ВПРЫСК ВОДЫ В ЦИЛИНДРЫ ? История Буста

Но история показывает, что иногда, чтобы заставить огонь гореть ярче, в него нужно плеснуть немного воды. Я решил разобраться, как эта авиационная магия работает на земле, почему она спасала жизни пилотам во Вторую мировую и зачем инженеры BMW засунули канистру с дистиллятом в багажник своего суперкара.

У любого нормального водителя фраза «вода в цилиндре» вызывает холодный пот. Это же гидроудар! Смерть мотора, загнутые шатуны, дыра в блоке. Но есть каста инженеров и тюнеров, которые намеренно, с ювелирной точностью впрыскивают воду во впускной коллектор. И мотор от этого не умирает, а наоборот — начинает валить так, что шуба заворачивается.

Что это за магия? Зачем заливать огонь водой? И почему эта технология, которая существует почти 80 лет, так и не стала массовой, оставшись уделом избранных? Это попытка обмануть термодинамику.

Кстати, пока мы не начали разбирать химию взрыва, хочу напомнить про наш клуб. Я вижу, как нас становится больше, и это круто.

Глава 1: Рождённый в воздушном бою

Всё началось не на асфальте, а в небе. Во время Второй мировой войны поршневая авиация достигла своего пика. Истребители становились всё мощнее, наддув — всё сильнее. И тут инженеры упёрлись в стену. Имя этой стене — детонация.

Когда вы сильно сжимаете воздух турбиной или компрессором, он нагревается. Горячий воздух в смеси с бензином в раскалённом цилиндре склонен взрываться сам по себе, раньше времени. Это и есть детонация, которая разрушает мотор за секунды.

Немецкие инженеры (на Messerschmitt Bf 109) и американцы (на P-47 Thunderbolt) нашли выход: система MW 50 (Methanol-Wasser).

Как это работало?

Пилот, уходя от погони или заходя в атаку, давил рычаг газа «до упора», в режим форсажа (War Emergency Power). В этот момент в цилиндры начинала впрыскиваться смесь воды и метанола (спирта).

Вода мгновенно испарялась, забирая дикое количество тепла. Температура в камере сгорания падала, детонация исчезала.
Метанол работал как антифриз (чтобы вода не замёрзла на высоте) и как дополнительное топливо.

Это позволяло кратковременно поднять давление наддува и мощность на 15–20%. Для пилота это была разница между жизнью и смертью.

Глава 2: Физика чуда. Химический интеркулер

Почему именно вода? Почему не бензин? Тут в дело вступает физика, а точнее — удельная теплота парообразования.

Знаете, почему мы потеем в жару? Когда пот (вода) испаряется с кожи, он забирает тепло тела. Вода — чемпион по теплоёмкости. Чтобы испарить грамм воды, нужно затратить в разы больше энергии, чем чтобы испарить грамм бензина.

Когда форсунка распыляет мельчайший туман воды во впускной коллектор:

Капли мгновенно испаряются, превращаясь в пар.
Они отбирают тепло у сжатого горячего воздуха. Температура заряда падает на 20–30 градусов!
Холодный воздух плотнее -> в цилиндр влезает больше кислорода.
Холодная смесь горит стабильно, без детонации. Это позволяет «накрутить» угол зажигания и поднять давление наддува.

По сути, впрыск воды — это сверхэффективный химический интеркулер, который работает прямо внутри цилиндра.

Глава 3: Попытки на гражданке. Oldsmobile Jetfire

После войны технология спустилась с небес на землю. В 1962 году General Motors выпустили Oldsmobile Jetfire. Это была первая в мире серийная машина с турбонаддувом! И у неё была степень сжатия 10.25:1 — невероятно высокая для турбомотора тех лет. Без детонации он работать не мог.

Решение? Бак с «Turbo Rocket Fluid» под капотом. Это была смесь дистиллированной воды, спирта и ингибитора коррозии. Система работала, машина ехала. Но… человеческий фактор всё сгубил.

Водители забывали доливать эту «ракетную жидкость». А когда она кончалась, специальный клапан отключал турбину, и мощный спорткар превращался в овощ. Люди бесились, жаловались, и GM свернули проект, посчитав его слишком сложным для «среднего ума».

Глава 4: Реинкарнация. BMW M4 GTS

Казалось, тема умерла и осталась только в мире стритрейсеров. Но в 2016 году BMW шокировала всех, выпустив лимитированную M4 GTS с заводской системой впрыска воды от Bosch.

У неё в багажнике, под полом, стоит 5-литровый бак для дистиллированной воды. Насос качает её под давлением 10 бар, и три форсунки распыляют её во впускной коллектор.

Результат?

Температура на впуске упала.
Удалось поднять давление наддува.
Мощность выросла с 431 до 500 л.с.
И, что удивительно, снизилась тепловая нагрузка на сам мотор.

Бака воды хватает примерно на бак бензина при активной езде по треку. Если вода кончается — «мозги» просто откатывают углы зажигания и снижают мощность. Никаких поломок, просто машина становится чуть медленнее.

Глава 5: Мои мысли. Почему мы не заливаем воду на заправках?

Знаете, когда я смотрю на эту технологию, у меня двоякое чувство. С инженерной точки зрения — это шедевр. Просто, эффективно, изящно. Но с бытовой…

Представьте: вам нужно следить за уровнем масла, антифриза, омывайки, AdBlue (для дизелей), а теперь ещё и дистиллированную воду доливать? Причём именно дистиллированную!

Мне кажется, впрыск воды так и останется нишевой историей для тех, кто борется за каждую лошадиную силу. Для спорта, для рекордов — да. Для поездки в «Ашан» — слишком много хлопот. Но сама мысль о том, что вода может быть не врагом, а лучшим другом огня в моторе, — восхищает.

А ТЕПЕРЬ — ВЫБОР ЗА ВАМИ!

Водная тема раскрыта, но в мире моторов ещё полно загадок. О чём копаем на следующей неделе?

Десмодромный привод Ducati: Как итальянцы заставили клапаны работать без пружин? Зачем нужен механизм, который принудительно открывает и так же принудительно закрывает клапан?
Сухой картер (Dry Sump): Почему у Porsche и Ferrari нет масляного щупа и поддона? Разбираем систему смазки, которая плевать хотела на гравитацию и перегрузки.
Выхлоп, который звучит: H-pipe, X-pipe, резонаторы Гельмгольца. Как инженеры настраивают звук выхлопа, чтобы он звучал как музыка, а не как перфоратор?