Injeksi air ke mesin mobil

Tenaga motor adalah topik paling umum di kalangan pengendara mobil. Hampir setiap pengendara motor setidaknya pernah berpikir sekali tentang bagaimana meningkatkan performa sebuah unit tenaga. Beberapa memasang turbin, yang lain memasang silinder rim, dll. (metode lain untuk meningkatkan daya dijelaskan di st lainаthie). Banyak yang tertarik dengan penyetelan mobil mengetahui sistem yang memasok sedikit air atau campurannya dengan metanol.

Sebagian besar pengendara motor sudah familiar dengan konsep seperti water hammer dari motor (ada juga a review terpisah). Bagaimana air, yang memicu kehancuran mesin pembakaran dalam, pada saat yang sama meningkatkan kinerjanya? Mari kita coba mengatasi masalah ini, dan juga mempertimbangkan keuntungan dan kerugian yang dimiliki sistem injeksi metanol air pada unit daya.

Apa itu sistem injeksi air?

Singkatnya, sistem ini adalah tangki tempat air dituangkan, tetapi lebih sering merupakan campuran metanol dan air dengan perbandingan 50/50. Ia memiliki motor listrik, misalnya, dari mesin cuci kaca depan. Sistem dihubungkan oleh tabung elastis (dalam versi paling anggaran, selang dari pipet diambil), di ujungnya dipasang nosel terpisah. Bergantung pada versi sistem, injeksi dilakukan melalui satu alat penyemprot atau beberapa. Air disuplai ketika udara ditarik ke dalam silinder.

Jika kita mengambil versi pabrik, maka unit tersebut akan memiliki pompa khusus yang dikontrol secara elektronik. Sistem akan memiliki satu atau lebih sensor untuk membantu menentukan momen dan jumlah air yang disemprotkan.

Di satu sisi, tampaknya konsep air dan motor tidak sesuai. Pembakaran campuran udara-bahan bakar terjadi di dalam silinder, dan, seperti yang diketahui semua orang sejak masa kanak-kanak, nyala api (jika bukan bahan kimia yang terbakar) dipadamkan oleh air. Mereka yang "mengenal" kejutan hidraulik mesin, dari pengalaman mereka sendiri, yakin bahwa air adalah zat terakhir yang harus masuk ke dalam mesin.

Namun, ide injeksi air bukanlah isapan jempol dari imajinasi remaja. Sebenarnya, ide ini sudah berumur hampir seratus tahun. Pada tahun 1930-an, untuk kebutuhan militer, Harry Ricardo menyempurnakan mesin pesawat Rolls-Royce Merlin, dan juga mengembangkan bensin sintetis dengan angka oktan tinggi. di sini) untuk mesin pembakaran internal pesawat terbang. Kekurangan bahan bakar adalah risiko tinggi ledakan di mesin. Mengapa proses ini berbahaya? terpisah, tetapi singkatnya, campuran udara-bahan bakar harus terbakar secara merata, dan dalam hal ini akan meledak. Karenanya, bagian-bagian unit mengalami tekanan yang berlebihan dan cepat rusak.

Untuk mengatasi efek ini, G. Ricardo melakukan serangkaian penelitian, yang hasilnya dia mampu mencapai penekanan ledakan karena injeksi air. Berdasarkan perkembangannya, para insinyur Jerman berhasil menggandakan kekuatan unit di pesawat mereka hampir dua kali lipat. Untuk ini, komposisi MW50 (wasser metanol) digunakan. Misalnya, pesawat tempur Focke-Wulf 190D-9 dilengkapi dengan mesin yang sama. Output puncaknya adalah 1776 tenaga kuda, tetapi dengan afterburner singkat (campuran yang disebutkan di atas dimasukkan ke dalam silinder), batang ini naik menjadi 2240 "kuda".

Perkembangan ini tidak hanya digunakan pada model pesawat ini. Di gudang penerbangan Jerman dan Amerika, ada beberapa modifikasi unit daya.

