водометанол что это такое
Зачем моторам спортивных машин нужна водка
Над двигателями внутреннего сгорания проводилось немало экспериментов по улучшению их производительности. Одной из таких успешных идей является система впрыска водометанола. Как же она устроена?
Что такое система впрыска водометанола
Система впрыска водометанола – это процесс, благодаря которому можно удвоить мощность двигателя, посредством подачи воды и метанола в блок цилиндров.
Многие скажут: «Зачем мне добавлять воду в двигатель, если там находится огонь?». Ведь огонь и вода несовместимы и приведут только к поломке двигателя, то есть к гидроудару, ржавчине, превращения масла в эмульсию и т.д. Но на самом деле, это ошибочное утверждение.
Итак, дадим объяснение этому большому «зачем?». Как мы знаем, вода имеет высокое значение теплоёмкости, и когда смесь распыляется мелкими каплями размером менее 0,1 мм. двигатель начинает работать интенсивнее. При впрыске водометанола во впускной коллектор происходит охлаждение и его и воздуха, который становится плотнее. Всё это ведёт к тому, что в силовой агрегат попадает больше кислорода и соответственно повышается мощность.
После этого водометанол попадает в камеру сгорания и испаряется, при этом увеличиваясь в объёме, что создаёт высокое давление для поршней, которые начинают крутиться быстрее, повышая крутящий момент.
Вода увеличивает октановое число топлива и снижает детонацию. Кстати говоря, смесь воды и метанола впрыскивается в соотношении 50/50.
В турбированных спортивных двигателях водометанол может и улучшать работу наддува, поскольку смесь снизит температуру выхлопных газов, а как мы знаем, турбины подсоединены именно к выхлопным трубам. Не очень горячий воздух продлит ресурс турбин и увеличит давление наддува.
Какие преимущества даёт система впрыска водометанольной смеси
Исходя из выше перечисленных свойств водометанола, можно составить ряд преимуществ этой системы:
Два небольших минуса технологии – это: высокая стоимость и необходимость часто заливать новую смесь в бачок.
Чем заменяют водометанольную смесь
Водометанол иногда заменяют этанолом или водкой. Октановое число у этанола и метанола примерно одинаковы (около 108-109), но этанол хуже охлаждает воздух в двигателе. Этанол агрессивно относится к топливной системе, и со временем может повредить некоторые части. Но, всё равно, на нём снимают гораздо больше мощности на спортивных машинах.
Примером того, кто применяет водку в топливной системе, является дрифт легенда RDS соревнований в России – Гоча Чивчян. Если вы о нём не слышали, рекомендуем узнать подробнее его биографию в автоспорте.
В одном из интервью в Японии он рассказал, что заливает водку в водометанольную систему на своём Nissan Silvia, мощностью 600л.с. Объясняя это тем, что в России бензин плохой, и ему приходится это делать, чтобы температура выхлопа была нормальной.
Таким образом, водометанольная система является одной из актуальных для спортивных автомобилей. Установить её легко, гораздо сложнее правильно настроить и это требует мастерства. А если вы смелый, можете использовать те же принципы, что и Гоча.
Впрыск водо метанола
Впрыск водо метанола
Чаще всего система устанавливается на бензиновый турбодвигатель. При повышении количества воздуха, который попадает в мотор, повышается и его мощность. А чем холоднее этот воздух, тем будет выше его плотность, а также выше количество кислорода. Также можно вычислить снижение температуры при испарении жидкости.
Для примера можно взять компрессорный мотор самолета. Двигатель такого самолета работает на изооктане. Для сгорания изооктана требуется 25 атомов кислорода на 94 азота. Опустив сложные расчеты, получается, что при испарении топлива температура понижается на 20 градусов.
Рассчитываемые типы двигателей самолетов применяют систему впрыска топлива, используемую для охлаждения горючей смеси, которая впрыскивает 25% воды от массы топлива. Понижение температуры составляет уже 40 градусов. Что является очень хорошим показателем.
Также можно рассчитать и прирост мощности. Напомним, что при снижении температуры, плотность воздушного заряда возрастает. Кроме того, увеличивается и количество молекул кислорода, что способствует увеличению мощности мотора. 
