|
|
|
Jezdíme na vodu.
(přepis ze Světa motorů 1/83)
Má přisávání vody smysl? Abychom mohli zaujmout vlastní stanovisko s tomuto
problému, rozhodli jsme se změřit spotřebu u automobilu Škoda 120 L s
namontovaným jednoduchým zařízením, jímž se přidává voda do sacího potrubí.
Použili jsme nejběžnější jednoduchou úpravu - injekční jehlu na jedno použití,
která reguluje průtok vody z nádrže do potrubí spojujícího podtlakový regulátor
s prostorem za škrtící klapkou karburátoru. Měřili jsme samozřejmě dvakrát - s
přisáváním vody a bez přisávání, a to jak na silnici, tak na zkušebních
válcích. Dříve než uvedeme výsledky našeho měření, řekněme si alespoň několik
slov o teorii přisávání a zahraničních zkušenostech s touto úpravou.
Trocha teorie úvodem.
Mnohý motorista potvrdí, že při jízdě za vlhkého počasí
motor "lépe táhne". Příznivě se projeví již snížení oktanového nároku motoru.
Zvýšením vlhkosti vzduchu z 20 na 90 % se kupř. sníží oktanový požadavek motoru
o 5 jednotek. Do jaké míry je spalování ovlivněno závisí na množství vody v
palivu, na jemnosti jejího rozptýlení a způsobu přivedení do sacího traktu.
Přítomnost vody ve válci snižuje teplotu i tlak při
kompresním zdvihu, snižuje tak tudíž práci, kterou je třeba vynaložit na tento
proces. Přidání vody se příznivě projevuje i v další fázi pracovního cyklu
čtyřdobého motoru. Zvětšuje se totiž objem a měrné teplo směsi. Je třeba si
ovšem uvědomit, že spalování probíhá při neustále měnících se podmínkách a v
některých případech při větší koncentraci vody se může proces spalování značně
zpomalit. Zhoršení spalování není pak kompenzováno snížením ztrát při
kompresním zdvihu ani lepším průběhem expanze. Prodloužení doby hoření
způsobené přítomností vody se může kompenzovat zvětšením předstihu zážehu.
Zkušenosti ukázaly, že voda přidávaná do benzínu ve formě emulze vyžaduje menší
úpravu předstihu a vykazuje i lepší průběh spalování než v případě odděleného
přivádění vody. V případě chudých směsí a malých zatížení, kdy spalování
neprobíhá při optimálních podmínkách, způsobuje však přítomnost vody snížení
účinnosti.
Velmi tedy záleží na způsobu přivádění vody, resp. na
jejím dokonalém rozprášení. Je-li voda přiváděna do spalovacího prostoru ve
formě mlhy nebo jako emulgační směs připravená předem v benzínové nádrži,
odstraní se tím nebezpečí vzniku nepříznivých jevů, jejichž příčinou mohou být
nedostatečné rozptýlené kapky vody.
Každých 10 % vody přidané do benzínu znamená příznivé
snížení dusíkatých sloučenin ve výfukových plynech o 10 až 15 %.
Voda v palivu však nepříznivě působí na korozní
namáhání motorů.
Zahraniční zkušenosti
Uveďme si tři případy přidávání vody v diametrálně
odlišných motorech
Ferrari 126 C2 - vůz formule 1 - používá pro zvýšení výkonu motoru
emulzi benzínu s vodou. Voda ve válcích snižuje teplotu motoru o 20 %.
Přidávání vody se projeví příznivě i ve snížení teploty výfukových plynů, což
je výhodné z hlediska tepelného namáhání turbíny přeplňovacího dmychadla.
Směšovací zařízení pracuje na principu Venturiho trubice. K dokonalému
promísení dochází v emulgátoru, vestavěném mezi vstřikovací čerpadlo a
směšovač. Do vlastního emulgátoru se směs dodává tlakovým čerpadlem.
SAAB předvedl v roce 1979 experimentální studii označenou Super Turbo.
