تکنولوژی تزریق آب به پیشرانه چگونه عمل می کند؟ +تصاویر

پدال نیوز- آب یکی از سیالات بسیار مهم در موتورهای درون سوز است که امروزه با کنار رفتن تدریجی موتورهای هوا خنک در خودروها، می توان اهمیت آن را برای تمام پیشرانه های درون سوز در نظر گرفت.

به گزارش پایگاه خبری پدال نیوز ، اما کمپانی بوش آلمان قرار است تا از آب نه فقط برای خنک کردن موتور بلکه برای تولید بیشتر انرژی نیز استفاده کند. مساله ای که در نگاه اول یک تناقض محسوب می شود. اما راه و روش این کار چگونه است و ورود این مایع حیاتی به پیشرانه به چه شکل منجر به افزایش راندمان آن می شود؟

تئوری کار
به طور کلی می توان گفت که ورود رطوبت و بخار آب رقیق به درون سیلندرها تا حدودی می تواند منجر به کارکرد بهتر پیشرانه خودرو شود. این حالت را در شهرهای ساحلی کشورمان می توان تجربه کرد که البته ارتفاع کمتر از سطح دریا نیز در این میان بی تاثیر نیست. اما فراموش نکنیم که ورود بیش از حد رطوبت و بخار آب به درون سیلندرها می تواند نتیجه معکوسی نیز بدهد.

یکی از راه های افزایش قدرت تولیدی موتور خودرو، خنک کردن هرچه بیشتر هوای ورودی به سیلندرهاست. این کار در خودروهای مجهز به خنک کن میانی در دو قطعه اینترکولر یا افترکولر انجام می شود. با خنک تر شدن هوای ورودی به داخل سیلندرها، به علت افزایش تراکم هوا شاهد تعداد بیشتری از مولکول های اکسیژن خواهیم بود. این اتفاق به معنی افزایش بهسوزی مخلوط سوخت و هوا می شود که در نهایت باعث افزایش توان تولیدی نیز خواهد شد. این اتفاق را می توان در شارژرهای پیشرانه نیز دید که به شکل دیگری عمل می کنند اما هدف نهایی همان افزایش میزان مولکول های اکسیژن به کمک متراکم کردن حجم هوای ورودی به سیلندرها است. خنک شدن هوای ورودی به سیلندر ها یک امتیاز مثبت جانبی نیز دارد و آن هم دوری از بروز پدیده احتراق پیش از موعد است که مهم ترین عوامل موثر در این اتفاق، سوخت بی کیفیت، گرمای بیش از حد موتور، داغ بودن هوای ارسالی به سمت سیلندرها، تنظیم نبودن تایم پیشرانه و... است.

پس پاشش میزان کم و مشخصی از آب درون سیلندر می تواند هم سیلندرها را خنک کند، هم باعث تراکم بیشتر هوا شود و هم از پدیده knock یا همان ضربه که ناشی از احتراق پیش از موعد است، جلوگیری کند.

تئوری تکنولوژی

تکنولوژی تزریق آب به داخل موتور در حین سوخت و ساز یک تکنیک قدیمی بوده و در هواپیماهای جنگنده نیز کاربرد داشته است. امروزه این سیستم به نام واتر متانول نیز یافت می شود که محلول مورد استفاده در آن، ترکیبی از آب، متانول و روغن است. در واقع در این محلول، آب نقش خنک کننده را بازی می کند، الکل نیز در عین اینکه اجازه یخ زدن را به آب نمی دهد، به عنوان یک سوخت ثانویه نیز در موتور می سوزد و روغن موجود هم برای جلوگیری از خورندگی آب در محفظه و مسیر پاشش و همچنین جداره های سیلندر موتور است.

این سیستم از گذشته به صورت یک کیت قابل اضافه شدن به خودرو خصوصا برای انواعی که با توربوشارژ تقویت شده اند، موجود بود اما در سال های پیش، شرکت بوش با همکاری ب ام و و با نصب این تکنولوژی روی مدل M4 GTS برای اولین بار، این سیستم را به شکل تجاری و استاندارد روی یک خودرو تولیدی پیاده کرد.

در سیستم نصب شده بر روی ب ام و M4 GTS از سوی بوش چون هدف امکان استفاده به صورت راحت و با کمترین هزینه مد نظر بوده است، از آب مقطر استفاده می شود که البته امکان استفاده از آب معمولی نیز وجود دارد. البته گفته شده است که می توان از آب ایجاد شده در سیستم تهویه در هوای گرم نیز استفاده کرد که در خودرو گفته شده، این کار توسط راننده انجام می شود و مخزن آن نیز در صندوق عقب خودرو قرار دارد.

عملکرد سیستم
همان طور که گفته شد، هدف از این کار کاهش دمای داخل سیلندرهاست. این کار باعث می شود تا با خنک شدن داخل سیلندر و مخلوط هوا و سوخت، چگالی هوایی که در حال ورود به سیلندر است بالا رفته و سوخت و ساز بهتری داشته باشیم. ضمن اینکه اگر همراه با آب، متانول و روغن نیز وجود داشته باشد، هم در قدرت تولیدی موتور اثر مثبت خواهد داشت و هم جداره های سیلندر از داخل نیز روانکاری می شود که البته در تکنولوژی BOSCH هدف فقط استفاده از آب است. این اتفاق در پیشرانه های پرخوران شده با توربوشارژر که نیاز بالایی به وجود خنک کن هایی مثل اینترکولر یا افترکولر دارند، بسیار مثبت است و در واقع با کاهش دمایی که رخ می دهد، کمک بزرگی به عملکرد این خنک کن ها نیز خواهد شد. همه این موارد باعث افزایش قدرت تولیدی تا 5 درصد و کاهش گازهای گلخانه ای تا 4 درصد شده که صرفه جویی 13 درصدی در مصرف سوخت را نیز به همراه خواهد داشت. بد نیست بدانیم که رسیدن به این اعداد فقط با یک سیستم ساده ارزش و اهمیت بالایی دارد. ضمن اینکه با کمک این سیستم می توان ضریب تراکم را در پیشرانه ها تا حد بیشتری بالا برد که باز هم منجر به افزایش راندمان حرارتی پیشرانه خواهد شد.

در ابعاد تجاری، فقط از آب مقطر یا حتی آب معمولی استفاده می شود. این کار هزینه ای به راننده تحمیل نمی کند چرا که یک ظرف 5 لیتری برای سه هزار کیلومتر کارکرد موتور جوابگو خواهد بود

روش کارکرد سیستم تزریق آب شبیه به همان سیستم پاشش واترمتانول است. دود خروجی از اگزوز توربین توربوشارژر را به حرکت در می آورد. هوای فشرده شده در توربو شارژر درون اینترکولر یا افترکولر خنک می شود و در حین ورود به موتور با پاشش انژکتور آب، خنک تر می شود

پیشرانه های شش زمانه نیز یک طرح مفهومی هستند که بعد از خروج دود ناشی از احتراق سوخت و هوا، مقداری آب درون موتور پاشش می شود. این کار با انبساط ناگهانی آب هم به حرکت پیستون در یک مرحله دیگر کمک می کند و هم دمای داخل موتور را کاهش می دهد.