Стоит отметить, что представленные результаты расчетов системы впрыска воды являются абсолютно реальными. Системы впрыска воды начали использовать достаточно давно. Впервые серийным выпуском автомобилей с системой впрыска воды занялась компания SAAB, которая стала известной благодаря производству самолетов. Система впрыска воды разрабатывалась для повышения экономичности двигателя на высоких скоростях. Ее использование позволило снизить расход топлива на 30%.
Этот пример позволяет понять, насколько повышается мощность мотора при охлаждении топлива с воздухом, если применять эту систему на двигателях, оснащенных распределенным впрыском топлива. Однако сейчас на автомобилях устанавливаются моторы с прямым впрыском. То есть топливо поступает напрямую в камеру сгорания, когда воздух уже сжат. В таких двигателях отсутствует фаза охлаждения воздушного заряда во впускном тракте. Следовательно, применение системы впрыска воды на таких моторах будет более продуктивным.
Система впрыска воды вызывает серьезный интерес у специалистов и автолюбителей. Далее мы рассмотрим несложную схему впрыска воды. Данную схему можно сделать сложнее, дополняя ее защитными механизмами. Помимо этого, рассмотрим инновационные виды впрыска воды. Этот вопрос начнется с изучения теоретических сведений, после чего можно перейти и к практическим тестированиям разных систем.
Автолюбителей в первую очередь интересует вопрос снижения расхода топлива. В нашей стране показатель отношения расхода топлива к мощности автомобиля называется удельным расходом топлива. Именно этот показатель является основным показателем топливной эффективности мотора.
Напомним, что эффективность впрыска жидкости объясняется поглощением тепла при ее переходе в газообразное состояние. Для повышения эффективности использования системы следует добиться оптимального распыления. Эффективность поглощения тепла зависит от размера капель воды, ведь чем они меньше, тем быстрее перейдут в газообразное состояние.
Чтобы добиться оптимального качества распыления воды, следует создать максимально высокое и в то же время безопасное давление в системе. Для этих целей применяются водяные наносы, которые позволяют поддержать давление 8-13,8 бар. Самыми популярными являются водяные наносы компании Aquatec.
Такие наносы оснащены перепускным клапаном, которые можно отрегулировать и настроить в зависимости от требуемого давления. Чаще всего наносы настраиваются на максимальное давление, которые позволяет выполнять самое эффективное распыление. Однако существуют исключения, например, компания Aquamist устанавливает его только 160 PSI.
Еще одной важной деталью системы является форсунка, которая регулирует распыление жидкости. Рекомендуется выбирать форсунки в зависимости от типа и объема двигателя. При покупке сопел отделки необходимо установить их таким образом, чтобы система была надежна и не протекала. Для этого можно дополнительно снабдить систему водяным соленоидом. Его можно приобрести через интернет, либо в специальном магазине. Дополнительно следует выбрать обратный клапан, который будет надежно выполнять защитную функцию и подойдет к данной системе.
Довольно часто возникает необходимость дополнительного изготовления переходника. Если у вас нет возможности, желания и времени покупать все отдельные элементы системы впрыска воды, можно приобрести их комплектом. Многие производители продают в комплекте сопла, обратный клапан, держатель и фильтр. Тогда все элементы оптимально подойдут.
Самая простая схема впрыска воды выглядит следующим образом. В нее входит реле, выключатель, который подключается к реле давления. Для включения системы впрыска достаточно запустить двигатель и включить ее. После достижения необходимого уровня давления откроется соленоид, и система запустится.
Например, если вы хотите, чтобы впрыск воды начинался, когда давление достигнет показателя в 1 бар, то необходимо соответственно настроить систему. После его достижения реле давления замыкает цель, и система начинает работать.
Дополнительно можно установить лампочку на панели, которая загорится при малом количестве воды в баке.
Система впрыска водометанола AEM
Как уже некоторые догадались, одно из основных нововведений была установка впрыска водометанола кит от производителя AEM.
Сейчас постараюсь вкратце рассказать про данную систему.
Думаю, все без исключения слышали про впрыск закиси азота. Волшебная кнопочка часто мелькала в первых частях форсажа и без нее не обходятся современные гоночные игры, где есть какой-то тюнинг.