Jika kita berbicara tentang mobil produksi, maka model Oldsmobile F85 Jetfire, yang diluncurkan dari jalur perakitan pada tahun ke-62 abad terakhir, menerima instalasi pabrik injeksi air. Mobil produksi lain dengan peningkatan mesin dengan cara ini adalah Saab 99 Turbo, dirilis pada tahun 1967.

Jetfire F85 ponsel lama

Akan mendapatkan 99 Turbo

Popularitas sistem ini mendapatkan momentum karena penerapannya pada 1980-90. di mobil sport. Jadi, pada tahun 1983, Renault melengkapi mobil Formula 1-nya dengan tangki 12 liter, di mana pompa listrik, pengontrol tekanan, dan jumlah injektor yang diperlukan dipasang. Pada 1986, para insinyur tim berhasil meningkatkan torsi dan output unit daya dari 600 menjadi 870 tenaga kuda.

Dalam perang balap mobil, Ferrari juga tidak ingin "menyerempet bagian belakang", dan memutuskan untuk menggunakan sistem ini di beberapa mobil sportnya. Berkat modernisasi ini, merek berhasil mendapatkan posisi terdepan di antara para desainer. Konsep yang sama dikembangkan oleh merek Porsche.

Peningkatan serupa dilakukan dengan mobil yang berpartisipasi dalam balapan dari seri WRC. Namun, pada awal 90-an, penyelenggara kompetisi tersebut (termasuk F-1) mengubah peraturan dan melarang penggunaan sistem ini pada mobil balap.

Terobosan lain dalam dunia motorsport dilakukan dengan perkembangan serupa pada kompetisi balap drag pada tahun 2004. Rekor dunia-mil dipecahkan oleh dua kendaraan berbeda, meskipun upaya untuk mencapai tonggak sejarah dengan berbagai modifikasi powertrain. Mobil diesel ini dilengkapi dengan water intake manifold.

Seiring waktu, mobil mulai menerima intercooler yang menurunkan suhu aliran udara sebelum masuk ke intake manifold. Berkat ini, para insinyur dapat mengurangi risiko ketukan, dan sistem injeksi tidak lagi diperlukan. Peningkatan daya yang tajam menjadi mungkin berkat pengenalan sistem pasokan nitrous oxide (secara resmi muncul pada tahun 2011).

Pada tahun 2015, berita tentang injeksi air mulai muncul kembali. Misalnya, mobil keselamatan MotoGP baru yang dikembangkan oleh BMW memiliki kit semprotan air klasik. Pada presentasi resmi mobil edisi terbatas, perwakilan dari produsen mobil Bavaria mengatakan bahwa di masa depan direncanakan untuk merilis sederetan model sipil dengan sistem serupa.

Apa yang diberikan injeksi air atau metanol ke mesin?

Jadi, mari beralih dari sejarah ke praktik. Mengapa motor membutuhkan injeksi air? Ketika jumlah cairan yang sangat terbatas memasuki intake manifold (setetes tidak lebih dari 0.1 mm disemprotkan), setelah kontak dengan media panas, itu segera berubah menjadi gas dengan kandungan oksigen tinggi.

BTC yang didinginkan memampatkan jauh lebih mudah, yang berarti poros engkol perlu menggunakan tenaga yang sedikit lebih sedikit untuk melakukan langkah kompresi. Dengan demikian, penginstalan memungkinkan beberapa masalah diselesaikan sekaligus.

Pertama, udara panas memiliki kepadatan yang lebih sedikit (untuk percobaan, Anda dapat mengambil botol plastik kosong dari rumah yang hangat ke dalam air dingin - itu akan menyusut dengan baik), jadi lebih sedikit oksigen yang masuk ke dalam silinder, yang berarti bensin atau solar bahan bakar akan terbakar lebih parah. Untuk menghilangkan efek ini, banyak mesin dilengkapi dengan turbocharger. Tetapi bahkan dalam kasus ini, suhu udara tidak turun, karena turbin klasik didukung oleh knalpot panas yang melewati manifold knalpot. Penyemprotan air memungkinkan lebih banyak oksigen disuplai ke silinder untuk meningkatkan efisiensi pembakaran. Pada gilirannya, ini akan berdampak positif pada katalis (untuk detailnya, baca dalam ulasan terpisah).

