Представлено купе BMW M4 GTS с впрыском воды
После успешной обкатки на автомобиле безопасности чемпионата MotoGP двигатель BMW с системой впрыска воды во впускной коллектор стал мелкосерийным — его будут устанавливать на спецверсию BMW M4 GTS.
Как работает такая система? В багажнике купе установлен пятилитровый аквабак, вода из которого с помощью трех форсунок впрыскивается во впускной коллектор и смешивается с воздухом, тем самым охлаждая его примерно на 25 градусов. Совместно с интеркулером это позволяет уменьшить температуру нагнетаемого воздуха со 160 до примерно 45 градусов. Воздух становится плотнее, а значит, вместе с ним в цилиндры можно подать больше топлива — и увеличить отдачу двигателя.
Трехлитровая битурбошестерка на версии GTS развивает 500 л.с. и 600 Нм вместо 431 л.с. и 550 Нм у базового BMW M4 . Но пик мощности приходится на 6250 об/мин, тогда как у стандартного мотора предельная мощность достигается в диапазоне от 5500 до 7300 об/мин. Полка крутящего момента сохранилась, но стала заметно меньше: от 4000 до 5500 об/мин вместо 1850—5500 об/мин у базового двигателя.
Так устроена система впрыска воды. Влага подается во впускной коллектор под давлением 10 бар
В BMW уверяют, что даже при езде с высокой скоростью, когда влага расходуется интенсивно, заполнять аквабак потребуется лишь при каждой пятой заправке бензином. Но абы какая вода для этой цели не подойдет, иначе мотор зарастет накипью, как чайник: требуется очищенная дистиллированная вода. Однако при включенном кондиционере бак автоматически пополняется конденсатом из климатической системы.
Чем еще примечателен BMW M4 GTS? В первую очередь — расширенным применением углепластика. Из него сделаны передние сиденья (заднего дивана нет вовсе), а из пластика, армированного углеволокном, состоят не только крыша и крышка багажника, но еще и капот, сплиттер на переднем бампере, заднее антикрыло, диффузор и даже элементы передней панели. Вместо внутренних дверных ручек — тряпочные хлястики. В выпускной системе — облегченный титановый глушитель (как у некоторых моделей BMW Alpina), тормоза — углерод-керамические. Облегчены даже задние фонари: BMW M4 GTS стал еще и первым в мире мелкосерийным автомобилем с оптикой на тончайших органических светодиодах (OLED).
Но уже в базовой комплектации BMW M4 GTS кроме кондиционера имеет преселективную роботизированную коробку передач, мультимедиасистему с навигатором, парктроники, светодиодные фары и многое другое, поэтому итоговое снижение массы не впечатляет: GTS весит 1510 кг, всего на 27 кг меньше базового М4 с «роботом».
Однако вкупе с увеличенной мощностью это позволило двухдверке стать самой быстрой моделью BMW на Нордшляйфе: заявленное время круга — 7 минут 28 секунд. Это на 24 секунды быстрее обычного М4 и сравнимо со временем суперкара Ferrari 458 Italia. С места до «сотни» BMW M4 GTS разгоняется за 3,8 с (на 0,3 с быстрее базовой версии), а максимальная скорость электроникой не ограничена: 305 км/ч.
Спецверсия BMW M4 GTS подготовлена в честь тридцатилетия модели M3, которое в Мюнхене будут праздновать в следующем году, поэтому и продажи новинки начнутся только весной. Спешите забронировать «свой» экземпляр, ведь свет увидят лишь 700 автомобилей.
Источник
BMW залила воду в двигатель внутреннего сгорания
Новый BMW 1 серии впрыскивает заданные порции водяной пыли в цилиндры работающего двигателя.
По оценкам BMW, из-за высокой теплоемкости воды ее испарение до водяного пара позволяет снизить температуру внутри работающего двигателя внутреннего сгорания на величину до 25 градусов. Вода для работы такого впрыска конденсируется системой кондиционирования воздуха из воздуха в салоне. Это дало возможность разработчикам нового хэтчбека повысить степень сжатия в цилиндрах с 9,5:1 до 11:1, что несколько увеличило его общий КПД.
