רקע:
...סופה. שלב די גבוה באבולוציה של הג'יפ, לסופה ולאחיה מבית ג'יפ- הרנגלר YJ והצ'רוקי XJ- מנוע שישה צילינדרים טורי, בנפח 4.0 ליטר. המנוע, לדעת רבים, הוא החלק המוצלח ביותר בסופה, עם הספק מוצהר של 180 כ"ס ומומנט של 305 ניוטון-מטר. אז למה לשפר?
נתחיל בזה שמומנט גבוה זה טוב, וברכב שמיועד לנסיעת שטח, אנחנו רוצים את שיאו בסל"ד נמוך. זה ייתן לנו מספיק כוח לשמור על רצף תנועה במהירות מאד נמוכה, בלי להאיץ בשביל להעלות את הסל"ד. הבעיה במנוע הסופה, היא קבלת שיא המומנט ב2950 סל"ד (לפי נתוני היצרן). זה סל"ד גבוה. מאד. רוב המומנט (בערך 95%) מתקבל כבר בסל"ד יותר נמוך, בסביבות ה2500 סל"ד. זה אולי יותר נמוך, אבל עדיין לא מספיק בשביל לעלות עליה רצופת מכשולים ב.. נגיד...1500 סל"ד...? (מי אמר CJ?) זו הדרישה הראשונה- תוספת מומנט בסל"ד נמוך.
הבעיה השניה- כוח. אני יודע ש180 כ"ס זה הרבה. מי צריך יותר?? אז זהו. בסופה סטנדרטית, עם צמיגים "31, באמת לא צריך יותר בשביל נסיעה רגילה ובלי להתחרות באף אחד. אבל כשמגדילים את הגלגלים, צריכים יותר כוח. ואם גם מתחרים... אז אפשר עוד קצת הספק, בבקשה? זו הדרישה השניה- תוספת הספק בסל"ד גבוה. וכיוון שהספק הוא מומנט כפולסל"ד ( כפול עוד קבוע ) , אז ברור שהעלאת המומנט בסל"ד מסויים תעלה גם את ההספק באותה נקודה.
בשנים האחרונות קיימים על המדף הרבה שיפורים למנוע, החל בשינויי מבנה של ממש (כמו גל זיזים חם) וכלה בשינויים קלילים של רבע שעה עבודה על המדרכה (פילטר פתוח, חוטי הצתה משופרים וכו'). המוצרים השונים מבטיחים שיפור בביצועי המנוע, בתחומים שונים (צריכת דלק, הספק, מומנט ועוד..). אני לרוב לא מאמין בתועלת שיש במוצרים האלו, לעומת ההשקעה בהם. הסיבה פשוטה- יצרני המנועים, על מחלקות הפיתוח שלהם, משקיעים המון זמן וכסף בשביל לייצר מנוע שיהיה חזק, גמיש חסכוני ואמין, אבל שלא יעלה יותר מדי. בקיצור- פשרה אחת גדולה. אם קיים פתרון שמשפר את הביצועים ומשתלם כלכלית, המנוע היה יוצא עם הפתרון הזה מהמפעל. במציאות רוב המוצרים שמבטיחים שיפור במקום אחד, פוגעים במקום אחר או עולים יותר מדי, או גם וגם, ולכן נשארים כשיפורי Aftermarket למנוע ולא נכנסים לקו הייצור. למרות זאת, קיימים מוצרים לגביהם נטען שאינם יקרים מדי, ומשפרים תחום ספציפי בביצועי המנוע בפגיעה מינימלית במקום אחר. שני המוצרים שנבדקים במאמר אותו אתם קוראים שייכים לקבוצה הזו.
רוב יצרני השיפורים לא מציגים מה השיפור הצפוי באופן כמותי, כיוון שיש שוני בין מנוע למנוע, או בגלל שלא רוצים להתחייב ועוד מליון תירוצים. אבל היום, אפילו מסטיקים ואבקת כביסה מוכרים לנו עם גרפים ועניינים, אז אני לא מוכן לקבל מוצרים טכנולוגיים בלי הוכחות. אז נמצא הוכחות בעצמנו- יש או אין שיפור?
