Wassereinspritzung in Diesel. Nur Wasser hinzufügen

Der Motor kann mit minimalem Eingriff installiert werden.

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Wozu dient die Wassereinspritzung in den Motor und wie funktioniert sie: Vor- und Nachteile

Zuerst eine kleine Geschichte. Die Idee, Wasser in einen Motor einzuspritzen, ist mehr als hundert Jahre alt. Dieses System hat die größte praktische Anwendung in der Luftfahrt gefunden, wie es bei Kolbenflugzeugmotoren angewendet wird.

In den 1940er Jahren nutzten deutsche und amerikanische Piloten sowie Piloten aus anderen Ländern aktiv die Wassereinspritzung, um die Leistung ihrer Flugzeugmotoren zu steigern. Genauer gesagt wurde ein Gemisch aus Wasser und Methanol in die Aggregate eingespritzt.

Nach dem Aufkommen des Strahltriebwerks wurden jedoch die meisten Arbeiten zur Verbesserung des Wassereinspritzsystems eingeschränkt. Erst in den 1980er Jahren wurde die Wassereinspritzung wieder verwendet, aber jetzt bei Autos. Mit anderen Worten, die angegebene Lösung ist zu einer Möglichkeit zum Tuning und Forcieren eines Kolben-Auto-Verbrennungsmotors geworden, der im Motorsport aktiv eingesetzt wird.

• Lassen Sie uns nun einen Blick darauf werfen, wie Wasser zusätzliche Leistung und Wirtschaftlichkeit bieten kann und welche Vorteile die Methode hat. Zunächst wird strukturell die Wassereinspritzung durch eine spezielle Düse realisiert. Es stellt sich heraus, dass Wasser zerstäubt wird und zu einem weiteren Bestandteil des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus Benzin und Luft wird.
• Dadurch wird das Kraftstoffgemisch nach der Wassereinspritzung effektiv gekühlt und die Kraftstofffüllung mit Wasserpartikeln wird "schwerer", eine derart dichte Ladung in den Zylindern wird vor der Zündung stärker komprimiert. Die Arbeit an einem solchen Gemisch verringert in einigen Fällen die Gesamttoxizität des Abgases geringfügig.

In diesem Fall verlangsamt sich die Verbrennungsrate des Gemischs selbst, dh der Motor ist nicht kraftstoffgefährdet. Auch die Temperatur im Brennraum sinkt. Dies sind die Hauptvorteile des Systems, wenn beschlossen wurde, Wassereinspritzung, Benzin usw.

• Es gibt jedoch auch Nachteile. Ein wesentlicher Nachteil ist die Instabilität des Motors bei Vollgas, und wenn die Drehzahl nicht hoch ist, fährt das Auto mit niedriger Geschwindigkeit. Diese Nuancen entstehen dadurch, dass das Wasser nicht ganz gleichmäßig über die Motorzylinder verteilt wird.
• Ein weiterer unangenehmer Moment kann als Voraussetzung angesehen werden, um ausschließlich reines destilliertes Wasser zu verwenden. Tatsache ist, dass für den effektiven Betrieb des gesamten Systems 10 kg zugeführt werden müssen. Kraftstoff etwa 2 kg. Wasser. Es ist ganz offensichtlich, dass bei einem Verhältnis von 1/5 die Verwendung von gewöhnlichem Wasser dazu führt, dass alle 2 kg. ca. 200 mg Wasser lagern sich in der Brennkammer ab. Salze und andere Verunreinigungen.

Als Ergebnis kommt der Motor nach 100-150 Betriebsstunden aus dem Stand. Aus diesem Grund ist bei einem Wassereinspritzsystem eine hochwertige Vorreinigung des Grundbauteils erforderlich. Was den praktischen Nutzen angeht, ist es viel einfacher, chemische Zusätze im Kraftstoff zu verwenden, um nur die Klopfschwelle zu erhöhen, als die Detonation durch Zugabe von Wasser zum Arbeitsgemisch zu bekämpfen.

Die Liste der Minuspunkte weist auch darauf hin, dass es bei kaltem Wetter ziemlich schwierig ist, dieses Injektionssystem zu verwenden, da das Wasser einfach gefriert. Die Verwendung von Alkoholzusätzen kann das Problem nur mit einem leichten Kälteeinbruch lösen. Bei starkem Frost muss das gesamte System entfernt oder das Wasser abgelassen und dann abgestellt werden.

Lassen Sie uns also herausfinden, wie man Wasser in einen Einspritzmotor oder Vergasermotor einspritzt. Wir stellen sofort fest, dass auf dem freien Markt vorgefertigte Installationskits zur Durchführung einer solchen Injektion erhältlich sind.

Das Set beinhaltet Spezialdüsen, einen Tank, ein Steuergerät zur genauen Wasserdosierung, eine Pumpe, Schläuche und weitere zur Installation benötigte Elemente. Der Hauptnachteil sind die sehr hohen Kosten des Kits (ca. 2,5 - 3 Tausend USD).