Снижение температуры в работающих цилиндрах снизило скорость окислительных процессов, протекающих во впрыснутой туда топливовоздушной смеси непосредственно перед ее сгоранием. Из-за этого двигатель менее склонен к детонации на малых и средних оборотах и обеспечивает для таких режимов крутящий момент, на 10 процентов превышающий обычный. Согласно оценкам производителя, все это позволит снизить общий расход топлива нового автомобиля в среднем на восемь процентов. Запас воды хранится в теплоизолированном баке, где ей не грозит замерзание при низких температурах.
В данном случае расчетная экономия из-за использования водяного впрыска больше нормальной, по всей видимости водитель длительное время ехал в основном на малых и средних оборотах.
Впрыск воды в цилиндры – достаточно давняя практика. Из-за того, что октановое число топлива первых автомобилей было очень низким, снижение температуры внутри цилиндров было крайне важным, и ряд производителей в начале XX века (включая «Руссо-Балт») применяли воду для снижения склонности топливовоздушной смеси к детонации, изнашивающей двигатель и снижающей его КПД. Однако по мере внедрения тетраэтилсвинца, резко повышавшего октановое число (делавшего сгорание топлива более плавным), актуальность водного впрыска для автомобилей существенно снизилась. Правда, при этом он широко применялся в авиамоторах, особенно немецких Daimler-Benz 600-х серий, в годы Второй мировой устанавливавшихся на истребителях Bf. 109. Там воду впрыскивали в цилиндры вместе с метанолом, что позволяло достичь очень высоких степеней сжатия без возникновения детонации.
С 1970-х годов ситуация начала меняться. Тетраэтилсвинец стал вытесняться с рынка, а его заменители не позволяли наращивать октановое число без существенного роста затрат. Поэтому степень сжатия с 11:1 и даже 13:1 стала снижаться до 10:1, затрудняя дальнейший рост КПД бензиновых двигателей. Попытки решить проблему возвратом впрыска воды в цилиндры имели неоднозначные результаты. Пока мотор работал, температурный режим не позволял начаться коррозии, но в выключенной машине остатки воды в системе охлаждались и активно способствовали этому процессу. Чтобы решить эту проблему, в новой модели инженеры BMW использовали схему с эвакуацией остатков воды из шлангов, ведущих к двигателю, после выключения моторов.
Источник
Зачем BMW прямой впрыск воды?
Баварский концерн внедряет новые технологии
Компания BMW представила прототип BMW 1-series с 1,5-литровым турбомотором, который помимо обычного бензина впрыскивает в цилиндры воду: дешевый способ разом удовлетворить и сорвиголов, и «зеленых».
Вода в топливе
«Копейка» стала втором прототипом BMW, работающим на воде: первым была версия купе M4, приспособленная для работы пейс-каром на мотогонках. Однако если у М4 впрыск воды осуществлялся тремя форсунками во впускной коллектор, то у 1-серии помимо такого способа есть и альтернативный: вода смешивается с топливом непосредственно перед впрыском, а получившаяся эмульсия распыляется в камере сгорания. Так что вода в топливе, в самом деле, не всегда вредна.
Почему это работает? Вода — это, конечно, никакое не топливо: окисляться ей уже некуда. И, тем не менее, впрыск воды позволяет поднять мощность: например, полуторалитровый мотор BMW выдает 215 л.с. Но главное, в отличие от традиционных двигателей такой форсировки, он имеет степень сжатия 11:0 (против 9,5:0), а расход топлива снижается на величину порядка 20%.
А все дело в хороших «холодильных» свойствах воды: обладая высокой теплотой парообразования, она испаряется в коллекторе или прямо в цилиндре и охлаждает топливовоздушную смесь. Это важно по многим причинам: снижается склонность мотора к детонации, появляется возможность увеличить углы опережения зажигания и поднять степень сжатия, снижаются выбросы ряда токсичных веществ, например, оксидов азота. Правило простое: чем холоднее впускной заряд, тем эффективнее работает мотор. По заявлению BMW, температура в конце такта сжатия благодаря впрыску воды снижается с 400−500 градусов до 330.
Заряд холода
Продвинутый читатель вспомнит, что у турбомоторов нагрев поступающего в цилиндры воздуха происходит еще в компрессоре. И средство от этого изобретено давно: интеркулер (охладитель наддувного воздуха). Собственно, у обсуждаемых моторов BMW есть интеркулеры, но в силу естественных причин они не способны охладить заряд даже до температуры окружающего воздуха. Впрыск воды потенциально эффективнее и как бы продолжает дело интеркулера, выстужая заряд до еще более низких температур. Тут не стоит забывать, что на всем пути до камеры сгорания воздух нагревается за счет газодинамических потерь и контакта с горячими деталями, поэтому потенциал для охлаждения водой даже при наличии интеркулера изрядный.