המוצרים:
שני המוצרים הם חלק ממערכת יניקת האוויר במנוע- בית מצערת משופר ומתאם הליקלי לבית מצערת
בית מצערת משופר- בבית המצערת הסטנדרטי קיים קונוס פנימי, המגביל את זרימת האוויר למנוע. בית המצערת המשופר חרוט לקוטר פנימי אחיד, ללא קונוס, של 62 מ"מ- מלמעלה עד למטה. בנוסף, שונה זווית להבי הפרפר מהזווית המקורית. שינויים אלה מאפשרים לספיקת אוויר גדולה יותר להיכנס למנוע, כאשר המצערת נפתחת. הטענה היא כי בצורה כזו תגובת המצערת תשתפר, המנוע יטפס בסל"ד מהר וטוב יותר, ובסל"ד גבוה (בו יניקת האוויר גדולה במיוחד) יהיה שיפור בהספק. את הטענה הזו נבדוק.
 מתאם הליקלי לבית מצערת- ידוע גם כThrottle Body Spacer או TBS- תוספת בין בית המצערת לסעפת היניקה. מסחרר את האוויר לפני כניסתו לסעפת, ועל ידי כך, מסדר את מולקולות האוויר- גדולות בחוץ, קטנות בפנים, כל המולקולות באותו כיוון- ומכין אותם להתערבבות טובה יותר עם הדלק המרוסס בתא השריפה (בקטלוגים יכתבו על "אטומיזציה משופרת של האוויר"). הטענה היא שכך מושגת עקומת מומנט שטוחה יותר- יותר מומנט בסל"ד נמוך, וגם נצילות טובה יותר של המנוע- וצריכת דלק קטנה יותר. גם את הטענות האלה נבדוק. בעולם יש וויכוח די גדול לגבי היעילות של TBS, במיוחד למנועי MPI (למנועי קרבורטור וTBI הTBS יעיל יותר כיוון שמסתחררת בו תערובת ולא רק אוויר), ובמיוחד למנועים עם סעפות יניקה ארוכות.
מי זה לרדו? לא רק שם של ג'יפ, אלא גם אמיר ענבל, שמייצר את שני המוצרים שבדקנו (ואחרים). כמובן, קיימים מוצרים דומים של יצרנים אחרים, אבל אלו תוצרת כחול-לבן - חשוב!
שיטת הבדיקה:
לצורך הבדיקה נידב SHAY5GUR ג'יפ סופה סטנדרטי, שנת ייצור 1996, ללא חיישן חמצן במנוע, עם הרבה אבק בפילטר ("זה מסנן יותר טוב..."), חיישנים מלוכלכים ובאופן כללי- מטופל, אבל בצורה מינימלית. מצאנו דינמומטר שילדה לבצע עליו את הבדיקה, כולל מפעיל מיומן (תודה, אביב), ובדקנו הספק ומומנט בשתי סדרות בדיקות, ארבע הרצות דינמומטר בכל סדרה.
דינמומטר שילדה הוא מכשיר המודד הספק בגלגלי הרכב. ההספק נמדד על ידי גלילים אותם גלגלי הרכב מסובבים, אחד הגלילים מעמיס את הדינמומטר עצמו. לצורך מדידת ביצועי מנוע, קובעים הילוך בוא תבוצע הבדיקה (שואפים שזה יהיה הילוך ישיר- רביעי בד"כ) ומהירות מינימלית בו היא תבוצע. המהירות המינימלית נקבעת לפי הסל"ד בו רוצים להתחיל את הבדיקה (רצוי- סל"ד סרק ועוד קצת). המפעיל מאיץ את הרכב על גבי הגלילים עד למהירות ההתחלתית, כך שכאשר יגיע אליה, יהיה בהילוך שנקבע ועם דוושת הגז לחוצה עד הסוף. מכאן, נמדד ההספק בגלגלים. ההספק בגלגלים הוא ההספק שיוצא מהמנוע, פחות כל ההספקים המבוזבזים בדרך על מערכת ההנעה. כאשר מגיעים לסל"ד מירבי, לוחץ המפעיל על המצמד, ומכאן הרכב מתחיל בהאטה. בזמן ההאטה נמדד ההספק בגלגלים. הספק זה, כאשר המצמד לחוץ, הוא סך כל ההספקים המבוזבזים מהמנוע ועד הגלגלים. לאחר האטת הרכב מתחת למהירות המינימלית, מסתיימת הבדיקה, והמחשב מוסיף בכל טווח הבדיקה את ההספק המבוזבז להספק הנמדד בגלגלים- זה הספק המנוע.