Kedua, injeksi air memungkinkan peningkatan daya unit daya tanpa mengubah volume kerjanya dan tanpa mengubah desainnya. Alasannya adalah bahwa dalam keadaan menguap, uap air membutuhkan lebih banyak volume (menurut beberapa perhitungan, volume meningkat dengan faktor 1700). Ketika air menguap di ruang terbatas, tekanan tambahan dibuat. Seperti yang Anda ketahui, kompresi sangat penting untuk torsi. Tanpa intervensi dalam desain unit daya dan turbin yang kuat, parameter ini tidak dapat ditingkatkan. Dan karena uap mengembang dengan tajam, lebih banyak energi dilepaskan dari pembakaran HTS.

Ketiga, karena penyemprotan air, bahan bakar tidak terlalu panas, dan tidak terbentuk ledakan di mesin. Hal ini memungkinkan penggunaan bensin lebih murah dengan angka oktan lebih rendah.

Keempat, karena faktor-faktor yang disebutkan di atas, pengemudi tidak dapat menginjak pedal gas secara aktif untuk membuat mobil lebih dinamis. Ini dipastikan dengan menyemprotkan cairan ke dalam mesin pembakaran internal. Meski tenaga meningkat, konsumsi bahan bakar tidak meningkat. Dalam beberapa kasus, dengan mode mengemudi yang sama, kerakusan motor berkurang hingga 20 persen.

Sebenarnya, perkembangan ini juga memiliki lawan. Kesalahpahaman paling umum tentang injeksi air adalah:

1. Bagaimana dengan palu air? Tak bisa dipungkiri, saat air masuk ke dalam silinder, motor mengalami water hammer. Karena air memiliki kepadatan yang layak ketika piston berada dalam langkah kompresi, ia tidak dapat mencapai titik mati atas (ini tergantung pada jumlah air), tetapi poros engkol terus berputar. Proses ini dapat membengkokkan batang penghubung, mematahkan kunci, dll. Faktanya, injeksi air sangat kecil sehingga langkah kompresi tidak terpengaruh.
2. Logam akan berkarat seiring waktu jika terkena air. Ini tidak akan terjadi dengan sistem ini, karena suhu dalam silinder mesin yang sedang berjalan melebihi 1000 derajat. Air berubah menjadi uap pada 100 derajat. Jadi, selama pengoperasian sistem, tidak ada air di dalam mesin, melainkan hanya uap superheated. Ngomong-ngomong, saat bahan bakar terbakar, ada juga sejumlah kecil uap di dalam gas buang. Bukti sebagian dari hal ini adalah air mengalir keluar dari pipa knalpot (alasan lain kemunculannya dijelaskan di sini).
3. Saat air muncul di dalam oli, gemuk akan teremulsi. Sekali lagi, jumlah air yang disemprotkan sangat kecil sehingga tidak bisa masuk ke bak mesin. Ini segera menjadi gas yang dikeluarkan bersama dengan knalpot.
4. Uap panas menghancurkan lapisan minyak, menyebabkan unit daya menangkap irisan. Nyatanya, uap atau air tidak melarutkan minyak. Pelarut yang paling nyata hanyalah bensin, tetapi pada saat yang sama lapisan minyak tetap bertahan hingga ratusan ribu kilometer.

Mari kita lihat cara kerja alat untuk menyemprotkan air ke motor.

Bagaimana sistem injeksi air bekerja

Pada unit daya modern yang dilengkapi dengan sistem ini, berbagai jenis kit dapat dipasang. Dalam satu kasus, satu nosel digunakan, yang terletak di saluran masuk manifold intake sebelum percabangan. Modifikasi lain menggunakan beberapa jenis injektor injeksi terdistribusi.