Aus diesem Grund ziehen es Enthusiasten vor, die Aufgabe alleine zu erledigen.

• In der Regel wird eine Wasserdüse mit einer Spezialdüse zur besten Zerstäubung im Saugrohr platziert, wobei der Einbauraum hinter dem Injektor oder Vergaser liegt.
• Außerdem wird das Wasser der Düse durch eine Pumpe zugeführt, die im Fahrgastraum montiert ist. Hierfür eignet sich eine 12 V Elektropumpe.
• Wasser kommt aus dem Behälter (oft wird ein zusätzlich eingebauter Scheibenwaschbehälter verwendet);

Beim Vergaser gilt zusätzlich die folgende einfache Möglichkeit, mit Ausnahme des Injektors:

• Alle oben aufgeführten Elemente des Systems werden mit Gummischläuchen oder Schläuchen aus einer medizinischen Pipette verbunden.
• Als nächstes wird eine Nadel aus einer Spritze auf den Schlauch gesetzt, der am Auslass der Pumpe installiert ist.
• Die angegebene Nadel sollte das Gummirohr des Zündzeitpunktreglers durchstechen.
• Als nächstes sollten Sie die Nadel mit einem Dichtmittel fixieren. Die zugeführte Wassermenge hängt von der Dicke der Nadel ab.

Ein Verfahren wird auch verwendet, wenn ein Rohr von einem Tropfer mit einem vorgefertigten Loch in der ersten Kammer des Vergasers verbunden wird. Dabei wird Wasser mittels Unterdruck in den Motor gesaugt, ähnlich dem Funktionsprinzip einer Spritze.

Meistens wird das Schema so implementiert, dass der Fahrer selbst das Pumpen durch den Schalter physisch einschaltet und eine vorübergehende Leistungserhöhung erhält. Das Hauptmerkmal ist die Feinabstimmung eines hausgemachten Systems unter Berücksichtigung der Leistung der Elektropumpe. Es wird empfohlen, die Proportionen im Verhältnis Wasser / Luft 1 zu 10 oder 1 zu 14 einzuhalten, dh 30-35 Liter für einen Verbrennungsmotor mit einem Arbeitsvolumen von 1500 cm3.

Beim Einspritzen wird Wasser zu einer fein dispergierten Substanz, die Partikel haben eine Größe von ca. 0,01 mm. Ein solches Teilchen wird sofort von fettigem Benzin umhüllt. Dadurch wird das Gemisch homogen (homogenes Brennelement), füllt den Brennraum gleichmäßig und vollständig aus. Bei einem solchen Gemisch zeigt der Motor einen höheren Wirkungsgrad, die Klopfschwelle wird nach hinten verschoben.

Gleichzeitig ist es sehr wichtig zu verstehen, dass eine übermäßige Wassermenge im Einlass zu einem Wasserschlag im Motor, dh zu einem schweren Schaden, führen kann. Beachten Sie auch, dass Sie bei Saugmotoren keine nennenswerten Leistungs- und Drehmomentsteigerungen erwarten dürfen. Bei solchen Einheiten kann der Hauptvorteil als die beste Detonationsfestigkeit angesehen werden.

Bei aufgeladenen Motoren gibt es in diesem Fall etwas deutlichere Vorteile. Bei solchen Motoren wird die Wassereinspritzdüse hinter dem Turbolader oder hinter dem Ladeluftkühler installiert. Als Ergebnis ist es möglich, die Temperatur des in die Zylinder eintretenden Arbeitsgemisches effektiv zu reduzieren. Vorgefertigte Marken-Wassereinspritz-Kits im Motor reduzieren diesen Wert auf 40-60 Grad Celsius.

Als Ergebnis stellt sich heraus, dass der Motor weniger Energie aufwendet, um das kalte Gemisch zu verdichten. Es schafft auch, den Zylindern mehr Sauerstoff zuzuführen. Ganz am Anfang mag es scheinen, dass das Wasser nach dem Eintritt in den heißen Verbrennungsmotor aktiv zu verdampfen beginnt, dh weniger Platz für Sauerstoff vorhanden ist. Wenn Wasser jedoch verdunstet, nimmt sein Volumen zu, dh es wird ein Druckanstieg im Zylinder beobachtet. Dadurch können Sie die Leistung des Turbomotors um 7-10% steigern.

Es ist zu beachten, dass es optimal ist, dem Motor nicht nur destilliertes Wasser, sondern eine Mischung aus Alkohol und Wasser im Verhältnis 1/1 zuzuführen. Ein solches Wasser-Alkohol-Additiv wird besser versprüht, wodurch ein fein dispergiertes Gemisch aus Wasser, Luft, Alkohol und Benzin entsteht.