Однако не так много людей знают, что такое система впрыска водометанола и некоторым может показаться, что принцип действия такой системы схож с закисью азота. Кроме как заблуждением, вызванным стереотипами, это не назовешь.
По сути, установка системы подачи метанола дело не хитрое, но довольно трудоемкое. Необходимо разместить бак с метанолом, протянуть магистраль, установить насос и внедрить форсунки в штатную систему впуска автомобиля. Бачки входят в комплект кита. Однако мы изготовили собственные. Во-первых, это дало возможность их спрятать и не нарушать общую идиллию автомобиля. Во-вторых, в целях безопасности наши бачки имеют систему вентиляции, которые мы объединили с вентиляцией аккумулятора. Китовые емкости лишены этого немаловажного нюанса.
За работу данной системы отвечает отдельный контроллер. Производительность в нашем случае настраивалась в зависимости от давления гибридных турбин, доработанных нашими специалистами. Процесс настройки полон нюансов и это лучше оставить для отдельной темы разговора. Она заключается в оптимальном распределении количества подаваемого метанола в диапазоне оборотов двигателя с учетом пропорций топливной смеси, которую так же необходимо корректировать при работе с метанолом для достижения максимального результата. Ведь настройкой на данном этапе исключительно контроллера кита впрыска метанола нельзя решить все негативные нюансы.
Такая система в общем итоге позволяет дать прирост мощности в 15-20 процентов!
Если кто смекнул, что я забыл про воду, палец вверх 🙂 В целях безопасности рекомендуется использовать не чистый метанол, а смесь с дистиллированной водой в пропорции 50/50. На данном автомобиле по результатам настройки используется смесь в пропорциях 65/35.
Однако это не все. Вода, попадая в камеры сгорания, значительно снижает детонацию, что в свою очередь позволяет еще немного сдвинуть углы зажигания. Еще одним плюсом является значительное снижение температуры двигателя. Так что если у вас после определенного уровня доработок стоковая система охлаждения стала не справляться с температурой, установка системы подачи водометанола может спасти ситуацию.
Впрыск водометанола. Очень познавательно.
🔧 Впрыск водометанола. Очень познавательно.
Большая часть тюнинг-технологий, применяемых сегодня, известны уже чуть ли не сто лет (это 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.
• Впрыск воды: гидроподхват?
— Вообще, нормальный автолюбитель как огня боится воды (то есть гидроудара), и понятие «впрыск воды в цилиндры» звучит для него абсурдно. Одна только мысль о наличии в цилиндре хотя бы капли самого распространенного на нашей планете соединения может довести до сердечного приступа. Но «нормальные автомобилисты» тем и отличаются, что читают «Приусадебное хозяйство», так что за твое здоровье мы спокойны.
— Как было уже замечено, большая часть технологий далеко не нова, и первые опыты с впрыском воды в двигатель начались еще в 30-х годах. А 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 в цилиндрах (взрыва топливно-воздушной смеси в цилиндре вместо прогрессивного горения).
• Непосредственно для увеличения мощности впрыск воды, наряду с впрыском закиси, был впервые использован во время Второй мировой войны в самолетных двигателях. В Германии «на воде» летали знаменитые «Мессеры», в СССР – Илы и МиГи. Однако новые реактивные двигатели, как ты уже знаешь, убили все перспективные разработки по поршневым моторам.
— 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 двигателя.
• Хотя мы и говорим «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. «Заточенные» самолетные двигатели времен Люфтваффе имели устройства для автоматического обеднения смеси во время впрыска воды. Если говорить про сегодняшний день, то Saab не так давно стал применять на турбированных двигателях впрыск воды в сочетании с бедной смесью, но здесь это сделано с целью экономии топлива и снижения вредного выброса в атмосферу.
• 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.
• Но самое «вкусное» – правильно установленная и настроенная система совершенно безопасна для двигателя! Более того, как уже было сказано, вода препятствует отложению соединений углерода! Словом, когда сгниет все железо, мотор еще твоим внукам достанется. А гидроудара бояться не стоит – для того чтобы повредить мотор, надо просто утонуть в броде с работающим мотором, а разумные количества воды для движка не страшны.
