Водо-метаноловый впрыск - ДСМ Клуб

kasem · 24.02.2007, 23:53

Водо-метаноловый впрыск (первая редакция)

Я не хочу учиться … мне нужны просто ответы!

• Когда?!

Водо-метаноловый впрыск известен уже на протяжении многих лет, известно, что во время второй мировой войны, использовался в истребителях и бомбардировщиках.
В начале войны двигатели “Pratt & Whitney R-2800” развивали мощность в 2000лс, на представленной модификации с использованием водо-метаноловый впрыска двигатель развивал 2150лс. В серии “B” этого же двигателя, который развивал мощность в 2800лс, в дальнейшем мощность была увеличена до 3800лс, за счет использование впрыска и надува в 5,3 кг/см2 (в базовой 1,7кг/см2):

• Зачем?!
Главным назначением водо-метанолового впрыска это:
1) Снижение детонаций (главным фактором которой является неконтролируемое и/или непреднамеренное горение топливной смеси).
2) Снижение температуры надувного воздуха
2) Снижение температуры окружение камеры сгорания;
3) Повышение октавного числа.

• Куда?!
Главным образом впрыск водо-метаноловой смеси устанавливаться после турбины (компрессора; а также в атмосферных двигателях с высокой степенью сжатие) и до дроссельной заслонки (непосредственный впрыск в коллектор выходит за рамки данной статьи).

• Вода?!
В отличие от других жидкостей, вода обладает большой теплотой испарения (в 2 раза больше чем у бензина). Скрытая теплота (в 6 раз больше чем у бензина) испарения есть мера количества тепловой энергии, которую необходимо сообщить жидкости для её перехода в пар, то есть для преодоления сил молекулярного сцепления в жидкости. Испарение воды требует довольно значительных количеств энергии (2264 Дж/г). Это объясняется существованием водородных связей между молекулами воды. Именно в силу этого температура кипения воды - вещества со столь малыми молекулами - необычно высока. Энергия, необходимая молекулам воды для испарения, черпается из их окружения. Таким образом, испарение сопровождается охлаждением.

• Метанол?!
Метанол это высокооктановое (116) топливо, которому свойственно высокая стойкость к детонации (плотность метанола должна быть больше в 4 раза, чем плотность бензина для воспламенения, при этом выделяемое тепло меньше в 8 раз). При этом плотность метанола сравнима с плотностью воздуха. А также метанол обладает свойством воды описанный выше, но при этом требуется 1008 Дж/г.

• Пропорция?!
Смешивать 50/50, такая пропорция имеет оптимальные характеристики по теплоемкости, стойкости к детонации.

• Эффект?!
Водо-метаноловый впрыск используется для снижения детонации и повышение соотношения воздуха к топливу (AFR), за счет качеств смеси. Максимальный “момент” достигаться при AFR = 13.2:1, как известно “момент это работа.
За счет снижение температуры и плотность индукционного воздуха, стойкость к детонации, снижение температуры камеры сгорания, мы повысим эффективность работы двигателя, а также увеличить давление надувного воздуха (чтобы получить 74,5KW нам нужно 5,4кг воздуха) и привидение угла опережение зажигание к заводскому значению, чем и повысим выходную мощность двигателя.
Также хочу заметить, что следствием выше перечисленного являться снижение температуры выхлопных газов, что положительно сказывается на эффективности турбокомпрессора.
Не стоить и забывать об эффекте охлаждение внутри цилиндра. После того как охлажденный поток воздуха (имеет более низкую температуру, чем надувной воздух без водо-метанолового впрыска) попадает в цилиндр во время фазы впуска, после выхода выхлопных газов (у которых температура -900-1400ºС). Входящий поток воздуха немедленно приступает к охлаждению поверхность цилиндра, поверхность поршня, камеры сгорания, клапанов, свечного наконечника. Особенно это важно для горячих зон, которые не охлаждаются штатной системой охлаждения. Охлаждение выше упомянутых поверхностей и поглощение тепла, позволят увеличить коэффициент наполнения цилиндра, а также уменьшить вероятность детонаций.

Для наглядности эффекта приведу несколько графиков

• Сколько?!
Точных соотношений водо-метаноловой смеси к топливу нет. Количество чистой воды не должно превышать 10-15% от объема впрыскиваемого топлива на пике мощности. Для водо-метаноловый смеси эта цифра на уровне 12,5-25% (при этом AFR будит на уровне11.1:1 -10.0:1).