Während Wasser hauptsächlich in der Lage war, die Detonation zu reduzieren und die Mischung besser zu kühlen, bot die Anwesenheit von Methanol in der Mischung eine Reihe zusätzlicher Vorteile. Tatsache ist, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit von Alkohol viel langsamer ist als die von Benzin. Dadurch steigt der Druck im Zylinder sanfter an, wodurch es möglich ist, das Drehmoment im Verhältnis zur Drehzahl der Kurbelwelle zu erhöhen.

Ich möchte noch einmal darauf hinweisen, dass das Wasser für die Einspritzung destilliert werden muss, um die Bildung von Ablagerungen im Brennraum zu verhindern. Es ist auch notwendig, die beste Zerstäubung anzustreben, da mehr Partikel eine bessere Wärmeübertragung und anschließende Verdunstung von Wasser ermöglichen.

Dies bedeutet, dass eine leistungsstarke Pumpe und ein separat ausgewählter Düsenzerstäuber benötigt werden. Aus diesem Grund wird die Methode mit einer Nadel aus einer Spritze von vielen Spezialisten und erfahrenen Tunern in Frage gestellt.

Fassen wir zusammen

Abschließend fügen wir hinzu, dass selbst ein fertiger Einspritzsatz ohne vorherige Feinabstimmung des Einspritz- oder Vergasermotors nicht normal einsetzbar ist. Mit anderen Worten, zusätzliche Manipulationen an der Zusammensetzung des Gemisches (), eine Erhöhung des Luftdrucks während des Ladevorgangs, eine Zündkorrektur für eine frühere usw. sind erforderlich.

Es stellt sich heraus, dass der Kauf eines vorgefertigten Kits oder die Herstellung einer Wasserinjektion zum Selbermachen nicht als vorgefertigte Lösung angesehen werden kann. Viel wichtiger ist es, den Motor und das System selbst unter Berücksichtigung der dosierten Zufuhr einer hochwertigen zerstäubten Mischung aus destilliertem Wasser und Methanol richtig abzustimmen.

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Bevor ich direkt zum Thema des Artikels selbst übergehe, möchte ich Sie daran erinnern, dass dies bereits Teil 4 ist, und ohne die vorherigen 3 zu lesen, wird nicht alles klar sein.

Und so sind BMW 330D E90 245 PS, 520 Nm die erklärten Eigenschaften des Herstellers. In Wirklichkeit ist es so. Viele Tuning-Büros versprechen durch Neukalibrierung der nativen Motor-ECU bis zu 300 l/s und ein Drehmoment von 600 Nm. Ich würde wirklich gerne ein Auto mit solchen Blinkern sehen, das nach dem Tuning schon einige zehntausend Kilometer zurückgelegt hat.

Wenn wir von genau dem gleichen Motor sprechen, aber an einem BMW X6 30D, dann glaube ich immer noch, aber nicht an einem 3er-Auto. Ja, die Motoren sind gleich, aber das Kühlsystem ist komplett anders und genau das ist die Schwachstelle des BMW 330D.

Leistung wird nicht nur auf der unter idealen Bedingungen erhaltenen Grafik benötigt, sondern auch unter schwereren. Zum Beispiel an einem heißen Sommertag. Ich schlage vor, das Messergebnis zu betrachten

Messung im 4. Gang, Temperatur 32 Grad und dadurch 220 l/s, Drehmoment 528 Nm. Die Hauptsache ist, wie Sie sich aus den Beiträgen über Dieselmotoren erinnern, die Temperatur der EGT-Abgase. Auf Lager erreicht er bei diesem Motor 730 Grad (siehe Grafik). Es ist kein Problem, das Drehmoment bei dieser Maschine sicher zu erhöhen, aber es nach 2800 U / min zu halten und gleichzeitig den Motor nicht zu überhitzen, kann programmatisch nicht gelöst werden. Wie Sie aus der Grafik sehen können, beträgt die Radleistung bei 3000 U / min 165 PS. Ich schlage vor, live zu sehen, wie sich die Leistung an dieser Stelle ändert, wenn sie nur 15 Sekunden lang gehalten wird.

Die Leistung von 185 Kräften sinkt auf 160 l / s, die Motortemperatur erreicht 112 Grad, die EGT beträgt mehr als 700. Das Motorsteuerungsprogramm ist sehr intelligent, es lässt den Motor nicht so leicht sterben, aber infolgedessen wird die Leistung sehr, sehr stark abgeschnitten. Entschuldigung - dies ist eine Aktie, Sie können sich vorstellen, was mit der Tuning-"Firmware" passieren wird.

Und so ist das Problem angedeutet, es ist Zeit, zu einfachen Lösungen überzugehen. Dazu wurde ein Wassereinspritzsystem installiert. Im ersten Test wurde nach und nach Wasser mit einem Maximalwert von 100 Gramm/Minute zugeführt. Nur 100 Milliliter pro Minute von gewöhnlichem H2O-Wasser. Wir schauen uns das Ergebnis an

232 l / s, Drehmoment 531 Nm, maximaler EGT-Wert lag bei 685 Grad. Ja, jetzt gibt es eine große Reserve zum Erhöhen der Leistung im abgesicherten Modus.