Cara termudah untuk memasang sistem semacam itu adalah dengan memasang tangki air terpisah di mana pompa listrik akan ditempatkan. Sebuah tabung terhubung dengannya, di mana cairan akan disuplai ke penyemprot. Ketika mesin mencapai suhu yang diinginkan (suhu operasi mesin pembakaran internal dijelaskan di artikel lain), pengemudi mulai menyemprot untuk membuat kabut basah di intake manifold.

Pemasangan paling sederhana bahkan bisa dipasang pada mesin karburator. Tetapi pada saat yang sama, seseorang tidak dapat melakukannya tanpa beberapa modernisasi saluran masuk. Dalam hal ini, sistem dikendalikan dari kompartemen penumpang oleh pengemudi.

Dalam versi yang lebih maju, yang dapat ditemukan di toko penyetelan otomatis, pengaturan mode semprot disediakan baik oleh mikroprosesor terpisah, atau kerjanya terkait dengan sinyal yang datang dari ECU. Dalam hal ini, Anda perlu menggunakan layanan ahli listrik otomatis untuk menginstal sistem.

Perangkat sistem penyemprotan modern mencakup elemen-elemen berikut:

• Pompa listrik memberikan tekanan hingga 10 bar;
• Satu atau beberapa nozel untuk menyemprotkan air (jumlahnya tergantung pada perangkat seluruh sistem dan prinsip distribusi aliran basah di atas silinder);
• Pengontrol adalah mikroprosesor yang mengontrol waktu dan jumlah injeksi air. Pompa terhubung dengannya. Berkat elemen ini, dosis presisi tinggi yang konstan dipastikan. Algoritme yang disematkan di beberapa mikroprosesor memungkinkan sistem untuk secara otomatis beradaptasi dengan mode operasi yang berbeda pada unit daya;
• Tangki untuk menyemprotkan cairan ke manifold;
• Sensor level terletak di tangki ini;
• Selang dengan panjang yang benar dan fitting yang sesuai.

Sistem bekerja sesuai dengan prinsip ini. Pengontrol injeksi menerima sinyal dari sensor aliran udara (untuk detail lebih lanjut tentang pengoperasian dan kerusakannya, baca di sini). Sesuai dengan data ini, dengan menggunakan algoritma yang sesuai, mikroprosesor menghitung waktu dan jumlah cairan yang disemprotkan. Bergantung pada modifikasi sistem, nosel dapat dibuat dalam bentuk selongsong dengan alat penyemprot yang sangat tipis.

Kebanyakan sistem modern hanya memberikan sinyal untuk menghidupkan / mematikan pompa. Dalam kit yang lebih mahal, ada katup khusus yang mengubah dosis, tetapi dalam banyak kasus katup tidak berfungsi dengan benar. Pada dasarnya, pengontrol dipicu saat motor mencapai 3000 rpm. dan banyak lagi. Sebelum memasang instalasi seperti itu pada mobil Anda, Anda perlu mempertimbangkan bahwa sebagian besar produsen memperingatkan tentang pengoperasian sistem yang salah pada beberapa mobil. Tidak ada yang akan memberikan daftar terperinci, karena semuanya tergantung pada parameter individual unit daya.

Meskipun fungsi utama injeksi air adalah untuk meningkatkan tenaga mesin, namun pada dasarnya hanya digunakan sebagai intercooler untuk mendinginkan aliran udara yang berasal dari turbin merah-panas.

Selain meningkatkan output mesin, banyak yang yakin bahwa injeksi juga membersihkan rongga kerja silinder dan saluran knalpot. Beberapa percaya bahwa keberadaan uap di knalpot menciptakan reaksi kimia yang menetralkan beberapa zat beracun, tetapi dalam kasus ini, mobil tidak memerlukan elemen seperti katalis mobil atau sistem AdBlue yang kompleks, yang dapat Anda baca tentangnya. . di sini.