• Чем?!

Самая простая система впрыска водо-метаноловой смеси состоит из следующих компонентов:

1) Бачок. Объем выбираться в зависимости от потребления вашей системы, бачок в 5л будит достаточно для любой задачи. Обязательное условие - должен быть пластиковый и устойчивый к спиртам.

2) Насос.

Должен быть устойчив к спиртам и коррозий (бензонасосы в данном случаи не подходят). Большинства производителей комплектов впрыска, используют насосы компаний SHURflow (8000 серии) или модифицируют их продукцию. Давление и производительность (от 5-6л/мин) насоса выбирать нужно в зависимости от давления надува.

[table]Давление надува|Давление насоса
до1,5кг/см2 |4-7 кг/см2
Больше 1,5кг/см2|7-11 кг/см2
[/table]

3) Клапан управления.

Регулируемый механический датчик, который при достижении выбранного давления во впускном тракте, включает насос впрыска. Также существуют электроуправляемые системы, не рассматриваемые в данной статье.

4) Обратный клапан или соленоид.

Клапан, через который поступает жидкость. Открывается только в одном направлении, под давлением впрыска. Не реагирует на разряжение в впускном коллекторе и тем самым препятствует всасыванию воды при выключенном насосе

5) Форсунки.

Самый разнообразный компонент системы. Главными характеристиками являются:
1) Распыление. Чем выше распыление, больше площадь покрытия, тем эффективнее система.
2) Производительность. Измеряться как и топливные форсунки в см3/мин. Для достижений максимальной эффективности предпочтительно использования нескольких форсунок.
Рекомендую использовать форсунки mcmaster.

Код:

Формула расчета форсунок: (FInj * Cyl * DutyCycle * WFR) / WInj

Где:
FInj : Производительность топливных форсунок (см3/мин)
Cyl : Количество цилиндров
DutyCycle = максимальная нагрузка (в % для форсунок, стандарт 85%)
WFR = максимальное соотношение водо-метаноловой смеси к топливу (в %; 10-25%)
WInj = количество форсунок водо-метанолового впрыска

Пример расчета (для 1G turbo, без доработок):
(450см3/мин *4*85%*12,0%)/2 = ~100см3/мин (2 форсунки)

• Примеры?!
Для себя решил, что не буду покупать готовый комплект, а соберу свой.
Бачок 5л от максимы был установлен вместо штатного бочка омывателя заднего стекла и там же был установлен насос, для легкости заправки горлышко штатного омывателя была переделано для заправки. Насос я купил SHURflo 8030-813-239 (10кг/см, 5,6л/мин) , форсунки ((750см3/мин *4*85%*12,0%)/2 = 2*260см3/мин ) я купил 2 по 250см3/мин и одну 300см3/мин.
Форсунки (2 по 250) установил на расстояний в 20см от дроссельной заслонки.
Впрыск включается от блока управления (Megasquir), при достижении надува в 0,5кг, и при температуре входного воздуха свыше 40С.
Результатом этого я смог настроить углы опережение зажигание в зоне 14-20, и забеднить смесь, ну и теперь можно наплевать на качество бензина. Смесь использую 50/50. расход где-то 5л на 2бака бензина.

• Готовые?!
В этом сегменте самые авторитетные производители комплектов это:
aquamist
coolingmist
DevilsOwn
Enginerunup

kasem · 27.02.2007, 19:12

Обзоры комплектов

DevilsOwn Injection
Base Water Alcohol Injection Kit

Комплектация:

Насос – изготовленный на базе насосов SHURflow , Давление -10,5кг, производительность 3,7л мин
Форсунка – выбор от 125 до 880 см3/мин, встроенный фильтра тонкой очистки
Клапан управления – выбор между диапазонами регулировки 0,15-0,7кг/см2 и 0,45-0,21
Обратный клапан – выдерживает обратное давление до 2,5 кг/см2, и температуру до 121ºС
Предохранитель - 20A
Реле - 30/40A 12v
Соединительные элементы и трубочки.

Бюджетный комплект. Видел в живую несколько комплектов, грамотный комплект, удобные соединение, легкий в установке. При цене до 210$, очень достойный комплект. Единственное что не очень понравилось, клапан управления, не очень удобен в настройке, и уродлив. При установке единственная проблема возникает с форсунками, из-за дюймовой размерности.