آکواپلانینگ چیست و چه خطراتی دارد؟
می 24, 2018
فرای SP38، فقط یک عدد!
می 25, 2018
هوا را چگونه تیون کنیم؟!

نوشته: مهندس عرفان رأفتی

کارتست – تیونینگ همیشه به‌عنوان یکی از جذاب‌ترین شاخه‌های دنیای خودرو معرفی می‌شود. بااین‌حال به دلیل وجود منابع غیر معتبر و آزمایش‌های غیراستاندارد، نتایج کار معمولاً دقیق نیست و  ابهام دارد. عدم وجود علم در کنار تجربه با چاشنی یک کلاغ چهل کلاغ می‌شود، قوز بالاقوز!

در این سری مقالات قصد داریم که با دلایل علمی و معتبر، به بررسی چگونگی تقویت خودرو با زبان ساده و علمی بپردازیم. به امید اینکه دیگر شاهد گفته های بی‌اساس و منطق نباشیم.

بخش اول: تقویت هوای ورودی

با هوای ورودی شروع می‌کنیم. خودروها به دلیل داشتن پیشرانه درون‌سوز، وابستگی بسیار زیادی به هوای ورودی و اکسیژن موجود در آن دارند.

یک موتور درون‌سوز، با اشتعال سوخت در یک محفظه بسته (که به نام سیلندر می‌شناسیم)، پیستون را به پایین فشار می‌دهد. در ادامه این روند، حرکت خطی پیستون به حرکت دورانی میل‌لنگ تبدیل‌شده و حرکت دورانی، بعداز تبدیلات مختلف، به چرخ منتقل می‌شود.

بحث ما در سری اول “تیونینگ به زبان ساده” درباره “هوای واردشده به سیلندر” است، که باعث‌وبانی تمامی مراحل بعدی است.

معادله سوختن بنزین به شکل زیر است:

2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 +18H2O

این معادله به‌سادگی مشخص می‌کند که هرچقدر اکسیژن بیشتری موقع احتراق داشته باشیم، انفجار قوی‌تری داریم. البته نکته قابل‌توجه این است که هیچ‌وقت بازده انفجار 100 درصد نیست؛ اما می‌توان آن را بالا برد. افزودن اکسیژن بیشتر باعث بالا رفتن بازده انفجار می‌شود. خودروهای جدید با تکنولوژی‌های پیشرفته این امکان را به راننده می‌دهند تا برحسب نیاز خود، میزان قدرت موتور (درواقع میزان اکسیژن ورودی) را با پدال گاز کنترل کند. این تکنولوژی به نام VVT یا “زمان‌بندی متغیر بادامک‌ها” عمومیت‌یافته است. اما اگر قدرت بیشتر نیاز داشته باشیم چطور؟ افزایش جریان هوا، یک عنصر کلیدی برای مقابله با این مسئله است.

چگونه هوای بیشتری تزریق کنیم؟

افزایش جریان، یعنی هوا با سرعت و فشار بیشتر وارد محفظه احتراق شود؛ درنتیجه با سوخت بیشتری ترکیب‌شده و قدرت انفجار نهایی بیشتر می‌شود. جریان هوا را می‌توان با روش‌های مختلفی زیاد کرد. “هموار کردن مسیر ورود هوا” یک اصل کلی برای افزایش جریان هواست. جاده چالوس را تصور کنید! در فصل سفر به‌شدت شلوغ و کند است؛ ولی اگر همان جاده را به شکل یک اتوبان درست کنیم، دیگر مانعی (مثل پیچ‌های پشت سر هم) وجود ندارد که سرعت را کاهش دهد. این اتفاق برای مولکول‌های هوا هم رخ می‌دهد. زمانی که از یک مسیر پرپیچ‌وخم استفاده می‌کنیم، سرعت جریان هوا کم می‌شود.

توزیع سرعت جریان هوا در یک خم 90 درجه!

این افت سرعت با افزودن دستگاه‌های مکش قابل جبران است. برای مثال توربوشارژرها و سوپرشارژرها با مکش هوای بیشتر، این امکان را فراهم می‌کنند. در مقابل، کیت‌های مکش با اصلاح مسیر هوای ورودی، باعث راحت‌تر شدن مسیر ورود هوا به داخل موتور می‌شوند، هرچند بازده دو سیستم فوق را ندارد.

کیت مکش استاندارد همیشه یک راه حل ساده برای افزایش کارایی موتور است!

زمانی که خودرویی مجهز به توربو شارژر یا سوپرشارژر می‌شود چند مشکل به وجود می‌آید:به دلیل ورود حجم هوای خیلی بیشتر، انفجارهای بسیار قوی‌تر داریم. پس باید اجزای داخل موتور را تقویت کنیم تا درمقابل انفجار‌های قوی‌تر مقاومت داشته باشند. توربوشارژر و سوپرشارژر‌ها به دلیل مکش هوای بیشتر، توانایی استفاده از فیلتر هوای معمولی را ندارند. در این موارد، از فیلتر هوای اسپرت باقابلیت جریان بالاتر استفاده می‌شود.

بحث همیشگی! توربو یا سوپر شارژ!

هرچند بالا رفتن قدرت، باعث بهتر شدن عملکرد خودرو می‌شود. اما به یاد داشته باشید خودروها فقط از یک موتور و چهارچرخ تشکیل نشده‌اند.این مجموعه به‌هم‌پیوسته شامل قطعات زیادی است که ارتقای هرکدام از آن‌ها باعث استفاده مفید‌تر، از قدرت تولیدی می‌شود. در قسمت‌های بعدی این موضوع را بیشتر بررسی خواهیم کرد.