Das Ergebnis spricht für sich – 242 l/s und ein Drehmoment von 544 Nm. Die EGT-Temperatur betrug auf ihrem Höhepunkt 704 Grad.

Ein kleiner theoretischer Exkurs. Die Wasserversorgung senkt neben der Kühlung der einströmenden Luft die Temperatur in der Brennkammer und im EGT deutlich. In Test 2 ist die EGT-Temperatur zwar deutlich niedriger als bei der Drain-Variante, aber gleichzeitig höher als in Test 1, wo die Wasserzufuhr nur 100 ml/min betrug. Der Grund ist, dass die Motor-ECU erkannt hat, dass die Temperaturen von Kühlmittel, Motor, Katalysator usw. nicht so toll und habe selbst Kraftstoff hinzugefügt. Oder besser gesagt, haben aufgehört, defensive Anpassungen vorzunehmen.

Wie Sie sich erinnern, ist es sehr einfach, die Leistung eines Dieselmotors zu erhöhen, indem Sie einfach Kraftstoff hinzufügen. Und natürlich ist es in dieser Version noch einfacher, die Lebensdauer von Dieselmotor und Turbine zu verkürzen. Um Probleme zu vermeiden, muss immer ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Temperaturen von Verbrennungsmotor und EGT gefunden werden.

Ich schlage vor, es noch einmal live zu sehen, bei 3000 U / min zu testen, aber mit Wassereinspritzung

Wie man dem Video entnehmen kann, stieg die Leistung nicht nur auf 195 l/s aus den Rädern, sondern hielt auch länger an und sank am Ende auf 172 l/s, und nicht wie in der Serienversion auf 160. Die der maximale CGT-Wert betrug 680 Grad. Die Motortemperatur war auch in der Spitze um 10 Grad niedriger (102 * C).

Weiter zu Test 3. Jetzt haben wir kein Wasser verwendet, sondern 50/50 Wasser / Methanol. Wir schauen uns das Ergebnis an

Methanol ist bereits ein Kraftstoff und enthält von Natur aus Energie, anders als nur Wasser. Dementsprechend stieg nicht nur die Leistung auf bis zu 248 l/s und der Moment betrug 568 Nm, sondern auch die Temperatur des EGT stieg deutlich an (740*C).

Methanol als Leistungssteigerung in Dieselmotoren zu verwenden, scheint mir nicht die richtige Richtung zu sein. Eine Zugabe von mehr als 50 % Methanol kann zur Detonation führen, und zwar warum, und ist es nicht einfacher, die Versorgung mit nativem Kraftstoff einfach durch das klassische „Chiptuning“ zu erhöhen. Aber die Wassereinspritzung eröffnet neue Möglichkeiten und erweitert die Grenzen, die den sicheren Anstieg des Drehmoments und der maximalen Leistung begrenzen, erheblich. Die Ausnahme ist die Winterzeit, wenn es einfach notwendig ist, mindestens 20% Methanol hinzuzufügen, um das Problem des Einfrierens des Wassers zu lösen.
SUVs, die Berge, Schlamm usw. erklimmen. aufgrund von Kühlproblemen starken Motorbelastungen ausgesetzt sind. Die Verwendung von Wassereinspritzung löst dieses Problem dramatisch.

Wenn Interesse besteht, dann zeige ich Ihnen im nächsten Beitrag am Beispiel des gleichen BMWs direkt online den Vorgang der Leistungssteigerung und wie sehr sich diese Aufgabe durch das Einspritzen einer kleinen Menge Wasser vereinfacht. Die Aufgabe besteht nicht darin, ein Renn-Dieselauto zu bauen, sondern die Ablaufeigenschaften eines Dieselmotors sicher deutlich zu verbessern und gleichzeitig ein kleines Fass für Wasser zu tanken, nicht häufiger als eine Standardbetankung mit sehr aktivem Fahren.

Ich biete auch eine Vergleichsgrafik mit allen oben genannten Messungen an.

Und das letzte, was ich positiv über Wassereinspritzsysteme (Wasser / Methanol) sagen möchte. Öl hat viele Funktionen, und eine davon ist die Reinigung des Verbrennungsmotors von verschiedenen Ablagerungen. Die Wasser-/Methanol-Einspritzung erfüllt diese Funktion perfekt, wodurch Ihr Öl länger hält. Die Öloxidation ist der Hauptgrund dafür, dass beim Laufen des Motors dessen Teile und das Schmiersystem mit Kohlenstoffablagerungen verschiedener Art verunreinigt werden.Außerdem wirkt sich die Absenkung der Motortemperatur sehr positiv auf den Oxidationsprozess des Motoröls aus.