Pemompaan air hanya berpengaruh pada kecepatan engine yang tinggi (harus dihangatkan dengan baik dan aliran udara harus cepat sehingga uap air segera masuk ke dalam silinder), dan lebih luas lagi pada unit daya dengan turbocharger. Proses ini memberikan torsi tambahan dan sedikit peningkatan tenaga.

Jika mesin disedot secara alami, maka tidak akan menjadi lebih bertenaga secara signifikan, tetapi pasti tidak akan mengalami ledakan. Untuk mesin pembakaran dalam dengan turbocharger, injeksi air yang dipasang di depan supercharger akan memberikan peningkatan efisiensi karena penurunan suhu udara yang masuk. Dan untuk efek yang lebih besar, sistem semacam itu menggunakan campuran air dan metanol yang disebutkan sebelumnya dalam proporsi 50x50.

Kelebihan dan kekurangan

Jadi, sistem injeksi air memungkinkan:

• Suhu udara masuk;
• Berikan pendinginan tambahan pada elemen ruang bakar;
• Jika bensin berkualitas rendah (oktan rendah) digunakan, penyemprotan air meningkatkan ketahanan detonasi mesin;
• Menggunakan mode mengemudi yang sama mengurangi konsumsi bahan bakar. Ini berarti bahwa dengan dinamika yang sama, mobil mengeluarkan lebih sedikit polutan (tentu saja, ini tidak begitu efisien sehingga mobil dapat melakukannya tanpa katalis dan sistem lain untuk menetralkan gas beracun);
• Tak hanya menambah tenaga, tapi juga membuat putaran motor dengan torsi bertambah 25-30 persen;
• Sedikit banyak membersihkan elemen sistem intake dan exhaust mesin;
• Tingkatkan respons throttle dan respons pedal;
• Bawa turbin ke tekanan operasi pada kecepatan engine yang lebih rendah.

Terlepas dari begitu banyak fitur yang berguna, injeksi air tidak diinginkan untuk kendaraan konvensional, dan ada beberapa alasan bagus mengapa pembuat mobil tidak menerapkannya pada kendaraan produksi. Kebanyakan dari mereka disebabkan oleh fakta bahwa sistem tersebut berasal dari olahraga. Dalam dunia olahraga motor, penghematan bahan bakar sebagian besar terabaikan. Terkadang konsumsi bahan bakarnya mencapai 20 liter per seratus. Ini karena mesin sering dibawa ke putaran maksimum, dan pengemudi hampir terus-menerus menekan gas hingga berhenti. Hanya dalam mode ini, efek injeksi terlihat.

Jadi, inilah kelemahan utama dari sistem ini:

• Karena pemasangannya terutama ditujukan untuk meningkatkan performa mobil sport, pengembangan ini hanya efektif pada tenaga maksimum. Begitu motor mencapai level ini, pengontrol memperbaiki momen ini dan menyuntikkan air. Oleh karena itu, agar pemasangan dapat bekerja secara efektif, kendaraan harus dioperasikan dalam mode sport. Pada putaran rendah, mesin bisa lebih "merenung".
• Injeksi air dilakukan dengan beberapa penundaan. Pertama, motor memasuki mode daya, algoritma yang sesuai diaktifkan di mikroprosesor, dan sinyal dikirim ke pompa untuk dihidupkan. Pompa listrik mulai memompa cairan ke dalam saluran, dan hanya setelah itu nosel mulai menyemprotkannya. Bergantung pada modifikasi sistem, semua ini mungkin memerlukan waktu sekitar satu milidetik. Jika mobil melaju dalam mode senyap, maka penyemprotan tidak akan berpengaruh sama sekali.
• Dalam versi dengan satu nosel, tidak mungkin untuk mengontrol seberapa banyak kelembapan yang masuk ke dalam silinder tertentu. Untuk alasan ini, meskipun teorinya bagus, praktik sering menunjukkan operasi motor yang tidak stabil, bahkan dengan throttle terbuka penuh. Hal ini disebabkan oleh kondisi suhu yang berbeda di masing-masing "pot".
• Di musim dingin, sistem tersebut membutuhkan pengisian bahan bakar tidak hanya dengan air, tetapi dengan metanol. Hanya dalam kasus ini, bahkan dalam cuaca dingin, cairan akan disuplai dengan bebas ke pengumpul.
• Demi keselamatan motor, air yang diinjeksikan harus disuling, dan ini merupakan limbah tambahan. Jika Anda menggunakan air keran biasa, segera endapan kapur akan menumpuk di dinding permukaan kontak (seperti kerak dalam ketel). Kehadiran partikel padat asing di motor penuh dengan kerusakan awal unit. Untuk alasan ini, distilat harus digunakan. Dibandingkan dengan penghematan bahan bakar yang tidak signifikan (mobil biasa tidak dimaksudkan untuk operasi konstan dalam mode sport, dan undang-undang melarangnya di jalan umum), pemasangannya sendiri, perawatannya dan penggunaan distilat (dan di musim dingin - campuran air dan metanol) secara ekonomi tidak dapat dibenarkan ...