Возникает естественный вопрос: насколько велик расход воды? BMW предложила две концепции. Первая реализована на M4 и предполагает наличие пятилитрового бачка, которого хватает на четыре-пять заправок топливом. Грубо говоря, пяти литров достаточно на 2−3 тысячи километров пробега. При этом «кончина» воды не влечет никаких последствий, кроме некоторого снижения мощности на пиковых режимах.
Однако необходимость доливать воду невыгодна с точки зрения маркетологов: далеко не все захотят бегать с пятилитровками дистиллированной воды. Поэтому в новом двигателе для 1-серии найдено более остроумное решение: запас воды пополняется за счет конденсата, образующегося при работе климатической установки. По заявлению самой BMW, в некоторых случаях это позволяет исключить долив воды полностью.
По рецептам «Формулы 1»
Интересно, что впрыск воды использовался на турбодвигателях и раньше, и самое яркое его применение имело место в начале 90-х на монстроузных полуторалитровых двигателя «Формулы 1», выдававших в квалификационным режиме по 1200—1500 л.с. Термическая нагруженность моторов была колоссальной, и инженеры использовали любые средства, чтобы хоть как-то снизить температурный шок деталей: вода была одним из популярных способов. Кстати, в то время строила турбомоторы для «Формулы 1» и BMW, и даже выиграла титул с командой Brabham, так что опыт в реализации подобных идей у баварцев уже был.
Почему впрыск воды не использовался на массовых автомобиля? Строго говоря, он использовался, например, одно время Saab применял воду для тех же самых целях на своих турбомоторах. Но тогда идея не прижилась: во-первых, постепенно возросла эффективность интеркулеров, во-вторых, сами бензиновые турбомоторы в начале XXI века пережили некоторый период забвения, и ренессанс состоялся не так давно. При этом турбомоторы новой волны были «сдержаннее» своих полуспортивных предков. Сейчас наддув низкого давления используется в основном не для обеспечения сумасшедшей мощности, а для получения хороших тяговых характеристик при малом рабочем объеме.
Но постепенно турбомоторы становятся все более форсированными, а требования к экономичности и экологичности продолжают расти. Инженерам все труднее искать компромиссы, а впрыск воды — не только сравнительно простое средство, но и чертовски эффективное. Кто его знает, быть может, через 10−20 лет пятилитровка дистиллированной воды станет таким же привычным товаром на АЗС, как сам бензин.
Источник
Двигатель BMW M4 оснастили системой впрыска воды
Компания BMW представила обновленный пейс-кар M4 для предстоящего сезона серии MotoGP. Двигатель машины оснастили системой впрыска воды, что позволяет увеличить производительность и сократить расход топлива.
Вода впрыскивается во впускной коллектор через форсунку, улучшая процесс сгорания топлива и снижая температуру воздуха. Благодаря этому, полагают в BMW, повышается отдача мотора и стабильность его работы. Также это решение позволяет продлить срок службы двигателя.
Необходимый запас воды хранится в пятилитровой емкости, которая расположена в багажнике. Вода подается в двигатель через насос под давлением в десять бар и на основании показаний датчиков, которые контролируются электроникой двигателя. Объем подаваемой жидкости зависит от частоты вращения коленвала и температуры.
Так, для боевого круга по треку BMW рекомендует полностью заправить водяные баки. При спокойной езде компания советует наполнять резервуар через каждые пять заправок бензобака.
Немецкая марка намерена использовать технологию на гражданских моделях, однако когда это произойдет – не известно. Подобное решение в середине прошлого века применяли некоторые автомобильные и авиационные производители (например, Saab на модели 99 Turbo), но широкого распространения оно не получило.
«Заряженное» купе BMW M4 стало машиной безопасности MotoGP перед прошлым сезоном, придя на смену четырехдверке M6 Gran Coupe. Автомобиль оснащен стандартной трехлитровой твин-турбо «шестеркой» мощностью 431 лошадиная сила и семиступенчатым «роботом» с двумя сцеплениями.
Сезон MotoGP начнется 29 марта гонкой в Катаре. Действующим чемпионом является испанец Марк Маркес.