Unter anderem beeinträchtigen Kohlenstoffablagerungen im Motor die Leistung des Motors erheblich. Ich nenne ein Beispiel - nach all den Messungen, Tests an einem BMW mit Wassereinspritzung und Wasser/Methanol, und davon gab es viele, haben wir die letzte Messung am Ende gemacht, wieder einen Abfluss. Ich empfehle dir das Ergebnis anzuschauen

Die Bedingungen blieben gleich. Wie sie sagen - "denke selbst, entscheide selbst."

Verbrennungsmotoren überdauern zwar die letzten Jahrzehnte, aber die Hersteller geben nicht auf. Sie holen das Beste aus dieser Technologie heraus, indem sie das Motordesign auf Effizienz und Wirtschaftlichkeit optimieren. Kürzlich wurde über die Innovation berichtet, die Nissan erfunden hat. Jetzt hat Bosch von ihren Leistungen erzählt. Das deutsche Unternehmen führte das Wassereinspritzsystem WaterBoost zur einfachen Modifikation bestehender Verbrennungsmotoren ein.

Selbst der fortschrittlichste Verbrennungsmotor verschwendet etwa ein Fünftel seines Kraftstoffs. Es wird beispielsweise für das Motorkühlsystem ausgegeben. Bei modernen Motoren wird etwas zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt, nicht zur Verbrennung, sondern zum Dämpfe von den Wänden, wodurch der Motor gekühlt wird.

Bosch schlägt vor, das Kraftstoffeinspritzsystem so zu ändern, dass beim Kühlen der Kammer Wasser anstelle von Benzin verwendet wird. Das heißt, die Essenz der WaterBoost-Technologie besteht darin, dass bei hohen Drehzahlen eine Wasserpumpe aktiviert wird, die kurz vor der Zündung des Kraftstoffgemisches etwas Wasser in den Brennraum einspritzt.

Es wird nur sehr wenig Wasser benötigt: Es braucht mehrere hundert Milliliter pro 100 km. Daher muss alle paar tausend Kilometer ein kleiner Wassertank mit destilliertem Wasser gefüllt werden, was für die meisten Fahrer nicht über Kopf liegt. Es ist sogar schön: Wenn Sie Wasser einschenken, wissen Sie, dass dieses Wasser anstelle von Benzin (beim Kühlen) verwendet wird.

Und wenn das Wasser im Tank ausgeht, ist das auch in Ordnung, außer dass das Drehmoment etwas nachlässt und der Kraftstoffverbrauch um mehrere Prozent steigt.

Bosch-Experimente haben gezeigt, dass eine so einfache Modifikation den Kraftstoffverbrauch um einige Prozent (bis zu 13 %) senken kann, ohne an Leistung und Drehmoment zu verlieren. Einsparungen sind möglich, wenn der Motor bei höchster Drehzahl überhitzt: zum Beispiel beim starken Beschleunigen oder beim Fahren auf der Autobahn mit hoher Geschwindigkeit.

Die Verdunstung von Wasser spart nicht nur Benzin, sondern kühlt den Motor auch besser als die Verdunstung von Benzin.

Als zusätzlichen Bonus für den Kraftstoffverbrauch werden die CO2-Emissionen um 4 % reduziert, wodurch der Motor die strengen Umweltauflagen moderner Benzinmotoren leichter erfüllen kann.

Die effektivste Umsetzung der Wassereinspritzung wird bei kompakten Drei- und Vierzylindermotoren sein. Also genau für jene Motoren, die in den beliebtesten modernen Mittelklassewagen zum Einsatz kommen.

Aber das ist nicht alles. WaterBoost spart nicht nur Kraftstoff, sondern kann Turbomotoren auch um bis zu 5 % Leistung bringen. Tatsache ist, dass die Zugabe von Wasser die von der Turbine eingespritzte Luft mit Sauerstoff sättigt und die Verbrennungsrate des Gemischs erhöht, wodurch Sie den Zündzeitpunkt optimieren können - den Drehwinkel der Kurbel ab dem Zeitpunkt, an dem die Spannung angelegt wird die Zündkerze, um die Funkenstrecke zu durchbrechen, bis der Kolben den oberen Totpunkt einnimmt.

Die Idee hinter dem Zündzeitpunkt besteht darin, das Kraftstoffgemisch im Voraus zu entzünden, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Bei richtiger Wahl des Zündzeitpunktes erreicht der Gasdruck seinen Maximalwert ca. 10-12 Grad Kurbelwellendrehung, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt passiert hat.

Durch die Änderung des Zündzeitpunkts und die Feineinstellung des Zündzeitpunkts können Ingenieure selbst aus leistungsstarken Turbomotoren, selbst bei Sportwagen, mehr Leistung herausholen.

Das erste Fahrzeug mit der WaterBoost-Wassereinspritzung wird der BMW M4 GTS mit Sechszylinder-Turbomotor sein.

BMW M4 GTS. Foto: BMW Group

Es gibt keine Informationen über die Implementierung von WaterBoost in Autos der mittleren Preisklasse.

