Motorlarda su enjeksiyon tasarlanmış ve değişim özelliklerine veya performansını artırmak ya da kullanılan bir tekniktir içten yanmalı motorda . Bu motorların tasarımının ilk günlerinden beri bilinen bu motor, özellikle II. Dünya Savaşı sırasında havacılıkta bir başarı dönemi yaşadı , ancak günümüzde nispeten az kullanılıyor.
İçten yanmalı motorlara su enjekte etme fikrine ilk sahip olan 1865 yılında Pierre Hugon'du , gaz motorunda, suyun "gazın yanmasını yavaşlatma emri" olduğu iddia edildi. Deneyci, termal göstergeli eğrileri kaydetti ve genişleme eğrisinin çok önemli ölçüde iyileştiğini gösterdi .
İkinci Dünya Savaşı sırasında , çok güçlü motorların bir süreliğine aşırı ısınmasını önlemek için birçok Alman , İngiliz ve Amerikan motoru su enjeksiyonu tekniğini kullandı; bu motorlar, Kullanımlar bölümünde aşağıda listelenmiştir .
Su, yakıtın bir kısmının yerini alır, bu da güç ve verimlilik kaybı pahasına genel tüketimi azaltır. Bu cihaz, çok yüksek sıcaklıkta çalışan motorlarda, ısı nedeniyle bozulmalarını önlemek için kullanıldı: su, yanmış gazlardan daha verimli bir soğuk kaynaktır. Bu, sıcaklık düzenlemesinin zor olabileceği büyük araçlarda (uçaklar, otobüsler vb.) yoğun kullanımını açıklıyordu.
Diğer bir ilke ise, yanma kısmındaki kütle akışını artırma etkisine sahip olan ve dolayısıyla kullanılabilir gücü artıran, ancak verimliliği olumsuz yönde etkileyen yakıt akışını değiştirmeden su eklemektir. Bu ilke, egzozdaki nitrojen oksit (NOx) oranını azaltmak için yüksek güçlü endüstriyel yanma türbinlerinde kullanılmıştır . Ancak enjeksiyondan önce demineralize edilmesi gereken suyun, eski enjeksiyon sistemlerinde kullanılan bu pahalı çözüm, yerini susuz daha az NOx üreten yanma sistemlerine ( Dry Low Nox (DLN)) hızla bıraktı .
Bugün, benzinli otomotiv motorlarında, özellikle egzoz gazlarının sıcaklığının turboşarj gibi bileşenlere zarar verebileceği yüksek devir / yüksek yük noktalarında yakıt enjeksiyonunun yerini almak için bir kez daha su enjeksiyonu düşünülüyor. geç yakıt enjeksiyonunu su enjeksiyonu ile değiştirerek, motorun fonksiyonel özellikleri üzerinde herhangi bir olumsuz etki olmaksızın yakıt tüketimi iyileştirilir.
Su enjeksiyonunun bir başka olumlu yönü de vuruntuyu azaltma yeteneğidir, bu da daha yüksek sıkıştırma oranlarına doğru hareket etmeyi ve dolayısıyla benzinli motorların termal verimliliğini artırmayı mümkün kılar. Bu açıdan su enjeksiyonu, egzoz gazı devridaimi gibi hava/yakıt karışımını seyreltmek için diğer sistemlerle rekabet halindedir. %10 EGR ile aynı etkiyi elde etmek için %40-50 su/yakıt oranının gerekli olduğu gösterilmiştir . Bununla birlikte, kontrol edilebilirlik (EGR'den farklı olarak, kapalı bir döngü değildir) ve yanma kararlılığı açısından su enjeksiyonunun avantajları, her ikisi de motorun farklı çalışma alanları için geçerli olan su enjeksiyonu ve EGR'yi birleştirmeyi mümkün kılar.
