere a raportului de compresie . În plus, prin absorbția căldurii produse de combustie, permite o mai bună eficiență a motorului și îi prelungește durata de viață prin scăderea uzurii și prelungirea duratei de viață a uleiului de motor și a bujiilor . Datorită temperaturilor mai scăzute, oxizii de azot sunt semnificativ reduși.
Prin principiu de funcționare poate fi considerat un punct de mijloc între un motor cu ardere internă și un motor cu abur .
Plantă
Acest articol sau secțiune tehnică este considerat a fi verificat . |
Există diverse sisteme pe piață, toate fiind foarte scumpe, motiv pentru care entuziaștii folosesc implantarea manuală a sistemelor create de ei înșiși. Acest lucru este facilitat deoarece ajustarea cantității este automată, adică odată ce s-a găsit proporția ideală, este independentă de turația motorului, deoarece la turații mici poate folosi mai multă apă, în timp ce la turații mari trebuie să utilizeze mai puțină apă pentru fiecare rotație, acest lucru se realizează pur și simplu prin distribuirea unei cantități constante de apă. Apa este introdusă imediat în aval de supapa fluture printr-un nebulizator de tip aerosol .
La mașinile echipate cu această prelucrare este obișnuit să se reducă debitul către circuitul de răcire, deoarece funcția de răcire a radiatorului este aproape inutilă. Dacă radiatorul nu este echipat cu o supapă termostatică care îl exclude atunci când temperatura fluidului scade excesiv, există riscul de a elimina căldura utilă excesivă din motor cu un efect dăunător.
Folosind acest sistem este posibil să montați turbocompresoare mult mai mari.
Unii, doar cu scopul de a crește puterea pentru aceeași deplasare la mașinile de curse , folosesc un amestec de apă demineralizată și metanol . În Statele Unite, această metodă este cunoscută sub numele de „ injecție anti-detonant ” sau ADI . Iarna, însă, este util să adăugați puțin metanol ca antigel.
O elaborare mult mai extremă constă în înlocuirea pistoanelor normale cu pistoane cu cap cambrat, denumite și ridicate sau acoperiș, astfel încât să crească raportul de compresie pentru a crește puterea specifică , funcționare posibilă, deoarece datorită temperaturilor de lucru mai scăzute și absența depunerilor de carbon, pericolul detonării este practic eliminat.
Defecte
Această soluție are următoarele dezavantaje:
- Fum mai mare : chiar dacă este mai puțin poluant, un vehicul echipat cu acest sistem emite mult fum alb din cauza cantității mai mari de vapori de apă la evacuare, în special la pornire.
- Nevoia de apă distilată sau demineralizată : apa normală nu poate fi utilizată deoarece conține săruri
- Ineficiența sistemelor catalitice actuale : convertorul catalitic , care necesită temperaturi ridicate pentru a-și îndeplini scopul, rămâne întotdeauna la temperaturi prea mici pentru funcționarea sa. Cu toate acestea, într-o mașină echipată cu injecție de apă, motorul produce o cantitate mică de gaze poluante, mai mică decât cele ale unei mașini normale dotate cu un convertor catalitic nou și perfect eficient, în special pentru oxizii de azot, care sunt aproape curățați.
- Dificultate de aplicare pe vehicule vechi: la mașinile mai vechi o problemă a constat în ajustarea avansului și a carburării ; la motoarele mai moderne, controlate de unitatea electronică de control (ECU), aceste probleme nu mai există deoarece totul este reglementat de sonda lambda a convertorului catalitic , de debitmetrul de masă și de alți senzori.
Utilizări
În funcție de motor, pot fi obținute îmbunătățiri ale puterii doar prin injectarea de apă [5] . Injectarea apei poate reduce, de asemenea, emisiile de NOx și monoxid de carbon [5] .
Aviaţie
Injecția de apă poate fi utilizată în motoare cu reacție , cum ar fi turboreactoare sau motoare cu arbore turbo, pentru aviație, ca sistem momentan pentru creșterea forței de forță în situații particulare, cum ar fi forța sporită la viteză mică și la decolare .
Opt motoare cu ciclu
La motoarele cu ciclu Otto efectul de răcire indus de injecția de apă permite obținerea unor rapoarte de compresie mai mari , reducând problema loviturilor datorită detonării amestecului. În unele dintre aplicațiile motoarelor cu ciclu Otto acest avantaj poate fi exploatat pentru a obține performanțe mai mari în combinație cu supraîncărcătorul ( supraîncărcător sau turbocompresor ) și alte modificări în funcționarea motorului, cum ar fi o ajustare mai agresivă a momentului de aprindere .
F1
În 1982 și 1983, Ferrari a dezvoltat și a beneficiat de Emulsystem care a fost utilizat cu motorul de tip 021 pentru mașinile 126 C2 și 126 C3 , un sistem care permite injectarea benzinei cu micro-picături de apă, care ar fi fost conținută în scaunul șoferului, care ar fi jucat rolul unui rezervor de 20 de litri, acest sistem a permis motorului Ferrari să nu-și supraîncălzească componentele interne, să scadă temperaturile de funcționare și să prevină detonarea, precum și să câștige fiabilitate. [6]
Motorina alba
O tehnologie similară este utilizată la motoarele diesel prin amestecarea motorinei și a apei datorită unui emulgator . Procesul de amestecare este aplicabil datorită unei afinități mai mari de motorină la apă. Acest lucru nu este posibil la motoarele pe benzină, deoarece hidrofobia benzinei este prea mare și, prin urmare, amestecul nu este stabil: apa și benzina nu rămân în soluție, ci separate.
În motoarele cu ciclu diesel, combustibilul este pulverizat de injectoare în faza lichidă, astfel încât o emulsie de motorină și apă să nu fie supusă unei faze de evaporare, așa cum se întâmplă în motoarele cu ciclu Otto cu benzină. Aceasta înseamnă că amestecul apă-motorină nu riscă distilarea fracționată în camera de ardere, la fel ca o emulsie apă-benzină în camera de ardere. Combustibilul diesel nu este polar, în timp ce apa este polară și nu există solvent care să le solubilizeze într-o soluție ternară, există stabilizatori de emulsie pe bază de acid sau bazici.
Notă
- ^ Motoare cu injecție de apă: de la avioane la BMW M4 Safety Car , în Automoto.it . Adus pe 12 ianuarie 2017 .
- ^ rscosworth.it: Productions .
- ^ P. Casucci , p. 54 .
- ^ de Dario D'Elia, Bosch pulverizează apă în motor și îmbunătățește performanța , în Tom's Hardware , 1 septembrie 2016.
- ^ a b ( EN ) Wilson, J. Parley, Efectele injecției cu apă și raportul de compresie crescut într-un motor de aprindere cu scânteie pe benzină , su digital.lib.uidaho.edu , Teză, Universitatea din Idaho, 2011. Accesat la 12 aprilie 2016 .
- ^ Motorul turbo Ferrari de pe acoperișul lumii
Bibliografie
- ( EN ) Kroes, M și Wild, T: „Aircraft Powerplants” ediția a VII-a, Glencoe, 1995
linkuri externe
-
Injecție de apă în motorul mașinii , pe YouTube . Adus 11-11-2018 . - Raportul NACA Wartime Memorandum E5H12 08/1945 ( PDF ), pe turbotuning.net . Adus la 6 august 2008 (depus de „url original 5 februarie 2012).
- FIORAMONTI hidro-injecție Echipament ecologic , pe motoresconagua.com.ar . Adus la 25 iunie 2012 (arhivat din original la 16 iunie 2012) .
- Care sunt beneficiile injecției cu apă? , pe pensotech.it .