طبق قوانین ترمودینامیکی، زمانی که فشار یک گاز را بیشتر کنیم، دمای آن افزایش پیدا می‌کند. افزایش دما باعث افزایش حجم می‌شود. به زبان ساده، افزایش حجم براثر ایجاد فاصله بین مولکول‌ها اتفاق می‌افتد. نتیجه نهایی این است که به دلیل کاهش مولکول‌های موجود در یک حجم مشخص، اکسیژن موجود در آن حجم نیز کم می‌شود. پس قدرت انفجار مجدداً کم می‌شود!

برای رفع این مشکل، “سرد کردن هوای ورودی” به‌عنوان یک‌راه حل ساده و کم‌خطر می‌تواند مفید باشد.

زمانی که یک گاز سرد می‌شود، حجم آن کم می‌شود.اما به دلیل ورود مداوم هوای پرفشار (توسط سیستم‌های پرخوران)، این کاهش دما در فشارثابت روی می‌دهد و به دلیل فشارثابت، مولکول‌های بیشتری پشت سوپاپ هواداریم. پس به تمام مواد موردنیاز (فشار هوای بالا. خلوص اکسیژن زیاد و سرعت جریان سریع!) برای هوای پشت سوپاپ رسیدیم!

چگونه هوا را سردکنیم؟

اکثر خودروسازها برای سرد کردن هوا از اینترکولر استفاده می‌کنند. اینترکولر‌ها “رادیاتور هوا” هستند؛ مانند رادیاتور آب یا روغن که با عبور هوا از لا‌به‌لای پره‌ها خنک می‌شود. درون پره‌های آلومینیومی اینترکولر، هوا جریان دارد و هوای داخل مجموعه با هوای خارج مجموعه تبادل حرارتی دارد. به‌این‌ترتیب هوای سرد وارد محفظه احتراق می‌شود.

اینترکولر همیشه در خودروهای پرقدرت و کم‌حجم ظاهر می‌شود!

اما اگر فشار پشت سوپاپ شما زیاد است، برای شما برنامه ویژه‌ای تدارک دیده‌شده است! تزریق موادی که ظرفیت گرمایی بالایی دارند، می‌تواند برای سیستم‌های فشار بالا مناسب باشد.

“Water injection” یا “تزریق آب” به‌عنوان یک‌راه حل سریع و ساده، هوا را خنک و فشرده می‌کند. مجموعه Water injection، متشکل از یک مخزن، یک پمپ فشار بالا، چند لوله و تعدادی نازل است. این نازل‌ها وظیفه‌دارند آب موجود در مخزن را به ریزترین شکل ممکن تجزیه کنند(اصطلاحاً اتمایز کردن آب). تا جایی که آب، شکل رطوبت موجود در هوا را به خود بگیرد. آب به دلیل ظرفیت گرمایی بالا، به‌سختی تبخیر می‌شود. به همین دلیل، هوا تا حد زیادی خنک شده و خلوص اکسیژن در آن بالا می‌رود.

نازل اسپری کننده آب (سیستم واتر اینجکشن)

تنها مشکل این روش (که حتی جرمی کلارکسون را در تست ب ام و M4 GTS متعجب کرد) رسیدگی به مخزن آب است که باید مثل باک بنزین همیشه پر باشد! درشکل زیر (که مربوط به همان M4GTS است!) با توجه به رنگ هوای موجود میتوان فهمید که چرا ب‌ام‌و از سیستم واتر اینجکشن استفاده کرده است.

توزیع دمای ورودی در موتور M4 GTS

“Methanol Injection” یا تزریق متانول هم از روش‌هایی است که برای افزایش خلوص اکسیژن انجام می‌شود. در این روش، مانند تزریق آب، متانول به مجموعه تزریق‌شده و باعث می‌شود دمای هوا به‌سرعت کم شود. این روش هم، نیاز به پر کردن مجدد مخزن، با متانول دارد.

پایان؟ خیر… ادامه دارد!

زمانی که تمامی این اعمال انجام شد، بخش‌های دیگر خودرو هم نیاز به تقویت دارند، اما مهم‌ترین آن‌ها سیستم برق خودرو است!

ECU به‌عنوان واحد کنترل الکترونیکی موتور، دستورات مربوط به پاشش سوخت را صادر می‌کند. این دستورات بر مبنای اطلاعاتی زیادی صورت می‌گیرد؛ اما یکی از مهم‌ترین اطلاعات از سنسور اکسیژن گرفته می‌شود. زمانی که اکسیژن زیادی در دسترس باشد، سوخت بیشتری تزریق می‌شود و درنتیجه قدرت بیشتری داریم.

اما بحث راجع به تیونینگ است. در تیونینگ، قدرت بیشتر، از سوخت کمتر حاصل می‌شود. پسECU نیاز به برنامه‌ریزی مجدد دارد. این برنامه‌ریزی به  ECUاجازه می‌دهد مقدار کمتر سوخت، با مقدار بیشتر هوا مخلوط شود و بازدهی کل سیستم بالا برود. حتی در مواردی تعویض ECU انجام می‌گیرد که امکانات بیشتری در اختیار راننده می‌گذارد. امکاناتی مانند: لانچ کنترل و امکان برنامه‌ریزی برای تک‌تک عناصر موجود در مجموعه موتور و…

پس‌از انجام تمام این کارها، خودرو با تمام اشتها هوا را می‌خورد و با بالاترین راندمان کار میکند؛ اما بازهم می‌توانید راندمان بیشتری روی خودرو داشته باشید!

در قسمت های بعدی همراه کارتست باشید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تست خودرو