Ubrizgavanje vode u motor – zašto i kako?

0
2736

Motori u čije cilindre dospije voda obično završavaju na generalnom servisu ili na otpadu. Tekućina se ne da stlačiti pa ošteti ventile, klip, klipnjaču itd (njem. Wasserschlag, eng. hydrolocking). Sekundarni problem je i korozija. No, kada se voda rasprši kao i gorivo, u obliku sitnih kapljica (aerosol), možemo dobiti povoljniji rad motora.

Na tom principu funkcioniraju sustavi ubrizgavanja vode u smjesu goriva i zraka, ili pak direktno u cilindar. Točnije, uglavnom se ubrizgava smjesa vode, alkohola (često metanol, služi primarno kao antifriz) i ulja za podmazivanje i antikorozivni efekt (ili za trkaće automobile, često samo metanola, što može biti opasno jer metanol gori svjetloplavim plamenom teže vidljivim po danu). Razlog za korištenje ovog rješenja možemo opisati kroz dva parametra:
1. Hladimo smjesu pa je gušća, tj. bogatija kisikom po jedinici volumena. Naravno, voda tada čini dio smjese, ali toplina s motora prelazi na vodu i ona isparavanjem hladi smjesu, što je ukupno povoljni efekt.
2. Hladimo lokalne regije elemenata motora koji mogu postati dovoljno vrući da uzrokuju paljenje smjese na krivom mjestu, u krivo vrijeme. Tako se omogućuje rad s višim kompresijskim omjerima ili višim tlakovima prednabijanja, a zato se sustav zove još i sustav anti-detonantnog ubrizgavanja.

Dodatna korist je povoljniji, čišći sastav ispušnih plinova jer niže vršne temperature znače manje NOx spojeva, a primjenom ovakvih sustava pojedini dijelovi motora ne zadržavaju toliko topline.

Sustave ubrizgavanja vode koristili su avioni još prije Drugog svjetskog rata, a nastavili su se koristiti i kasnije, i na klipnim i na mlaznim motorima. Oldsmobile Jetfire iz 1962., prvi putnički automobil s turbopunjačem (na tržištu se pojavio nešto prije turbo Corvaira od Chevroleta), koristio je ubrizgavanje vode (tekućina se u duhu ere zvala Turbo-Rocket Fluid). Još jedan rani automobilski primjer je Saab 99 Turbo S s kraja 1970ih, a kako se razvijala tehnologija prednabijanja, počeli su se koristiti intercooleri, dodatni hladnjaci za tlačeni zrak. Tako je ubrizgavanje vode izašlo iz cestovne uporabe jer intercooler ne zahtjeva posebne pokretne dijelove, rezervoare i resurs poput smjese vode, alkohola i ulja. Jedino područje za cestu u kojem se primjenjuje su sportski automobili; BMW je, uz Bosch, razvio novi sustav ubrizgavanja vode i predstavio ga 2015. u M4 GTS. Takvi sustavi i dalje imaju prednosti (u vidu mogućnosti kontrole parametara, smanjenja štetnih emisija, povećanja snage motora te smanjenja potrošnje), no u okvirima ostvarivanja nižih vrijednosti nekih ispušnih plinova, EGR sustavi (vraćanje ispuha ponovo u usis za motor) su popularnije rješenje i lakše primjenjivo i na motorima za obične putničke automobile.

Primjena kod dizelskih motora još se testira, jer kod dizela snižavanjem temperature izgaranja pada NOx sastav ispuha, ali raste broj krutih čestica (okvirno rečeno). Sustavi ubrizgavanja vode razvijaju se i dalje, a razvijaju se i sustavi skupljanja iz auta i okoline (npr. kondenzirane vode od klime, kišnica/rosa, kondenzat iz auspuha). No, s obzirom na sve više specijalizirane uvjete izgaranja u putničkim motorima poput stvaranja homogene ili lokalno bogate smjese, razvoj svakog sustava mora biti integriran s postojećim sustavima. Ipak, korištenje sustava ubrizgavanja vode možda će biti potrebno i u cestovnim automobilima kako bi se ispunili uvjeti za neke buduće norme o sastavu ispušnih plinova.