מתוך ההספק מחושב המומנט בכל סל"ד (הספק= מומנט X סל"ד X מספר קבוע), ומופקים גרפים. הגרפים הם החומר הגולמי, ובהם היתה יכולה הכתבה להסתכם בעצם. כל שמונה הגרפים מופיעים בהמשך לעיונם של הקפדנים.
סדרה ראשונה - עם פילטר אוויר (סתום למדי), בוצעו 4 הבדיקות הבאות, בהילוך שלישי החל מ50 קמ"ש (בערך 2000 סל"ד):
בדיקה #1- בדיקת ייחוס- בית מצערת משופר אמריקאי הלקוח מגרסה ישנה של מנוע L4.0.
בדיקה #2- בית מצערת משופר אמריקאי וTBS של לרדו.
בדיקה #3- בית מצערת משופר של לרדו וTBS של לרדו.
בדיקה #4- בית מצערת משופר של לרדו.
סדרה שניה- ללא פילטר אוויר, ועם חיישנים נקיים, בוצעו 4 הבדיקות הבאות, בהילוך רביעי החל מ30 קמ"ש (בערך 1000 סל"ד) ונמדדו 4 גזים:
בדיקה A- בדיקת ייחוס- בית מצערת סטנדרטי
בדיקה B- בית מצערת סטנדרטי וTBS של לרדו
בדיקה C- בית מצערת משופר של לרדו וTBS של לרדו
בדיקה D- בית מצערת משופר של לרדו
זמן החלפת בית מצערת או הרכבת TBS הוא דקות ספורות, בכלים סטנדרטיים. הרכבת כל הערכה (כולל תמך חדש לכבל מצערת) תארך עד חצי שעה.
התוצאות
ריכזנו את התוצאות המעניינות בטבלה:
- שיא מומנט והסל"ד בו הושג.
- שיא הספק והסל"ד בו הושג. זה הנתון שאמור להשתפר עם החלפת בית המצערת למשופר;
- תחום עבודה- ההפרש בסל"ד בין הסל"ד בו התקבל שיא המומנט לסל"ד בו התקבל שיא הספק ("גמישות המנוע").
- תחום מומנט יעיל- תחום הסל"ד בו מתקבל מומנט של יותר מ95% משיא המומנט המקורי. במקרה שלנו, בדקתי מה התחום בו יש לרשותנו 220Nm לפחות. אני מוצא את הנתון הזה יותר מעניין מאשר הסל"ד בו הושג שיא המומנט, כיוון שההבדל בין 220Nm ל230Nm כמעט ואינו מורגש, אבל התחום בו יש לרשותנו 220Nm לפחות, הוא משמעותי. חשוב לשים לב לצורת הגרף שהיא כמעט שטוחה- ולכן השיא פחות חשוב. מטרת הבדיקה היא לראות אם תחום זה גדל מהוספת TBS;
- 4 גזים- המעניינים ביניהם CO, HC ולמדא (לא אחד מהגזים, אבל נמדד איתם). למדא נותן לנו את התערובת במנוע- ענייה (למדא גדול) או עשירה (למדא קטן)? פעולה חסכונית במיוחד אבל בלי כוח (למדא גדול מ1.5) או חסכונית עם כוח סביר (למדא בין 1 ל 1.5)? חשוב לזכור שבמנוע אין חיישן חמצן, לכן הוא תמיד עובד עם תערובת ענייה (למדא גדול מ 1) ולא יגיע לנקודת העבודה הסטוכיומטרית (למדא=1). CO אומר לנו כמה המנוע יעיל (פליטת CO היא תוצאה של בעירה לא מושלמת), וHC הוא, למעשה הדלק הלא שרוף. בהנחה הזו, מעניין אם השיפורים משפרים את למדא, האם CO וHC ירדו, ובאופן כללי- האם יש שיפור בצריכת הדלק?
