Teljesítménynövelő vízbefecskendezés
Kicsit drága, de érdekes dolog
A motorok teljesítmény-fokozó megoldásinak javát (amelyek függetlenek a fejlett vezérlő elektronikáktól) már a múlt század első ötven évében kitalálták – kezdve a turbótól a kompresszoron át a hengerenkénti befecskendezésig. Nincs ez másként a vízbefecskendezéssel sem. A Második Világháború nagyteljesítményű vadászgépeinek és bombázóinak a dugattyús, feltöltős motorjait felszerelték víz-methanol befecskendezési rendszerrel. Mikor a pilóta bekapcsolta a befecskendezést a motorteljesítmény 20-30 százalékkal megnőtt. Persze mint a legtöbb brutális teljesítményfokozó rendszert, a víz-methanol befecskendezést is csak rövid ideig lehetett használni, különben károsodott a motor.
A teljesítményfokozás elve a következő: a methanol növelte az oktánszámot, a feltöltési nyomás fokozásával több üzemanyagot lehetett elégetni, de kellett a víz, hogy a jóval nagyobb hőterhelést ellensúlyozandó a víz hűtse egyrészt a nagyobb feltöltő nyomás miatt a normál üzemmódnál jóval melegebb üzemanyag-levegő keveréket, valamint az égésteret. Mindebből már sejteni lehet, hogy az Aquamist vízbefecskendező rendszere is feltöltős motorokhoz használható, szívómotorra építve legfeljebb némi korróziót okozhat a hengertérben és a szelepeken.
A Focke Wulf Fw 190 gépek többségét felszerelték MW50 (metilalkohol-víz befecskendezés), vagy GM1 (nitrogénoxid befecskendezés) teljesítményfokozó rendszerrel. A motorok csúcsteljesítménye így jelentősen nőtt, például a BMW 801 18 hengeres kétsoros csillagmotor 1700 lóerő helyett 2100 lóerőre volt képes (rövid ideig)
A motortuning részben arra épül, hogy a tuningot végzők megtalálják a gyári motorok gyenge pontjait, és ott javítsanak azokon. A gyárak fejlesztői a nagyteljesítményű motorok tervezésekor is figyelembe veszik a gazdaságosság és az élettartam szempontjait. Nem tervezhetnek rövid életű motorokat. Viszont a fejlesztések összes eredményét felhasználják, így egy turbómotornál például a töltőlevegő hűtést, az olajhűtést, a változó geometriájú feltöltőket, amelyekkel nagyon jól szabályozhatják a feltöltési nyomást.
Turbó leszedett szívócsővel, jobbra fent a vízbefecskendezés vezetéke és pumpája
Mindez arra is lehetőséget ad a számukra, hogy a turbómotorok szabályozásánál padlógáz üzemmódban megnöveljék a töltőnyomást. Hívják ezt overboost-nak is, és ma már olyan kis dízelmotorok is tudják, mint a Suzuki 1,2 literese, amelyet a Fiatokban, Opelekben is megtalálni. Viszont a töltőnyomás jelentős növelése – 20 százalék körüli szokott lenni - nem történik büntetlenül, mert megnő a motor hőterhelése, valamint a hengerekbe bepréselt benzin-levegő (vagy benzin-gázolaj) keverék is jobban felhevül a nagyobb nyomástól. Tudják ezt a gyártók is, ezért csúcsterheléskor dúsítják a keveréket, azaz az elégethetőnél több üzemanyagot fecskendeznek a hengerekbe. Ezzel a céljuk a hűtés, de a hátulütője a dolognak az üzemanyagpazarlás és a rossz emisszió, amely a turbódízeleknél rögtön tetten érhető, mert erősen füstölni kezdenek.
És itt jön képbe a vízbefecskendezés, amellyel a hűtés az intercoolerek méretnének növelése, vagy az üzemanyag-levegő keverék dúsítása nélkül javítható. A higanyon kívül a víznek a legnagyobb a potenciális hőenergiája. Mivel erős a molekulák közötti kötés igen nagy hőmennyiségre szükséges ahhoz, hogy szétváljanak. Egy liter víz elgőzölögtetése 2240 KJ energiát igényel. Közérthetőbb az utóbbi adatot példával demonstrálni: egy 3 kW teljesítményű vízforraló egy liter vizet 21 perc alatt forral el, közben annyi energiát használ fel, amellyel egy 100 W-os izzó hat órán át világíthat.
A töltőlevegőhűtők nem tudnak minden üzemi körülmény között azonos teljesítményt nyújtani. Kis sebességű haladáskor, vagy állóról rajtolva jóval kisebb a hűtőteljesítményük, mint nagy sebességű haladáskor. A vízhűtőknél alkalmazotthoz hasonló ventillátoros hűtésük hatékonyan és jól szabályozottan nem megoldható, mivel a szállított levegő mennyisége szélsőségesen változó. És akkor még nem beszéltünk a turbómotor csúcsüzemmódjának túltöltéses állapotáról, mikor a gyártók is tudják, hogy ilyenkor már kevés az intercooler teljesítménye és többletüzemanyag befecskendezésével hűtik a keveréket – a forró keveréknek nagyobb a térfogata, így kevesebb fér belőle a hengerbe, így a robbanáskor kisebb energiamennyiség szabadul fel, a motor gyengébb annál, mint amire jó hűtéssel képes lenne.