Источник
Просто добавь воды. Маленькая добавка H₂О повышает мощность ДВС и экономит топливо
Фото: Bosch
Может быть, двигатели внутреннего сгорания доживают последние десятилетия, но производители не сдаются. Они выжимают максимум из этой технологии, оптимизируя конструкцию двигателя для повышения эффективности и экономичности. Недавно сообщалось об инновации Nissan, которая изобрела ДВС с изменяемой степенью сжатия. Теперь о своих достижениях поведала Bosch. Немецкая фирма представила систему водяного впрыска WaterBoost для простой модификации существующих ДВС.
Даже самый продвинутый двигатель внутреннего сгорания впустую тратит примерно пятую часть топлива. Например, оно расходуется на систему охлаждения двигателя. В современных двигателях немного дополнительного топлива впрыскивается в камеру сгорания не для сгорания, а для испарения со стенок, за счёт чего происходит охлаждение двигателя.
Bosch предлагает модифицировать систему впрыска топлива: использовать воду вместо бензина при охлаждении камеры. То есть суть технологии WaterBoost заключается в том, что на больших оборотах в двигателе задействуется водяная помпа, которая впрыскивает в камеру сгорания немного воды незадолго до поджига топливной смеси.
Требуется совсем немного воды: на 100 км уходит несколько сотен миллилитров. Поэтому маленький бачок с водой потребуется заливать дистиллированной водой каждые несколько тысяч километров, что для большинства водителей не станет накладным. Это даже приятно: заливая воду, ты знаешь, что эта вода будет использоваться вместо бензина (при охлаждении).
Да и если вода в бачке кончится, тоже ничего страшного, разве что немного снизится крутящий момент и на несколько процентов вырастет потребление топлива.
Как показали опыты Bosch, такая простая модификация может на несколько процентов снизить потребление топлива (до 13%) без потери мощности и крутящего момента. Экономия возможна в моменты перегрева двигателя на самых высоких оборотах: например, при резком ускорении или движении по шоссе с высокой скоростью.
Кроме того что это экономит бензин, так испарение воды ещё и лучше охлаждает двигатель, чем испарение бензина.
Как дополнительный бонус к экономии топлива — на 4% снижаются выбросы CO2, так что двигателю будет легче пройти проверку на соблюдение жёстких экологических нормативов, которые предъявляются к современным бензиновым двигателям.
Наиболее эффективным внедрение водяного впрыска будет для компактных трёх- и четырёхцилиндровых двигателей. Другими словами, именно для тех двигателей, которые используются в самых популярных современных автомобилях среднего размера.
Но это ещё не всё. Кроме экономии топлива, WaterBoost может добавить до 5% мощности двигателям с турбонаддувом. Дело в том, что добавка воды насыщает кислородом нагнетаемый воздух от турбины и увеличивает скорость горения смеси, позволяя оптимизировать угол опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем верхней мёртвой точки.
Идея опережения зажигания в том, чтобы поджигать горючую смесь заранее, до достижения поршнем верхней мёртвой точки. При правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки.
Изменив угол опережения зажигания и подкрутив настройки тайминга поджигания, инженеры могут выжать ещё чуток мощности даже из мощных двигателей с турбонаддвуом, даже на спорткарах.
Первым автомобилем, в котором внедрят технологию водяного впрыска WaterBoost, станет BMW M4 GTS с шестицилиндровым турбодвижком.
BMW M4 GTS. Фото: BMW Group
Про внедрение WaterBoost в автомобилях средней ценовой категории информации пока нет.
У компании Bosch есть большой опыт в автомобильной промышленности. Именно Bosch в 1887 году изобрела безопасную систему детонации воздушно-топливной смеси ДВС от магнето. Такая система зажигания используется в автомобилях до сих пор. До этого изобретения смесь в ДВС поджигали через калильные трубки Даймлера открытым пламенем.
Bosch производит не только системы зажигания, стартеры, но и многие другие автомобильные компоненты. Например, недавно наладила серийное производство электромоторов для гоночных картов.
Электромотор Bosch для гоночных картов. Фото: Bosch
За электромоторами — будущее, но и ДВС не собирается сдаваться без боя.
«Наш водяной впрыск показывает, что у двигателей внутреннего сгорания осталось ещё несколько трюков под капотом», — сказал д-р Рольф Буландер (Rolf Bulander), председатель подразделения Bosch Mobility Solutions и член совета директоров Robert Bosch GmbH.
Источник
