Как работает система впрыска воды в BMW M4 GTS

[ad_1]

BMW M4 GTS — невероятный автомобиль! Не просто быстрый, а законно быстрый, и S55 гораздо более агрессивен в GTS, чем «обычный» M4. Частично это связано с использованием впрыска воды под высоким давлением во впускной коллектор при высокой нагрузке и оборотах. Это позволяет увеличить наддув до одиннадцати (с 17,2 фунтов на квадратный дюйм до 21,6 фунтов на квадратный дюйм – увеличение максимального давления наддува примерно на 26%).

Преимущества впрыска воды (или No Knock – Knock)

01 Прямой впрыск воды Смещение предела детонации 750x518

Но зачем заливать воду? Вода не сжимаема (но не автомобильным двигателем). Ключ к пониманию того, чем хороша вода, полезно знать, что происходит внутри цилиндра при воспламенении топливно-воздушной смеси. В идеале воздух и топливо смешиваются внутри цилиндра во время такта впуска (вниз). Соотношение воздух/топливо в бензиновом двигателе в идеальных условиях должно составлять 14,7 частей воздуха на одну часть топлива, известное как «стехиометрическое». По мере увеличения нагрузки и оборотов смесь должна становиться богаче, больше топлива в воздухе, чем стехиометрическое. И причина, по которой он становится богаче, состоит в том, чтобы помочь предотвратить «стук».

Так что же такое «стук»? Детонация – это неконтролируемое/нежелательное воспламенение топливно-воздушной смеси раньше положенного времени. В нормальных условиях электрод свечи зажигания получает заряд высокого напряжения, который происходит немного раньше, чем поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ) в такте сжатия (движение поршня вверх).

Как это работает?

03 Схема прямого впрыска воды 750x518

Если все идет по плану, электрическая «искра» между электродом и землей вызывает воспламенение воздушно-топливной смеси. Правильно выполненное зажигание позволяет топливно-воздушной смеси создавать «фронты пламени», которые потребляют топливо. Газы, образующиеся при сгорании топливно-воздушной смеси, расширяются и толкают поршень вниз – рабочий такт (после достижения поршнем ВМТ).

Когда что-то идет не по плану, давление (и температура) в камере сгорания позволяет воздушно-топливной смеси бесконтрольно воспламеняться. Это может произойти до воспламенения воздушно-топливной смеси или вопреки запланированному фронту воспламенения, и в этом случае компоненты (читай подшипники) цилиндра подвергаются значительным вредным нагрузкам.

Это также означает, что выполняется меньше работы и, как следствие, снижается эффективность. Эти ненормальные явления происходят, когда давление и температура выходят за пределы возможностей систем по их эффективному контролю. Влияющими факторами являются степень сжатия, температура заряда и октановое число используемого топлива.

И по мере увеличения числа оборотов увеличивается необходимость опережения зажигания (искра должна произойти намного раньше, чем ВМТ), и требуемое октановое число топлива увеличивается. Все это усложняет правильное воспламенение воздушно-топливной смеси, а затем, когда вы добавляете турбо/супернаддув горючей смеси – вы действительно подкалываете зверя.

История закачки воды

В начале 1930-х годов Гарри Рикардо задумался о том, как контролировать детонацию в камере сгорания с наддувом. В книге Хью Макиннеса «Турбокомпрессоры» (HP Books – © 1978) показано, что исследования Рикардо позволили определить верхнюю границу обогащения смеси (добавление дополнительного топлива), за пределами которой детонация обязательно должна была произойти. Однако было обнаружено, что впрыск мелкодисперсного водяного тумана поглощает тепло и обеспечивает более высокое давление в камере сгорания. Отсюда полезность закачки воды. (И впрыск воды/метанола использовался в вариантах радиального авиационного двигателя BMW 801 во время Второй мировой войны.)

Что такое БМЭП?

Существует измерение эффективности двигателя, называемое средним эффективным давлением тормоза или BMEP (произносится как BEE-mep), которое является показателем эффективности двигателя. Одно дело производить мощные двигатели, но гораздо лучше, если двигатель мощный И эффективный.

BMEP рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на константу, 150,8 для четырехтактных двигателей (что представляет выходной крутящий момент 1 фунт-фут на кубический дюйм), который затем делится на объем двигателя в кубических дюймах. Конечно, эту формулу можно выразить с помощью метрических эквивалентов.

BMEP представляет собой среднее давление каждого рабочего такта, обеспечивающее наблюдаемую выходную мощность в лошадиных силах; чем выше число, тем эффективнее двигатель. Например, малый блок GM LT1 без наддува, используемый в Camaro текущего поколения, развивает крутящий момент 455 фунт-фут при рабочем объеме 376 кубических дюймов. Его BMEP составляет примерно 186,5 фунтов на квадратный дюйм.

Вариант BMW N55 с крутящим моментом 322 фунт-фут и рабочим объемом 183 кубических дюйма имеет BMEP примерно 273,6 фунта на квадратный дюйм, S55 с крутящим моментом 406 фунт-фут имеет BMEP примерно 334,6 фунта на квадратный дюйм. S55, настроенный для M4 GTS, развивает крутящий момент 442 фунт-фут и имеет BMEP примерно 364,2 фунта на квадратный дюйм!

S55 M4 GTS имеет BMEP на 33% выше, чем у N55, за счет увеличения общего наддува по сравнению с обычными N55 и S55. Отсюда необходимость впрыска воды на M4 GTS. Это все очень мощные и эффективные двигатели, но особенно S55, используемый в M4 GTS. (И, для справки, GM LT1 тоже не дурак – для двигателя Северной Америки BMEP LT1 довольно хорош.)

Реализация BMW системы впрыска воды

BMW добавила три точки впрыска воды на впускном коллекторе и бак в задней части автомобиля, который необходимо заполнить, чтобы использовать весь потенциал автомобиля. Помимо предотвращения проблем, автомобилю запрещено развивать максимальный наддув при температуре наружного воздуха ниже 41 градуса по Фаренгейту. Кроме того, насос для впрыска воды является реверсивным, чтобы полностью опорожнять линии к форсункам после использования.

В то время как впрыск воды (и впрыск воды/метанола) десятилетиями использовался на рынке послепродажного обслуживания тюнеров, было приятно видеть, что инженеры BMW действительно профессионально использовали этот трюк старого хот-роддера.

[Images: BMW]

[ad_2]

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Комментарии: 1
  1. Bimmer Man

    Интересная информация. На сайте sd-tehno.ru заказал пневмоцилиндр ПЦ, посмотрим.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: