Защо BMW директно впръскване на вода?

Баварският концерн въвежда нови технологии

BMW представи прототип BMW 1-серия с 1,5-литров турбо двигател, който впръсква вода в цилиндрите в допълнение към обикновения бензин: евтин начин да задоволи едновременно смелчаците и зелените едновременно.

Вода в гориво

Kopeyka беше вторият прототип на BMW, работещ по вода: първият беше версия на купето M4, адаптирана да работи като темпо автомобил в мотоциклетни състезания. Ако обаче M4 се инжектира с три дюзи във всмукателния колектор, тогава серията 1, в допълнение към този метод, има и алтернативен вариант: водата се смесва с гориво непосредствено преди инжектирането и получената емулсия се разпръсква при горенето камера. Така че водата в горивото всъщност не винаги е вредна.

Защо работи? Водата, разбира се, не е гориво: няма къде да се окисли. И въпреки това впръскването на вода ви позволява да увеличите мощността: например 1,5-литровият двигател на BMW произвежда 215 к.с. Но най-важното е, че за разлика от традиционните двигатели с подобно усилване, той има степен на компресия 11: 0 (срещу 9,5: 0), а разходът на гориво е намален с около 20%.

И цялата работа е в добрите "охлаждащи" свойства на водата: имайки висока топлина на изпаряване, тя се изпарява в колектора или директно в цилиндъра и охлажда гориво-въздушната смес. Това е важно по много причини: тенденцията на двигателя да детонира намалява, става възможно да се увеличи времето за запалване и да се повиши степента на компресия, а емисиите на редица токсични вещества, например азотни оксиди, се намаляват. Правилото е просто: колкото по-студен е приемният заряд, толкова по-ефективно работи двигателят. Според BMW температурата в края на хода на компресията се намалява чрез впръскване на вода от 400-500 градуса на 330.

Студено зареждане

Усъвършенстваният четец ще запомни, че при турбо двигателите въздухът, влизащ в цилиндрите, се нагрява дори в компресора. И лекарството за това е измислено отдавна: междинен охладител (охладител на заредения въздух). Всъщност обсъжданите двигатели на BMW имат интеркулери, но по естествени причини те не са в състояние да охладят заряда дори до околната температура. Впръскването на вода е потенциално по-ефективно и като че ли продължава работата на междинния охладител, охлаждайки зареждането до още по-ниски температури. Не трябва да се забравя, че по целия път до горивната камера въздухът се загрява поради газодинамични загуби и контакт с горещи части, така че потенциалът за охлаждане с вода, дори с междинен охладител.

Възниква естествен въпрос: колко голям е разходът на вода? BMW измисли две концепции. Първият е реализиран на М4 и предполага наличието на петлитров резервоар, което е достатъчно за зареждане с четири до пет. Грубо казано, пет литра са достатъчни за 2-3 хиляди километра. В този случай „смъртта“ на водата не води до никакви последствия, с изключение на известно намаляване на мощността при пикови режими.

Необходимостта от добавяне на вода обаче не е изгодна от гледна точка на търговците: не всеки ще иска да тича с пет литра дестилирана вода. Поради това в новия двигател за 1-серията беше намерено по-гениално решение: водоснабдяването се попълва поради кондензат, образуван по време на работа на климатика. Според самото BMW в някои случаи това позволява напълно да се премахне доливането на вода.

Според рецепти от Формула 1

Интересното е, че впръскването на вода е било използвано при турбо двигатели и преди, а най-поразителното й използване се е случило в началото на 90-те години на чудовищни двигатели с формула 1 и половина, които са произвеждали 1200-1500 к.с. Термичното натоварване на двигателите беше огромно и инженерите използваха всякакви средства, за да намалят по някакъв начин топлинния удар на частите: водата беше един от популярните методи. Между другото, по това време тя изграждаше турбо двигатели за Формула 1 и BMW и дори спечели титлата с екипа на Брабам, така че баварците вече имаха опит в реализирането на подобни идеи.

Защо инжекцията с вода не е била използвана на масов автомобил? Строго погледнато, той е използван, например, по едно време Saab е използвал вода за същите цели на своите турбо двигатели. Но тогава идеята не се вкоренява: първо, ефективността на междинните охладители постепенно се увеличава, и второ, самите бензинови турбо двигатели в началото на XXI век преминаха през известен период на забрава и ренесансът се състоя не толкова отдавна. В същото време турбомоторите на новата вълна бяха „по-сдържани“ от своите полу-спортни предци. В днешно време компресорът с ниско налягане се използва главно не за осигуряване на луда мощност, а за получаване на добри тягови характеристики с малко изместване.

Но постепенно турбомоторите стават все по-принудени и изискванията за ефективност и екологичност продължават да нарастват. Инженерите все по-трудно намират компромиси, а впръскването на вода е не само относително просто, но и адски ефективно. Кой знае, може би след 10-20 години пет литра дестилирана вода ще се превърне в същия познат продукт на бензиностанциите като самия бензин.