Bosch verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Automobilindustrie. Es war Bosch, der 1887 ein sicheres System zur Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs eines Verbrennungsmotors durch Magnetzünder erfand. Dieses Zündsystem wird noch immer in Automobilen verwendet. Vor dieser Erfindung wurde das Gemisch im Verbrennungsmotor durch die Daimler-Glührohre mit offener Flamme gezündet.

Bosch fertigt nicht nur Zündsysteme, Anlasser, sondern auch viele andere Automobilkomponenten. Zum Beispiel hat es vor kurzem mit der Massenproduktion von Elektromotoren für Rennkarts begonnen.

Bosch Elektromotor für Rennkarts. Foto: Bosch

Elektromotoren sind die Zukunft, doch der Verbrennungsmotor wird nicht kampflos aufgeben.

„Unsere Wassereinspritzung zeigt, dass Verbrennungsmotoren noch ein paar Tricks unter der Haube haben“, sagt Dr. Rolf Bulander, Vorsitzender der Bosch Mobility Solutions und Mitglied der Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH.

Der Ausdruck "Wassereinspritzung in die Zylinder" klingt lächerlich, denn jeder Autobesitzer weiß genau, dass das Eindringen dieser Flüssigkeit in den Motor mit einem Wasserschlag und Ausfall des Aggregats droht. Trotzdem wurde diese Option zum Erzwingen des Motors in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts erfolgreich eingesetzt.

Das ursprüngliche Ziel der Ingenieure war zwar nicht, die Leistung des Verbrennungsmotors zu steigern, sondern die Detonation des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Zylindern zu bekämpfen.

Die Wirkung des Vorhandenseins von Wasser in der Zusammensetzung des brennbaren Gemisches

Wie bereits erwähnt, wurde zunächst Wasserinjektion zur Detonationsbekämpfung eingesetzt. In der Regel wurde jedoch eine Lösung aus Wasser und Methanol in unterschiedlichen Anteilen verwendet. Es wurde experimentell festgestellt, dass das optimale Verhältnis 50/50 beträgt. Die Lösung selbst spielt die Rolle eines Antiklopf-Additivs und die Motoraufladung war zunächst ein nicht sofort erkannter Nebeneffekt. Außerdem ist Wasser ein Antioxidans und verhindert die Bildung von Kohlenstoffablagerungen in Brennräumen.

Was passiert in den Brennräumen, wenn eine wässrige Lösung von Methanol eingespritzt wird?

1. Wasser hat eine hohe Wärmekapazität, wodurch die Temperatur in den Zylindern der Brennkraftmaschine deutlich gesenkt wird.
2. Da sich die kältere Luft viel leichter verdichten lässt, wird beim Verdichtungstakt viel weniger Energie aufgewendet, wodurch der Wirkungsgrad des Motors erhöht wird.
3. Darüber hinaus wird es möglich, mehr Luft in die Zylinder zu treiben, und das verdampfende Wasser erzeugt zusätzlichen Druck, wodurch das Verdichtungsverhältnis erhöht wird.
4. Die Flüssigkeit tritt zerstäubt in die Zylinder ein und wird sofort von Benzinpartikeln umhüllt, wodurch das Arbeitsgemisch homogener wird, den gesamten verfügbaren Raum gut ausfüllt und gleichmäßiger verbrennt. Dies sorgt für eine zusätzliche Effizienzsteigerung und verringert die Wahrscheinlichkeit einer Detonation. Damit erhöht sich die Leistung des Verbrennungsmotors um etwa 10 %.

Der Verbrennungsprozess von Methylalkohol verläuft mit einer geringeren Geschwindigkeit als der von Benzin, daher verläuft der Druckanstieg in den Zylindern gleichmäßiger und der Maximalwert wird später erreicht. Das Ergebnis sind mehr Drehmoment und Leistung.

Idealerweise sollte die größte Wassermenge bei Spitzendrehmoment eingespritzt werden. Das Verhältnis von Wasser zu Luft sollte zwischen 1/10 und 1/14 liegen. Bei weniger Luft verbrennt das Arbeitsgemisch nicht vollständig, was durch „Schüsse“ im Schalldämpfer signalisiert wird, und bei Wassermangel kann es zur Detonation kommen.

Ein kleiner Ausflug in die Geschichte

Für Autos der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war die Leistung des Verbrennungsmotors nicht entscheidend. Anders als Autodesigner kämpften Flugzeugingenieure um fast jede PS. Aus diesem Grund wurde die Einspritzung von Wasser bzw. dessen Mischung mit Methanol erstmals in Flugzeugen massenhaft eingesetzt, als der Verbrennungsmotor im Nachbrennerbetrieb lief.

Pionier auf diesem Gebiet wurde die deutsche Messerschmitt Bf 109 G-6 ("Gustav"). Auf diesem Jagdflugzeug, dessen Produktion im Herbst 1942 begann, wurde das MW 50-System (von Methanol-Wasser) installiert, die Zahl gab den Methylalkohol-Prozentsatz an. Es gab auch andere Systeme: MW 0, MW 30, MW 75 und sogar MW 100, die reines Methanol einspritzten. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass der beste Antrieb des Verbrennungsmotors erreicht wird, wenn eine 50%ige Alkohollösung eingespritzt wird.

