سیستم تزریق آب سال هاست در صنعت هواپیماسازی رواج داشته و در موتورهای نوع جت جنگی به کار می رود. در جنگ جهانی دوم، هواپیماهای آلمانی با استفاده از پیشرانه های ب ام و و دایملر توانستند سریع تر پرواز کنند و به ارتفاع بالاتری بروند. پیشرانه هایی که در کنار فناوری های مختلف، از سیستم تزریق آب و اتانول بهره می بردند. هر چند آلمان ها در جنگ جهانی دوم شکست خوردند، اما این ایده به سرعت در سایر کشورها نیز اشاعه یافت و به آرامی از هوا به زمین رسید تا خودروها نیز از مزایای آن در دستیابی به قدرت های بالا بهره مند شوند. سال ها بعد با توجه به پیشرفت فناوری های ساخت انژکتورهای تزریق آب، این سیستم بر روی خودروهای مسابقه ای فرمول 1 نصب شد که بازده ایده آلی ارائه می داد و هزینه بالای این سیستم تنها عیب آن بود.
تئوری کار سیستم تزریق آب به موتور خودرو
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 سیستم تزریق آب به موتور خودرو
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.
اهداف استفاده از سیستم تزریق آب در موتور خودرو
با توجه به رشد روزافزون فناوری های نوین در صنعت جهانی خودرو، رقبای همیشگی این صنعت نظیر بی ام دبلیو، بنز، بوش، تویوتا و... نیز در ارتقای سیستم های خود از تلاش شبانه روزی غافل نیستند. در این میان سیستم های تقویت نیروی موتور نیز از این قاعده مستثنی نیستند.
خنک کاری موتور
هدف اصلی استفاده از سیستم تزریق آب، کاهش دمای موتور است. این کار از طریق اسپری شدن آب به داخل سیلندر انجام می شود ولی این منبع این آب کجاست؟ آب مورد استفاده در ب ام و M4 GTS از مخزن ۵۰ لیتری که در بخش بار قرار دارد تأمین می شود. معجزه ب ام و اینجا رخ می دهد که با استفاده از سیستم تزریق تا ۵۰ اسب بخار به توان خودرو اضافه می شود.
فقط در دور موتور بالا
ب ام و با استفاده از کاهش دمای موتور از طریق اسپری آب و هوای چگال تر و تزریق هوای بیشتر با استفاده از توربوشارژر توانسته است به رقم ۵۰ اسب بخار بیشتر دست یابد. درنتیجه نسخه GTS از نسخه استاندارد M4 تقریباً ۵۰ یا به طور دقیق ۴۹ اسب بخار توان بیشتری دارد. یکی دیگر از فواید بهره گیری از آب در موتور این است که بخش های گوناگون در دمای کمتری کار می کنند و میزان آسیب رسیدن به آنها هم کمتر خواهد شد. گفتنی است که اسپری آب تنها در دور موتورهای بالا و در حدود ۵۰۰۰ دور در دقیقه رخ می دهد و برای شرایط رانندگی عادی این سیستم وارد مدار نخواهد شد.
خالی شدن مخزن
آب موجود در مخزن درنهایت خالی خواهد شد و درصورتی که مخزن فاقد آب باشد، ۵۰ اسب بخار اضافی را نخواهید داشت تا زمانی که مجدداً مخزن را از آب پرکنید. پیش ازاین هم از سیستم ذکرشده به طور دست ساز بر روی بعضی از خودروها استفاده شده بود ولی ب ام و برای اولین بار به طور کاملاً فابریک این سیستم را برای محصول خود قرارداد. ولی اگر در مخزن به جای آب، الکل ریخته شود چه خواهد شد؟ این مورد را باید به رانندگان سپرد و منتظر ماند آیا کسی جرئت انجام چنین کاری را دارد یا خیر؟
آشنایی با سیستم تزریق سوخت مستقیم یا GDI