Farklı süreçler şunlardır:
İkinci durumda, buharlaşma enerjisi motordan doğrudan termal formda alınır. Kaynakta geri kazanılabilen güçlerin büyüklük sıraları (bir alternatörün tepe gücü 0,5 kW mertebesindedir , bu, içten yanmalı bir motorun ortalama 70 kW'ına kıyasla küçüktür ) ve özellikle kötü belgelenmiş toplam enerji bu değişikliklerin bakiyeleri, bu "iyileştirmelerin" büyük ölçüde sorgulanmaya açık olduğunu göstermektedir (örneğin, onaylanmış bir motor test tezgahında asla standartlaştırılmış testler). Aslında, enjekte edilen kimyasal enerji miktarı ile sözde "ölçülen" etkiler arasında tam bir uyumsuzluk vardır.
Suyun buharlaşması son derece enerji yoğundur (bu aynı zamanda yangın dumanını kontrol etmek için kullanılan indüklenmiş soğutma etkisidir ) - eğer su buharı yüksek bir kinetik enerjiye sahipse, ona geçmiştir.
Bilimsel olarak ve olası bir elektroliz işlemiyle ilgili olarak, işlem, elektroliz sırasında enjekte edilen enerjinin, ikincisinin veriminden ve alternatörün veriminden daha az olarak yanmadan geri kazanılmasını içerir. Akünün enerjisi bedava olmayıp motora bağlı ve enerji tüketen bir alternatörün kendisi tarafından üretildiği için "yılan kuyruğunu ısırır". Bu "buluş" bu nedenle bir aldatmacadır. Bir arabanın elektriğinin bedava olmadığı, ancak yanmanın kimyasal enerjisinin mekanik enerjiye ve daha sonra elektrik enerjisine maliyetli bir şekilde dönüştürülmesinden geldiği gerçeğinin çok sık göz ardı edilmesine dayanır. Pil bir tampon görevi gördüğünden, bu enerji dönüşümü hissedilmez, aksine gerçektir.
Suyun termolizi ile ilgili olarak, yalnızca yüksek sıcaklıklarda ve yalnızca oksitlenebilir bir reaktif (burada demir) varlığında mümkündür. Bir motorda gerçekleşirse, demirin demir okside (demirden çok daha az dirençli) dönüşmesi nedeniyle ikincisi hızla parçalanır.
Girişte buhar enjeksiyonu ile ilgili olarak 2008 yılı itibariyle (test tezgahı) ciddi bir çalışma yapılmamıştır. Pantone motoru durumunda, ciddi enstitüler tarafından yapılan ölçümlerin sonuçları ikna edici unsurlar sağlamadı . Jean Chambrin'in teknik olarak bir su-alkol karışımı motoru olan “su motoru” , iddia edilen enerji dengesinin saçmalığına dikkat çeken bilim adamları için şaşırtıcı olmayan bir şekilde unutulmaya yüz tutmuştur .
Egzoz gazlarına su buharının püskürtülmesi ve suyun karbonatlaşan kısmının motora yeniden enjekte edilmesi ile ilgili olarak, tescilli ticari marka Vulcano , motor performansını iyileştiren patentli bir sistem talep etmektedir. İşlem , suyun doğrudan motora enjekte edilmemesiyle Pantone motorundan farklıdır .
Alman şirketi MAN MARINE, 2012-2013'ten beri yüksek güçlü deniz motorları için bir Anti-NOx su enjeksiyon işlemi geliştiriyor. Sistem işlevseldir ve NOx'i azaltmada (-%70'e kadar) iyi sonuçlar verir, HAM ( Nemli Hava Motoru ) işlemidir.
Esas olarak askeri alanda kullanılan bir su-metanol karışımının bir motora enjeksiyonu, gücünü geçici olarak artırmayı mümkün kılar.
Bu teknik, belirli durumlarda ek güç sağlamak için II . Dünya Savaşı'ndan beri kullanılmaktadır :
Bu güç kazanımını elde etmek için yakıta yaklaşık %50 su ve %50 metanol karışımı eklenir :
İçten yanmalı motorlarda , karışım genellikle doğrudan yanma odasına veya karbüratöre enjekte edilir. Açık turboprop ve Turbojetler karışım reaktörün hava giriş akımı içine enjekte edilir.
Bu etkiyi elde etmeyi mümkün kılan karışım olduğu açıktır, su tek başına bunu başaramaz.