Pohonnou jednotkou tohoto vozu je standardní dvoulitrový vstřikový
"turbomotor". Výkon motoru byl z původních 107 kW zvýšen vstřikováním vody a
souvisejícími úpravami na 185 kW. Princip přidávání vody spočívá v řízeném
vstřikování dokonale rozprášené mlhy. Voda odčerpávaná z 5 litrové přídavné
nádrže se vstřikuje do sacího potrubí každého válce v závislosti na plnícím
tlaku. Voda se před rozprášením do motoru dokonale filtruje.
Volga-GAZ 24 je dalším typem automobilu, u něhož se uskutečnily podrobné
zkoušky s přisáváním vody. Vzhledem k tomu, že se jedná o běžný sériově
vyráběný automobil, navíc důvěrně známý mnohým našim motoristům, jsou výsledky
měření (viz tabulka 1) uskutečněné ve výzkumném ústavu NAMI v Moskvě pro nás
nejzajímavější. Zkouška s vozem Volga-GAZ 24 se uskutečnila na zkušebních
válcích, na nichž se simuloval jízdní cyklus podle sovětské normy OST
37.001.054-74 (obdoba cyklu EHK). Spotřeba paliva při použití směsi benzínu
A-76 a 20 % vody byla prakticky stejná jako při použití benzínu AI-93 (čísla u
označení udávají přibližnou hodnotu oktanového čísla). Při porovnávací zkoušce
se zjišťovalo množství exhalací ve výfukových plynech. Přidáním vody kleslo
množství škodlivých kysličníků a dusíků o 40 %, avšak obsah uhlovodíků vzrostl
na dvojnásobek. Při malých zatíženích však vykazoval motor o 15 % vetší
spotřebu v případě jízdy "na vodu".
Co jsme naměřili
K vlastnímu měření jsme měli k dispozici automobil Škoda 120 L vyrobený v roce
1977. V době zkoušek měl ujeto 69 tisíc kilometrů.
Na silnici mezi Štěchovicemi a Davlí jsme naměřili za chladného
podzimního větrného dne hodnoty , které uvádíme v tabulce 2. Vždy jsme tedy
naměřili při zapojení vody hodnoty vyšší než při jízdě na běžnou směs. K měření
jsme používali elektronický přístroj Flowtronic 205.
Na válcové zkušebně jsme v diagnostickém středisku Radotín zjistili jednak
výkonové parametry při rychlostech 90 km/h. Nepatrné zvýšení výkonu (ze 27 kW
na 28 kW) při provozu s vodou jsme si vysvětlili zmenšením odporu oleje v
hnacím agregátu v důsledku zvýšení provozní teploty motoru při opakovaném
měření. V souladu se "silničními" hodnotami ukazovala i zkušebna Bosch při
rychlosti válců 82 km/h spotřebu nepatrně vyšší (6,5 l/100 km oproti 6,4 l/100
km) při zapojení vodního přisávání . Při měření hodnot na válcové zkušebně jsme
zjišťovali i změnu předstihu zážehu v případě zapojení vodní hadičky na přívod
sání k podtlakovému regulátoru. Zapojením vodního přisávání se změnila
hodnota podtlaku až o 62 % (při otáčkách 2000 l/min byl 24 mbar namísto 15 mbar).
Ani tato skutečnost se neprojeví příznivě na běhu motoru.
Závěrem
Amatérské úpravy přisávání vody obdobným způsobem jsou podle výsledku našeho
měření zbytečnou investicí. Nepřinesou žádnou úsporu ve spotřebě, navíc
znamenají pro některé části motoru zvýšené korozní namáhání. V případě
celoročního provozu by bylo třeba také vyřešit problém zamrzání vody v zimě.
Důkazem toho, že voda není tím optimálním médiem, jímž by se snížila spotřeba
paliva, je i skutečnost, že dosud žádná automobilka neaplikuje tuto úpravu u
svých hromadně vyráběných vozů.