Wenn wir über konkrete Zahlen sprechen, dann hat der Motor dieses "Messer" mit Nachbrenner ohne Methanoleinspritzung in einer Höhe von 1 km eine Leistung von 1575 PS entwickelt. mit., und das mitgelieferte MW 50-System fügte weitere 225 Liter hinzu. mit. (die Gesamtleistung stieg auf 1800 Liter. ab.). Infolgedessen erhöhte sich die Höchstgeschwindigkeit des Flugzeugs um etwa 40 km / h, was im Kampf einen großen Vorteil verschaffte.

Auch in der amerikanischen Luftfahrt hat die Wassereinspritzung ihre Anwendung gefunden. Sowjetische Ingenieure gingen nicht über Prototypen hinaus. Außerdem verschwand mit dem Aufkommen von Strahltriebwerken die Frage nach der Notwendigkeit, Wasser in Kolben-Verbrennungsmotoren von Flugzeugen einzuspritzen.

So funktioniert das Wassereinspritzsystem

Das Funktionsprinzip ist einfach: In den Ansaugkrümmer des Motors ist eine Düse eingebaut, durch die Wasser eindringt. Bei laufendem Motor passiert Folgendes: Zuerst gelangt das Kraftstoff-Luft-Gemisch in das Saugrohr, dann wird dort Wasser eingespritzt, das das in die Zylinder eintretende Kraftstoff-Luft-Gemisch kühlt.

Dadurch, dass Benzinpartikel Mikrotröpfchen aus Wasser umhüllen, steigt der Massenanteil des Kraftstoffs und aufgrund der nicht verdampften Flüssigkeit steigt das Verdichtungsverhältnis in den Brennräumen. Die Verbrennungsgeschwindigkeit von mit Wasser vermischtem Benzin sinkt erheblich, daher können keine Bedingungen eintreten, die einer Detonation des Arbeitsgemisches förderlich sind.

Es ist zu beachten, dass die geänderte Zusammensetzung des Arbeitsgemisches in den Motorzylindern die Zusammensetzung der Abgase beeinflusst. So sinkt die Konzentration an Kohlenstoff- und Stickoxiden deutlich, der Anteil an Kohlenwasserstoffen nimmt jedoch zu.

Ein auf diese Weise erzwungener Verbrennungsmotor kann periodisch instabil arbeiten. Dies tritt am häufigsten auf, wenn bei niedriger Geschwindigkeit mit Vollgas gefahren wird. Der Grund ist, dass das Einspritzsystem nicht richtig eingestellt ist, wodurch zu viel oder zu wenig Flüssigkeit in das Saugrohr gelangt.

Wenn das System von Hand hergestellt und installiert wird, sollten die geeignete Pumpe und Düse sorgfältig ausgewählt werden. Nur in diesem Fall:

• die Wassereinspritzung in den Ansaugkrümmer wird stabil durchgeführt;
• die Flüssigkeit wird in einem feinen Sprühnebel abgegeben.

Der Bosch-Konzern stellte ein System vor, bei dem Wasser zusammen mit Benzin in die Brennräume des Motors eingespritzt wird. Etwas sehr Vertrautes, nicht wahr? Aber wir werden trotzdem herausfinden, was sie bietet und welche Aussichten eine solche Technologie haben könnte.

Zunächst einmal ist die Idee, zusammen mit Kraftstoff eine kleine Menge Wasser in die Brennkammer zu geben, sehr, sehr nicht neu. Vor etwa hundert Jahren (!) wurde ein solches System von dem englischen Ingenieur Hopkinson entwickelt und unter dem Gesichtspunkt physikalischer Prozesse beschrieben und an großen Industriemotoren getestet. Während des Zweiten Weltkriegs wurde in deutschen und amerikanischen Flugzeugen eine zusätzliche Einspritzung von Wasser, das zu gleichen Anteilen mit Methanol vermischt war, in die Zylinder eingebaut. Solche Entwicklungen wurden in der UdSSR durchgeführt, aber bald begann die Luftfahrt, auf Jet-Schub umzustellen, und die Wassereinspritzung wurde vergessen.

Die Idee wurde jedoch von Autofahrern aufgegriffen, sowohl von professionellen Designern als auch von autodidaktischen Erfindern. Alle waren fasziniert davon, dass das Wasser im Brennraum für zusätzliche Kühlung sorgt, während das Gemisch aus Benzin, Luft und fein gesprühtem Wasser langsamer als üblich verbrennt, was eine Detonation vermeidet. Bei besserer Motorkühlung und Reduzierung des Klopfrisikos wird der "zurück" Zündzeitpunkt nicht korrigiert (was automatisch geschieht, um ein Klopfen zu vermeiden). Der Steigungswinkel bleibt in Bezug auf den Nebenabtrieb in der effizientesten Position. In der Praxis führt dies zu einer verbesserten Motordynamik (durch Erhöhung des Drehmoments) und zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz.