İkinci Dünya Savaşı sırasında :
Dünya Savaşı'ndan hemen sonra :
1960'larda / 1970'lerde:
Şu anda:
Su enjeksiyonu için genel olarak belirtilen avantajlar şunlardır:
karşılığında:
Sonuç olarak, bu teknik sadece belirli durumlarda sınırlı bir şekilde kullanıldı.
Bosch, geçtiğimiz günlerde “ Water Boost ” adı verilen bir sistemle , yakıt tüketiminde %13'lük bir azalmaya paralel olarak motor performansında %5'lik olası bir artış olduğunu gösterdi. FEV tarafından bu teknolojinin yeni çılgınlığını açıklayan benzer sonuçlar sunuldu.
Ancak su tankının demineralize su ile doldurulması, bu sistemlerin kullanıcılar tarafından benimsenmesinde ve kabul edilmesinde büyük bir sorun olarak görülmektedir.
Bu sorunu çözmek için aracın içinde farklı su kaynakları kullanılabilir:
Bu son seçenek, atmosferik koşullardan bağımsız olan tek seçenek olduğu için en umut verici görünüyor. Hacim olarak, tüketilen benzin litresi başına egzoz gazlarında yaklaşık 1 L su buharı vardır. İçindeEkim 2019, Hanon Systems ve FEV , " Su Hasat Sistemi " adı verilen gaz egzozundan su buharını yoğunlaştırmak ve toplamak için bir cihaz sayesinde kapalı bir döngüde çalışan bir su enjeksiyon sistemi ile donatılmış bir Audi TT Sport üssünde bir gösterici sundu . Testler, en elverişsiz koşullar altında, bu ekipmanın yeniden enjekte edilen su hacminin iki katından fazlasını toplayabildiğini göstermiştir. Toplanan sıvının kalitesi, herhangi bir önemli sorun ortaya çıkmadan (koku veya renk yok, pH nötre yakın) analiz edildi : böylece akış aşağı sistemlerde herhangi bir korozyon izi tespit edilmedi.
Charles Miriel, bir emülgatör sayesinde %85, %13 ve %2 oranlarında süspansiyon halinde tutulan bir dizel-su emülsiyonu icat etti. Bu yakıt 1990'larda Elf tarafından Aquazole adı altında pazarlandı ve testler bir otobüs filosu üzerinde yapıldı. Bu karışım NOx açısından bir iyileşme sağlıyor gibi görünüyorsa tüketim artar ve bu yakıt egzoz gazlarının sıcaklığını düşürdüğü için mevcut partikül filtreleri ile uyumlu değildir. Bir dava bu işletmeye son verdi.
Aquamist hala motor sporları motorlarında ve yüksek verimli turbo benzinli motor ekipmanlarında su enjeksiyon sistemleri üretmektedir.
Farklı cihazlar , 1974'te sunulan Pantone motoru veya Jean Chambrin'in su-alkollü motoru gibi fizik yasalarına göre tamamen açıklanamaz ilkelere göre, yakıtın bir kısmını suyla değiştirerek motorların çalışmasını iyileştirdiğini iddia ediyor . ve unutulmaya yüz tuttu.
Renault , 2005 yılında , diğer şeylerin yanı sıra, içten yanmalı motorun yanma odasına su enjeksiyonu ile ilgili bir patent başvurusunda bulundu (FR2895461-A1). Bu patent yalnızca NOx emisyonlarında ve yanmamış gazlarda azalma ve ayrıca vuruntuyu (anormal yanma) daha iyi kontrol etme iddiasındadır . Bazı komplo teorisi savunucularının öne sürdüklerinin aksine, patent “Gillier-Pantone sisteminden” önemli ölçüde farklıdır çünkü güçte kayda değer bir kazanç veya tüketimde azalma talep etmez: sadece daha iyi performanstan kaynaklanan hafif kazançlar iddia edilir.
Ancak, üretici tarafında yapılan araştırmalar durmuş gibi görünüyor ve söz konusu patent, başvuru tarihinden bu yana dokunulmadan kaldı.