|
תצורה
|
CO2
%v
|
HC
ppmv
|
O2
%v
|
CO
%v
|
λ
|
תחום יעיל- לפחות 220Nm (תחום)
|
תחום עבודה [סל"ד]
|
הספק [כ"ס] (סל"ד)
|
מומנט [Nm] (סל"ד)
|
|
|
בית מצערת משופר אמריקאי
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2400-3900
(1500)
|
2360
|
139.4 (4910)
100%
|
228 (2550)
100%
|
#1
|
|
בית מצערת משופר אמריקאי + TBS
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1850-4200
(2350)
|
2860
|
140 (4800)
+0%
|
237 (1940)
+3%
|
#2
|
|
בית מצערת לרדו + TBS
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1850-3900
(2050)
|
2870
|
140 (4810)
+0%
|
242 (1940)
+6%
|
#3
|
|
בית מצערת לרדו
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2000-4500
(2500)
|
2240
|
144.1 (4790)
+3%
|
235 (2550)
+3%
|
#4
|
|
מנוע רגיל ללא פילטר אויר
|
14.4
|
78
|
8.93
|
1.12
|
1.53
|
2000-4500
(2500)
|
1350
|
144.8 (4920)
100%
|
232 (3570)
100%
|
A
|
|
TBS
|
14.5
|
82
|
8.75
|
1.05
|
1.36
|
1800-4200
(2400)
|
2760
|
140 (4900)
-4%
|
229 (2140)
-2%
|
B
|
|
בית מצערת לרדו + TBS
|
14.5
|
92
|
8.54
|
1.03
|
1.35
|
1500-4500
(3000)
|
2610
|
151.6 (4770)
+4%
|
248 (2160)
+6%
|
C
|
|
בית מצערת לרדו
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1800-4200
(2400)
|
2770
|
143.4 (4930)
-1%
|
229 (2160)
-2%
|
D
|
|
נתוני יצרן למנוע סופה
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
180 (4750)
|
305 (2950)
|
|
גרפים גולמיים:
מקרא לגרפים: ציר הX הוא מהירות סיבוב המנוע, בסיבובים לדקה. ציר Y מראה משמאל הספק, בקילואט ( כוח סוס אחד שווה 0.75 קילוואט). מימין, המומנט, בניוטון-מטר. הקו הכחול מציג את ההספק בגלגל כפונקציה של סל"ד, הקו הורוד מציג את ההספק המנורמל (מתוקן ע"י המחשב, ראה הסבר למעלה) כפונקציה של סל"ד, הקו הכתום מציג את המומנט כפונקציה של סל"ד. כאשר משווים בין הגרפים יש לשים לב לסקאלות - לא כולן זהות! לצערנו לא התאפשר לנו לקבל את הנתונים הגולמיים שהיו מאפשרים לנו להלביש גרפים אחד על השני, ולכן על הקורא לרפרף מגרף לגרף...