Kits von Einspritzsystemen von Wasser, Methanol oder deren Mischungen zur Selbstinstallation

Bis heute ist eine große Vielfalt unterschiedlicher Bauformen von Wassereinspritzsystemen entstanden. Sie wurden von Autoherstellern, Herstellerfirmen entwickelt und von handlichen Amateuren in Werkstätten erfunden. Insbesondere führte Renault 1977 ein Wassereinspritzsystem ein, das es in den 1980er Jahren bei Formel-1-Autos einsetzte, dann aber wieder aufgab. Die Wassereinspritzung wurde auch bei Rennmotorrädern verwendet - solche Systeme wurden von Harley-Davidson, Suzuki, BMW, Honda, Kawasaki installiert.

Heutzutage ist es in den Internetressourcen nicht schwer, ein Marken-Industrie-Kit mit einem speziellen Tank, einer Pumpe, Sprühgeräten und einer elektronischen Steuereinheit zu finden. Der Preis der Emission beträgt im Durchschnitt 50 bis 150 Tausend Rubel. (Geeignet übrigens für die Methanolinjektion). Und im Gegenteil, Sie müssen überhaupt keinen Cent ausgeben - wir sehen uns Video-Blogs an, in denen Garagen-Erfinder zeigen und Ihnen zeigen, wie Sie Wasser (oder etwas anderes) mit einer Plastikaubergine, einem Tropfrohr und einer Spritzennadel injizieren.

Und jetzt, auf diesem von allen und jedem gepflügten Feld, beschloss Bosch zu spielen. Der deutsche Konzern stellte seine Version des Systems vor, die für aufgeladene Motoren mit Direkteinspritzung entwickelt wurde.

Das System „Wasser“ von Bosch ähnelt strukturell einer konventionellen verteilten Einspritzung und besteht aus Injektoren, einer Pumpe, einem Wassertank und einem elektronischen Steuergerät. Die Injektoren sind vor den Ventilen in das Saugrohr eingebaut. Sobald das Einlassventil öffnet, gibt der Injektor eine Portion fein zerstäubtes Wasser ab, das zusammen mit Luft in den Brennraum gesaugt wird. Dann wird die Einspritzdüse angesteuert und dann folgt alles dem üblichen Zyklus eines 4-Takt-Motors.

Funktionsweise des Bosch Wassereinspritzsystems: erst Wasser einspritzen, dann Kraftstoff und Zünden des Gemisches

Besonders effektiv ist dieses System nach Angaben der Spezialisten des deutschen Konzerns beim schnellen Beschleunigen oder während der Fahrt auf der Autobahn, wodurch Sie bis zu 13 % Benzin sparen können. Bei kleinen Drei- und Vierzylindermotoren wird sich die Kraftstoffeinsparung besonders bemerkbar machen. Der Verbrauch an destilliertem Wasser beträgt weniger als einen Liter pro 100 Kilometer. Wenn der Destillatvorrat zur Neige geht, läuft der Motor normal weiter. Die Wassereinspritzung ist kein lebenswichtiges System und dient lediglich der Leistungssteigerung.

Jetzt wird das Bosch-Wassereinspritzsystem am Sportwagen BMW M4 GTS mit aufgeladenem Sechszylindermotor getestet. Wie Tests zeigen, kann die Technik des deutschen Konzerns die Dynamik des Autos verbessern und etwa 4% Kraftstoff einsparen.

„Die Wassereinspritzung kann jedem Turbomotor zusätzlichen Schub verleihen“, sagt Stefan Seibert, Leiter des Geschäftsbereichs Gasoline Systems der Robert Bosch GmbH.

Er wird von Dr. Rolf Bulander, Vorstand der Robert Bosch GmbH und Vorsitzender des Geschäftsbereichs Mobility Solutions, bestätigt: "Unsere Wassereinspritzung zeigt, dass der Verbrennungsmotor noch einige Tricks im Ärmel hat."

Was ist das Endergebnis?

Die Wassereinspritzung erweist sich als eine sehr zähe Idee. Unter den Hobby-Autofahrern gibt es hier Anhänger, die die Vorzüge der "Wassereinspritzung" leidenschaftlich verteidigen. Von Zeit zu Zeit erinnern sie sich an Wasser und Designer, während sich die Technologie entwickelt und das System verbessert. Obwohl hier anscheinend alles klar ist: Der Leistungs- und Spargewinn ist sehr gering, das Design des Autos wird komplizierter und eine andere Füllflüssigkeit erscheint. Bei Minustemperaturen gefriert das Wasser und das System funktioniert nicht. Die Aussichten für die Masseneinführung der Wassereinspritzung sind also noch zweifelhaft und vage.