• Теперь поговори о железе:
— От теории перейдем к области практического применения. Чтобы система была эффективной и безопасной, она должна соответствовать следующим требованиям: равномерно распределять поток между цилиндрами и менять расход воды в зависимости от объема воздушного потока. 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.
• 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 в авиации, где форсунки (порой их было 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.
— Сегодня одним из самых именитых производителей систем впрыска воды является британская фирма Aquamist, именно ее продукция стоит на большинстве раллийных автомобилей. Да-да, машины WRC еще пару лет назад ездили «на воде», пока FIA не ввела запрет, но в некоторых других сериях впрыск воды остался!
😄А вот что касается гражданских автомобилей, то для них фирмой продано всего около двухсот комплектов!
Водометанол
В этой статье пойдет об одном из очень эффективных способов снижения температуры в камере сгорания и повышения октанового числа топлива — впрыск водометанола. Другое название этой системы — химический интеркулер. Даже с обычным субаровским верхнего расположения интеркулером позволяет безопасно достичь отличных результатов.
Если нет возможности или желания покупать метанол — можно заменить его этиловым или изопропиловым спиртом или лить просто водку. На лето если нет доступа к спирту можно лить просто воду дистиллированную.
Какую функцию выполняют эти жидкости и почему их обычно смешивают:
вода дистиллированная (обязательно дистиллированной должна быть чтобы не загаживать систему) — охлаждает воздух на впуске, студит камеру сгорания, чистит впуск — побочным эффектом являются отмытые от нагара клапана, поршня и прочее.
метанол (октан 156 RON) — в чистом виде сильно горючяя жидкость, поэтому в целях безопасности обязательно его надо мешать с водой. В результате впрыска получается эквивалент примерно 110го бензина. Это лучший способ впрыском поднять октановое число (проверенный в авиации на сильно форсированных моторах не один десяток лет).
этиловый (октан 120-132 RON), изопропиловый (97 октан примерно) спирта или водка — если нет возможности лить метанол, данные жидкости выполняет метанола функцию, но менее эффективно.
Может возникнуть вопрос для чего мешают спирт с водой. Первая очевидная причина — такая смесь зимой не замерзает. Вторая не очевидная, но еще более важная задача спирта — повысить октан и улучить перемешиваемость впрыскиваемой воды с топливовоздушной смесью. Таким образом вода забирает на себя тепло, а спирт улучшает горение получившейся топливовоздушной смеси.
На данный момент на рынке лучшей системой является Aquamist которую и советую ставить на авто (на большинство достаточно HFS-3 модели). В отличии от дешевых систем (АЕМ, Snow и прочего) управляемых по бусту (в итоге получается залитая середина и пробедненные верха) — аквамист позволяет управлять впрыском по степени загрузки форсунок. Также у аквамиста давление в системе удерживается постоянным, а смесь дозируется высокоскоростным клапаном — таким образом обеспечивается исключительная скорость и точность подачи водометанольной смеси. Кроме того форсунки и прочие компоненты сделаны на голову лучшего качества. Простой наглядный пример на АЕМе со впрыском угол можно поднять на 2-3 градуса, на аквамисте же удается сделать 5-7 градусов — качество решает.
Системе безопасности также уделено достаточно внимания — датчик расхода водометанола, датчик уровня жидкости и прочие нюансы — дает возможность перевести мозги авто в аварийный режим или просто отключить буст.
По расходу жидкости — настраивается на загрузку форсунок по умолчанию выше 40% или буст выше 0.8 бар. Соответственно в обычном режиме передвижения без валилова — жидкость особо не расходуется.
Плюсы применения впрыска водометанола:
обычно позволяет добиться 10-15% увеличения мощности/крутящего момента.
повышает октановое число используемого топлива (при смеси воды с метанолом или спиртами)
эффективно гасит детонацию — особенно актуально с нашим бензином нестабильного качества
охлаждает камеру сгорания снижая теплонагруженность элементов двигателя и повышая его надежность
чистит от нагара клапана, поршни и прочие детальки впуска
Вообще данный вид тюнинга используется на многих пиндосских мощных проектах, позволяет увеличить мощность и надежность турбосистемы.
Как говорится must have 🙂