Sebenarnya, beberapa kekurangan bisa diperbaiki. Misalnya, agar unit daya beroperasi secara stabil pada rpm tinggi atau pada beban maksimum pada rpm rendah, sistem injeksi air terdistribusi dapat dipasang. Dalam hal ini, injektor akan dipasang, satu untuk setiap intake manifold, seperti pada sistem bahan bakar yang sama.

Namun, harga instalasi semacam itu meningkat secara signifikan dan bukan hanya karena elemen tambahan. Faktanya adalah bahwa injeksi uap air hanya masuk akal dalam kasus aliran udara yang bergerak. Ketika katup masuk (atau beberapa dalam kasus beberapa modifikasi mesin) ditutup, dan ini terjadi selama tiga siklus, udara di dalam pipa tidak bergerak.

Untuk mencegah air mengalir ke kolektor dengan sia-sia (sistem tidak menyediakan pembuangan kelembaban berlebih yang terakumulasi di dinding kolektor), pengontrol harus menentukan pada saat apa dan nosel khusus mana yang harus mulai beroperasi. Penyiapan yang rumit ini membutuhkan perangkat keras yang mahal. Dibandingkan dengan peningkatan tenaga yang tidak signifikan untuk mobil standar, pengeluaran seperti itu tidak dapat dibenarkan.

Tentu saja, adalah urusan setiap orang untuk memasang sistem seperti itu di mobil Anda atau tidak. Kami telah mempertimbangkan keuntungan dan kerugian dari desain seperti itu. Selain itu, kami menyarankan untuk menonton video ceramah rinci tentang cara kerja injeksi air:

Teori mesin pembakaran dalam: injeksi air ke saluran masuk

Pertanyaan dan Jawaban:

Apa itu Injeksi Metanol? Ini adalah injeksi sejumlah kecil air atau metanol ke dalam mesin yang sedang berjalan. Ini meningkatkan ketahanan detonasi bahan bakar yang buruk, mengurangi emisi zat berbahaya, meningkatkan torsi dan daya mesin pembakaran internal.

Untuk apa injeksi air metanol? Injeksi metanol mendinginkan udara yang ditarik oleh mesin dan mengurangi kemungkinan mesin knocking. Hal ini meningkatkan efisiensi motor karena kapasitas panas air yang tinggi.

Bagaimana cara kerja sistem Vodomethanol? Itu tergantung pada modifikasi sistem. Yang paling irit adalah disinkronkan dengan injektor bahan bakar. Tergantung pada beban mereka, metanol air disuntikkan.

Untuk apa Vodomethanol digunakan? Zat ini digunakan di Uni Soviet dalam mesin pesawat sebelum munculnya mesin jet. Metanol air mengurangi detonasi di mesin pembakaran internal dan membuat pembakaran HTS lancar.