Mikor a levegőhűtő képtelen maradéktalanul ellátni a feladatát akkor jöhet a vízbefecskendezés. Az ideális mennyiségben és tökéletes porlasztással befecskendezett vízmennyiség hűtőhatása gyors és hatékony. A befecskendezés által a képződő vízgőz mennyisége minimális, így nem veszi el a helyet az üzemanyag-levegő keveréktől. Ráadás hatás, hogy a hőmérséklet csökkenésével a porlasztott cseppméret is csökken, tehát hatékonyabb a porlasztás, ideálisabbak az égés körülményei.
A vízbefecskendező rendszer elektromos szivattyúja
Az Aquamist rendszer a szívási ütemben fecskendezi be a vizet, így csökken a hengertér alkatrészeinek a hőmérséklete, tehát csökken a cseppméret, így a keverék térfogata is – megvalósítható a túltöltés. A sűrítés alatt a vízcseppek – ha a víz-benzin befecskendezési arány 10:1-hez – a levegővel 120:1-hez arányban keverednek. Mivel a víz hűt, szegényíthető az üzemanyag-levegő keverék, azonos teljesítmény eléréséhez kevesebb benzin is elég – nincs szükség az üzemanyagra, mint hűtőközegre. Megközelíthető az ideális 12,5:1-hez levegő-benzin keverési arány.
A fejlesztő Aquamist további hatásként említi, hogy a vízből képződött vízgőz térfogattágulása plusz energiaként jelentkezik – a befecskendezett víz térfogatához képest a térfogattágulás 1200-szoros! Azaz a befecskendezett és gőzzé hevülő víz is részt vesz a dugattyú lökésében, így a normális esetben a kipufogón át távozó hőenergia egy hányadát hasznos munkává alakítja, nő a motor hatásfoka. Megjegyzendő, hogy a befecskendezett víz mennyisége csupán az egyhatoda (!) a hasonlóan hűtési céllal a hengerekbe fecskendezett üzemanyagéhoz képest.
Egy példa a rendszer elemeinek a beépítésére
Azonban mielőtt bárki otthon nekiesne a turbómotorjának, hogy vízbefecskendezést fabrikáljon, fontos tudni, hogy a vízbefecskendezés módját és a befecskendezett víz mennyiségét nagyon alaposan és pontosan kell megválasztani.
Az Aquamist felhívja még a figyelmet arra, hogy a tuning előtt el kell dönteni, hogy mi a cél: a gazdaságos üzem, vagy az elérhető maximális teljesítmény. Ugyanis a motor hatásfokának a növelésével a teljesítmény emelése helyett a fogyasztás is csökkenthető. A Volkswagen-csoport FSI turbómotorjaitól, valamint néhány Honda modelltől eltekintve az ideális levegő-benzin keverési arány, ha a legnagyobb teljesítményre törekszünk, akkor 12,5:1-hez. Ha a gazdaságosság a cél akkor 14,5 rész levegőhöz társul egy rész benzin. Azonban a keverési arány sohasem pontos vagy állandó, nagyban függ az elérhető üzemanyagtól, valamint a befecskendező rendszer állapotától vagy képességeitől is – nem feltétlenül homogén a keverék, vannak szegényebb, illetve dúsabb területei. A homogenitás még a szívócső belső felületétől, hőmérsékletétől, valamint a hengeren belüli hőmérséklettől is függ, valamint a szelepek állapotától.
Padlógáz üzemmódnál, a turbómotorok maximális feltöltésekor a legtöbb turbómotorban a levegő-benzin keverési aránya az ideálisról a 10:1-hez értékre esik vissza, azaz igen dús a keverék. A befecskendezett üzemanyag mindössze három százalékát kitevő víznek éppen annyi a hőelnyelő képessége, mint annak a benzin mennyiségnek, amellyel a keverési arányt 12,5:1-ről 10:1-hez változtatják. Az Aquamist mérnökei rendszerint a befecskendezett üzemanyagmennyiség 10 százalékában határozzák meg a hatékony hűtés érdekében felhasználandó víz mennyiségét.
A csomagtartóba szerelt rendszerelemek a víztartállyal
Az Aquamist komplett készletként kínálja a vizbefecskendező rendszereket. A készülékek elektronikusan vezéreltek, nagyobb hengerűrtartalmú motorokhoz ikerrendszereket fejlesztettek ki, így, két szivattyúval nagyobb a szállítási kapacitásuk. A vízbefecskendezésnek kicsi a helyigénye, már ami a konkrét befecskendező rendszer méretét illeti. Csupán a víztartály helyigényes, amelyet a legegyszerűbb a csomagtartóban elhelyezni. Speciális eset a motorkerékpárokra kifejlesztett vízbecsecskendezőrendszer, amelynek az elemeit az ülés és a hátsó áramvonalidom alá építették be. A vízbefecskendezést több versenycsapat is használja Angliában, például egy, a raliban futó turbómotoros Hyundai.
Lehet, hogy előnyösebb is, hogy a vízbefecskendezést főképp a versenysport karolja fel, mert az utcai autóknál tartós használat után könnyen előfordulhat a hengertér és a szelepek korróziója.
Nagy hengerűrtartalmú motorokhoz az iker-rendszer alkalmazását javasolják, hogy elég legyen a szállítot víz mennyisége
Ebbe a Hyundai WRC autóba is vízbefecskendezőrendszer dolgozik
Kompakt egységként telepített rendszer-alkatrészek
Műszerfali kijelzőegység és egy demokocsi elegáns plexi alatti beépítése
konicsuáá