Příspěvek Ing. A. Dyka
Po skončení našeho testu jsme dostali do redakce příspěvek našeho
dopisovatele Ing. A. Dyka z Výzkumného ústavu paliv a maziv koncernového
podniku Chemopetrol....
Diskuje na Eko rallye v Plzni, neutuchající telefonické
dotazy a nedávno publikovaná zpráva SAE mě přiměly k napsání následujících
řádků o vstřikování vody v naději, že jednak se dotazy omezí, jednak snad to
nějakému kutilovi ušetří zbytečnou práci.
Snahy o úsporu benzínu, nebo někdy o zvýšení výkonu
motoru se projevují častými soukromými pokusy. Jeden z nich spočívá v použití
vody, a to buď odsáváním par podtlakem v sání, nebo dokonaleji rozprašováním
tryskou. Pokusy jsou zpravidla podníceny rozšířenou pověstí, že se to kdysi
dělalo a že to tudíž musí k něčemu být.
Pro vysvětlení musíme jít trochu do minulosti. Po
zavedení přeplňovaných leteckých pístových motorů se při startu letadla, u
stíhačů v bojových podmínkách využívá možnosti získat největší výkon motoru
zvýšením plnícího tlaku. Zvýšení je ovšem omezeno hodnotou, při níž by motor
již jevil sklon k detonačnímu spalování , ke klepání. V uvedených režimech je z
bezpečnostního důvodu zájem o dosažení největšího výkonu bez ohledu na
hospodárnost. Proto se do válců vstřikovalo asi o 30 % více benzínu než se ho
může spálit, tento přebytek svým odpařením poněkud snížil teplotu ve spalovacím
prostoru a tím umožnil ještě o něco zvýšit plnící tlak a tedy i výkon. Více než
asi 30 % se použít nedá, protože by již docházelo k vynechávání zápalu a
neúnosně špatnému zapalování.
Nasnadě byla myšlenka: namísto benzínu chladit vodou.
Méně snadná je však realizace, protože je nutno vstřikovat přesně odměřené
množství v přesný čas. Proto se vstřikování uplatnilo jen u velkých
mnohaválcových leteckých motorů, kde uspořené množství benzínu stojí za to,
protože vstřikovací zařízení představuje značnou část ceny celého motoru. Do
vody se musí přidávat metanol, aby nezamrzla. Tím se zvětšují problémy s
korozí, s mazáním čerpadla atd. Protože zájem a pokusy se vstřikováním vody
jsou zřejmě rozšířeny i jinde na světě, publikovala SAE zprávu o výsledcích
seriózních zkoušek. Použil se jednoválec ke zjištění základních charakteristik
spalování,emisí a výkonu při zavádění vody do sacího traktu buď jako kapaliny
nebo ve formě par. Měřilo se při různých otáčkách, různém plnění válců, různém
předstihu zážeehu, různé bohatosti směsi a různých přídavcích vody.
Ve srovnání s benzínem hořely směsi s vodou pomaleji,
pomaleji se rozhořívaly a déle hořely. Minimální předstih potřebný pro největší
točivý moment byl větší než pro benzín. Předstih omezený klepáním byl při
přidávání vody větší. Výkon byl při stejné bohatosti směsi a stejné spotřebě
vzduchu menší, zatímco vzrostla spotřeba paliva. Neprojevil se vliv vody na
objem oxidu uhelnatého ve výfuku, něco málo se snížil objem uhlovodíků, to však
jen pokud bylo vody méně než odpovídá stoprocentní relativní vlhkosti vzduchu.
Při větší vlhkosti se naopak objem uhlovodíků zvětšil. Snížila se koncentrace
dusíků.
Popsané vlivy na spalování a výfuk byly větší při
zavádění kapalné vody než páry.Uvedené výsledky potvrzují logické předpoklady.
Voda působí jen svým výparným teplem, snižuje teplotu ve spalovacím prostoru a
zmenšuje sklon ke klepání. Aby toho ale bylo možno využít, musel by se současně
se vstřikováním vody zvětšit kompresní poměr nebo plnící tlak.
Tabulka 1
Tabulka 2
|