גרף #1 (מנוע עם פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר אמריקאי):
גרף #2 (מנוע עם פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר אמריקאי + TBS לרדו):
גרף #3 (מנוע עם פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר לרדו + TBS לרדו):
גרף #4 (מנוע עם פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר לרדו):
גרף A (מנוע ללא פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת סטנדרטי):
גרף B (מנוע ללא פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת סטנדרטי + TBS לרדו):
גרף C (מנוע ללא פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר לרדו + TBS לרדו):
גרף D (מנוע ללא פילטר אוויר, ללא חיישן חמצן, בית מצערת משופר לרדו):
מסקנות:
התקנת בית מצערת משופר וTBS גם יחד משפרת את ביצועי המנוע בכל תחום הסל"ד. בבדיקת הגזים יש ירידה בCO (שריפה יותר יעילה) ושיפור בלמדא (תערובת עדיין ענייה מדי, אבל בתחום היעיל), ירידה בחמצן (בגלל העשרת התערובת) אבל עליה בHC (דלק לא שרוף) (המנוע בחוג פתוח, ולא צפוי להיות בנקודת העבודה שלו בכל מקרה).
התקנת TBS עם פילטר ובית מצערת משופר אמריקאי/ משופר לרדו נותנת כוח זמין החל מסל"ד נמוך יותר מאשר ללא TBS. השיפור המשמעותי ביותר הוא בין בדיקה #1 ל#2, שם רואים "יישור" ממשי של העקומה- עליה במומנט בטורים הנמוכים.
התקנת TBS לחוד או בית מצערת משופר לחוד נותנת שיפור קטן מאד.
השיפור בהתקנת TBS בלבד, עם בית מצערת סטנדרטי, ובמנוע העובד בחוג פתוח (ללא חיישן חמצן), נראה בעיקר בגזים- CO נמוך ב5%- ניצול יותר טוב של הדלק ושריפה יעילה יותר, למרות עליה של כ5% בדלק שלא נשרף (HC), יחד עם ירידה בלמדא מתחום של תערובת ענייה מדי (1.53) לתחום של תערובת ענייה ופעולה יעילה (1.36). כל זה בלי עליה משמעותית בCO2. המשמעות- עם העשרת התערובת נוסף דלק לתהליך, אבל לא כולו נשרף.
בית מצערת משופר בלבד ניכר רק כאשר הפילטר מורכב (רואים הבדל בים בתי המצערת המשופרים השונים). כאשר המנוע חופשי לנשום כרצונו ללא הפרעת הפילטר, אין שיפור כתוצאה מהתקנת בית המצערת המשופר.
הרחבת התחום היעיל- בכל מקרה, התקנת TBS או בית מצערת משופר, או שניהם יחד, מגדילה את התחום היעיל של המנוע. בבדיקות עם הפילטר, התחום היעיל מתחיל בערך ב2000 סל"ד במקום ב2400 סל"ד ללא השיפורים (הבדיקה התחילה רק מ2000 במקרה הזה, כך שיכול להיות שהתחום רחב יותר, אבל לא נראה בבדיקה). בבדיקה ללא הפילטר, התחום היעיל כמעט ולא גדל.
הערה- עבודה בחוג סגור- ברור מהתוצאות ומהגזים שהרכבת חיישן חמצן (וקבלת למדא=1) תשפר משמעותית את פעולת המנוע, כיוון שיש הרבה מה לשפר. אני מעריך שהתקנת השיפורים על מנוע עם חיישן חמצן תתבטא בצורה משמעותית יותר על הדינמומטר, כיוון שהמנוע יגיב על ה'הפרעות' שהשיפורים יוצרים בהזרקה מתאימה ומדוייקת, דבר שייתן יותר כוח, בלי לבזבז דלק.
שורה תחתונה- שווה את הכסף?
אם המטרה היא יותר כוח בכל התחום- בית מצערת משופר וTBS יעשו את העבודה. העלות המשולבת לא קטנה, 1750 ₪. אם המטרה היא יותר כוח בסל"ד נמוך בלבד- ההוצאה על TBS לא גדולה- משהו כמו 500 ₪, ותמורתם מקבלים שיפור- קל אמנם, אבל מורגש. אני מעריך שהשיפור יהיה מורגש יותר על מנוע עם חיישן חמצן, ואת זה מישהו אחר יצטרך לבדוק.
תודות ל: אביב, shay5gur, דן.
|
מבחן מוצר - REAPER לסופה
