Hệ thống Water-methanol Injection là công nghệ phun hỗn hợp nước và methanol vào đường nạp hoặc buồng đốt, nhằm giảm nhiệt độ khí nạp và tăng hiệu suất động cơ. Nhờ đặc tính làm mát và chống kích nổ, hệ thống này không chỉ giúp động cơ vận hành mượt mà hơn mà còn nâng cao công suất, đặc biệt trên các xe hiệu suất cao và xe đua.
1. Hệ thống Water-methanol injection là gì?
Water-Methanol Injection (WMI) là công nghệ giúp hạ nhiệt khí nạp, ngăn chặn kích nổ (knock) và tăng công suất bằng cách phun hỗn hợp nước và methanol vào đường nạp hoặc buồng đốt của động cơ.
Hệ thống này đặc biệt hữu ích với động cơ tăng áp (turbocharged/supercharged) và động cơ có tỷ số nén cao.
Methanol là một loại hóa chất rượu được tạo thành từ một nguyên tử cacbon, một nguyên tử oxy và bốn nguyên tử hydro (CH3OH).
2. Cấu tạo
- Bình chứa nước-methanol – Chứa hỗn hợp WMI, dung tích tùy theo nhu cầu (thường từ 1-5L).
- Bơm áp suất cao – Cung cấp hỗn hợp đến vòi phun với áp suất 100-250 PSI.
- Vòi phun (Nozzle) – Phun sương hỗn hợp nước-methanol vào đường nạp để bay hơi nhanh hơn.
- Cảm biến & bộ điều khiển – Theo dõi áp suất tăng áp, RPM, nhiệt độ khí nạp để kích hoạt hệ thống đúng thời điểm.
- Ống dẫn & bộ lọc – Đảm bảo hỗn hợp được bơm đến vòi phun mà không bị tắc nghẽn.
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Water-methanol injection
Hệ thống WMI phun một lượng nhỏ hỗn hợp nước-methanol vào dòng khí nạp trước khi không khí đi vào buồng đốt. Khi bay hơi, hỗn hợp này làm hạ nhiệt khí nạp, giảm nguy cơ kích nổ, và cho phép động cơ chạy với áp suất tăng áp cao hơn hoặc góc đánh lửa sớm hơn mà không gây hư hại.
Nguyên lý hoạt động:
- Cảm biến đo áp suất nạp hoặc nhiệt độ khí nạp gửi tín hiệu đến bộ điều khiển WMI.
- Khi động cơ đạt điều kiện thích hợp (ví dụ: tăng áp cao, tải lớn), hệ thống kích hoạt bơm WMI để phun hỗn hợp nước-methanol vào đường nạp.
- Nước bay hơi, hấp thụ nhiệt từ khí nạp, làm giảm nhiệt độ từ 10-25°C hoặc hơn.
- Methanol hoạt động như nhiên liệu phụ, có chỉ số octane cao (~110), giúp đốt cháy mượt mà hơn, mạnh hơn.
- Động cơ có thể hoạt động ở công suất cao hơn mà không bị knock, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền.
Các loại xe hiện đại có cảm biến kích nổ (knock sensor) khá hiệu quả trong việc ngăn ngừa hiện tượng kích nổ bằng cách làm trễ thời điểm đánh lửa ngay khi phát hiện hiện tượng kích nổ, nhưng làm như vậy sẽ làm giảm đáng kể công suất đầu ra và hiệu suất nhiên liệu.
4. Lợi ích mang lại
Có một số lợi thế khi sử dụng hệ thống water/methanol. Vì chất lỏng hấp thụ năng lượng nhiệt từ không khí xung quanh nên nó làm giảm nhiệt độ nạp một cách hiệu quả.
Do nhiệt độ nạp thấp hơn, các xi-lanh nhận được nhiều oxy hơn trên một đơn vị thể tích. Điều này góp phần làm tăng mã lực và mô-men xoắn.
5. Nhược điểm
Rỉ sét: Nước được phun thành sương mù mịn khi được bơm vào đường ống nạp gây ra rỉ sét đường. Có thể tránh được điều này bằng cách thêm nhiều chất phụ gia khác nhau vào hỗn hợp nước/methanol.
6. Tỷ lệ pha chế hỗn hợp
| Tỷ lệ (%) | Ưu điểm | Nhược điểm |
| 100% nước | Làm mát khí nạp tốt nhất, hiệu quả chống kích nổ cao | Không bổ sung nhiên liệu, có thể làm giảm công suất |
| 50% nước – 50% methanol | Cân bằng giữa làm mát & tăng công suất, an toàn cho hầu hết động cơ | Cần hệ thống nhiên liệu thích hợp để tối ưu hóa hiệu suất |
| 30% nước – 70% methanol | Tăng công suất tối đa, hỗ trợ cháy mạnh hơn | Methanol dễ cháy, nguy cơ ăn mòn nếu không bảo dưỡng đúng cách |
Hỗn hợp nước/methanol cũng không khó để tạo ra. Bạn có thể tự pha theo nhiều cách khác nhau. Phương pháp tiêu chuẩn mà hầu hết mọi người sử dụng là pha trộn đơn giản 50/50 nhiên liệu methanol và nước cất.
Sự kết hợp 50/50 ngăn không cho methanol dễ cháy, cho phép nó được phân loại là nhiên liệu.
7. Nên phun hỗn hợp vào thời điểm nào của động cơ
Methanol sẽ cung cấp 50% công suất cực đại của hệ thống supercharger hoặc hệ thống turbo lớn. Nước/Methanol nên được phun vào hoặc gần thời điểm đạt công suất cực đại của supercharger hoặc turbo đạt tốc độ nhanh. Hầu hết các động cơ có thể chịu được một lượng hơi nước dư thừa nhất định trước khi giảm dần.
8. Vị trí lắp đặt điểm phun của hệ thống
Vị trí điển hình nhất để phun hỗn hợp nước/methanol là trên đoạn cong vào đường ống nạp. Đây là một trong những vị trí tốt nhất để phun hỗn hợp.
Hy vọng với bài viết trên, bạn đã có thể hiểu rõ về hệ thống Water-methanol Injection. Và đừng quên theo dõi website của VATC để tiếp tục đón đọc những bài viết về kiến thức ô tô cập nhất mới nhất nhé!
