Как работает система впрыска воды/метанола в дизельный двигатель

Итак, с чуть меньшим энтузиазмом...

1. При впрыске в цилиндр во время такта сжатия вода (или другая волшебная жидкость) поглощает тепло,




2. По мере сгорания топлива вода превращается в пар, увеличивая объём газа над цилиндром и поглощая больше тепла.




3. Расширяющийся газ с ещё большим энтузиазмом толкает поршень вниз и в конечном счёте вырывается из выпускного коллектора, где сталкивается с турбиной турбокомпрессора, которая начинает вращаться (быстрее и, возможно, с большим крутящим моментом из-за массы водяного пара), тем самым помогая в следующий раз втиснуть в цилиндр больше воздуха.

И всё это происходит без необходимости смешивать воду с топливом, что губительно сказывается на системе впрыска. А поскольку масло и вода смешиваются не очень хорошо, они могут даже не воспламениться...

Будучи фанатом Subaru и дизельного двигателя Powerstroke, я готов вскружить вам голову.

По сути, впрыск как воды, так и метанола (но особенно метанола) обеспечивает охлаждение заряда в цилиндрах автомобилей с турбонаддувом за счёт адиабатического расширения и поглощения тепла, которые происходят при впрыске.

Я фанат турбонаддува (говорю это потому, что когда-то был профессором в этой области... это ВСЕГО лишь наддув, [дополнительный воздух], но когда он приводится в действие выхлопными газами (в отличие от механического ремня или зубчатой передачи [Мад Макс], это ТУРБОнаддув... Боже, я слишком много болтаю, извините).

Дело в том, что при сжатии предметы нагреваются. Нагреваются плохо. Халк может разбить или, по крайней мере, расплавить поршни. Используйте интеркулер по максимуму, но суть в том, что при высоком расходе кубических футов в минуту вы можете не получить охлаждения, необходимого для «права хвастаться на динамометрическом стенде», о котором вы, возможно (а возможно и нет), мечтаете.

Используйте различные спреи с углеводородами, водой, особенно спиртами. Спирты (этанол [мой любимый] и метанол [второй по популярности, но слепота и безумие (плюс смерть) — это очень неприятно]) обладают потрясающим охлаждающим эффектом, если распылять их в нужном количестве и под нужным давлением, чтобы получить капли нужного размера.

Мы, фанаты Скуби-Ду, иногда рассматриваем возможность использования E85, который, вероятно, на 80 % состоит из кукурузного спирта (он же этанол, водка, самогон, кукурузная настойка и т. д., а остальное — бензин), или метана (очень ядовитого и довольно дорогого), но интересно то, что оба спирта имеют гораздо более низкую теплотворную способность, чем бензин. Однако охлаждающий эффект позволяет веселому безумию работать на более высоких степенях сжатия. За это веселье приходится расплачиваться снижением доступности и дороговизной топлива. В качестве топлива для дрэг-рейсинга используется метанол — спирт, который очень быстро сгорает (из-за охлаждения), но при этом имеет ограниченное содержание БТЕ. А апельсинового сока просто не хватит. Не пейте его.

[Извините, у моего ноутбука разрядился аккумулятор, и я не успел закончить. И мне так много нужно сказать [кашель] ...]

При редактировании:

СМЫСЛ в том, что при сжатии выделяется тепло. Неважно, происходит ли это в нагнетателе Roots, центробежном нагнетателе или любом из десятков турбонагнетателей, которые сжимают поступающий кислород. И тогда...

ЗАТЕМ эти дурацкие поршни сжимаются ещё сильнее. Возможно, только на 8:1 в турбированном автомобиле (из-за нагрева, а не из-за нагрузки). Опять же, при сжатии газа выделяется тепло. Гикам стоит обратиться к закону идеального газа Бойля. (Это было в 1600-х, когда никто ничего не знал. Но этот парень знал очень многое. Понимание его основной идеи, выдвинутой более 400 лет назад, — действительно полезный инструмент.)

Ладно, и что с того? Всё в порядке, пока зажигание происходит в нужный момент (дизельное топливо или бензин, спиртовой спрей или чистый спирт). Если вы слишком сильно сжимаете и нагреваете топливо до запланированного момента зажигания, может возникнуть стук. Стук, звон, преждевременная детонация — у дьявола много имён. Вы же не хотите, чтобы топливная смесь воспламенялась слишком рано до верхней мёртвой точки при сжатии (немного — это нормально, так как вынос), чтобы поршень хотел провернуть двигатель в обратном направлении.

Во-первых, вы не получаете никакой мощности. Во-вторых, вы начинаете испытывать такие нагрузки на возвратно-поступательную систему, каких не испытывали никогда. В таком режиме вы можете быстро вывести двигатель из строя из-за перегрева и снижения максимальной эффективной мощности.

Итак, держите его сжатым, но охлаждайте, чтобы не было преждевременной детонации. Вот где пригодится действительно хорошая «настройка».

1. Если вы не можете обеспечить достаточное промежуточное охлаждение всасываемого заряда для достижения желаемого уровня мощности и предотвращения «стука» (предетонации), вам нужно распылять воду, этанол или метанол либо изначально использовать в основном этанол или метанол.




2. Если ваш бюджет или обстоятельства не позволяют заправлять топливный бак E85 или использовать метаноловые присадки, вам, вероятно, придётся снизить мощность до уровня, исключающего детонацию, или быть готовым к капитальному ремонту каждые 5–10 тысяч километров.




3. Что бы вы ни делали, вам нужна "настройка", которая может мгновенно распознать AFR cattywompus и температуру выхлопных газов и выйти из смеси до катастрофического отказа двигателя. Для этого вашему компьютеру может потребоваться всего несколько десятков оборотов.




4. (3a) Что бы вы ни делали, вам нужна возможность переключиться на бензин RON 95 в центре Де-Мойна в 2 часа ночи, когда ничего другого не остаётся.

Что касается выбросов, то даже при высокой температуре без разрушения образуются оксиды азота, с которыми может не справиться обычный трёхкомпонентный каталитический нейтрализатор. Хотя «правильное» стехиометрическое сгорание при соотношении воздух-топливо 14:1 может предотвратить повреждение двигателя, оно также не обеспечивает такой же мощности. Чем горячее, тем лучше, если вы можете избавиться от тепла до того, как что-то повредите. Именно здесь в игру вступает система непосредственного впрыска бензина (GDI) (Skyactive, Blue, Powerboost, что угодно). Она действительно обеспечила серьёзный прогресс в области микроэлектроники. С учётом стоимости отдельного катализатора для борьбы с оксидами азота и впрыска мочевины для дизельных двигателей. Оксиды азота — это, по сути, "смог". Бедная топливная смесь означает большую мощность, но мы должны должным образом контролировать наши "выбросы".

Дизельные двигатели работают по частично той же логике, но отличаются тем, что в них для воспламенения топлива используется метод BMEP... хотя технология непосредственного впрыска также оказывает огромное влияние на синхронизацию.

Что касается дизельного топлива, то я большой поклонник жидкого пропана как подходящего материала. Он не только обладает эффектом адиабатического охлаждения, но и имеет теплотворную способность. Вода такой способностью не обладает. Пропан — это закись азота для дизельных двигателей. А впрыск закиси азота также обладает охлаждающим эффектом. (Не путать с «оксидом азота», который входит в состав «Виагры» и подобных препаратов и влияет на работу другого оборудования...)