Snorkel. Powietrze kontra woda

Wcześniej czy później każdy kierowca terenówki musi podjąć decyzję o brodzeniu. Nie musi być to nawet przejazd przez rzekę, wystarczy zalana ulica. Niestety tylko nieliczne auta są w stanie fabrycznym gotowe do pokonywania głębszej wody, w przypadku pozostałych nieprzemyślane zanurzenie grozi poważnymi konsekwencjami.

Na początek kilka uwag dotyczących konsekwencji zbyt ambitnego pokonywania przeszkód wodnych. Agresywny wjazd nawet do płytkiej wody ma niekorzystny wpływ na wiele podzespołów: rozgrzane hamulce ulegają pokrzywieniu, a wentylator musi rozbić strumień wody, po rozpyleniu której mgiełka trafia do wszystkich miejsc pod maską. Sytuacja nie jest tak groźna, gdy jest to w miarę czysta woda, jeśli jednak mamy do czynienia z błotną emulsją, sprawa znacznie się pogarsza. Im większa głębokość lub szybkość jazdy, tym ryzyko uszkodzeń rośnie. Najpoważniejszym z nich jest uszkodzenie silnika w wyniku zassania wody wraz z powietrzem dolotowym. Punkt jego poboru najczęściej ulokowany jest w nadkolu, w pasie przednim albo w komorze silnikowej. Każde z tych miejsc ma swoje zalety, ale żadne z nich nie znajduje się na tyle wysoko, by zupełnie wyeliminować ryzyko zassania wody.

Filtr cyklonowy od spodu – widoczne łopatki zawirowujące pobierane powietrze

Wystarczy jedno głębsze miejsce i znika margines bezpieczeństwa, a dolot zasysa wodę. Skutki dostania się wody do wnętrza komór spalania mogą być bardzo poważne. Ponieważ ciecze są nieściśliwe, nie ulegają sprężaniu i wraz z ruchem tłoka do góry coś w cylindrze musi ulec uszkodzeniu.

Wlot w postaci grzybka

Aby uniknąć takich sytuacji, wlot powietrza dolotowego wyprowadza się maksymalnie daleko od miejsc, w których może znaleźć się woda. Nie można jednak przesadzić z oddaleniem przeszkadzającym zasysaniu. Trzeba też pamiętać o nieuniknionym oporze stawianym powietrzu każdym załamaniem i zwężeniem jego przepływu. Musi być to dokładnie przemyślane, zwłaszcza w przypadku pojazdów sportowych, dla których niedopuszczalne są jakiekolwiek straty mocy.

Wlot w postaci fajki

Gdzie?

Dla aut terenowych naturalnym miejscem poprowadzenia z komory silnika przewodu dolotowego jest słupek A. Pozwala to najkrótszą drogą osiągnąć najwyższy punkt auta, a przy tym nie komplikować konstrukcji. Dolot pojazdów wyczynowych nie zawsze musi sięgać najwyżej – liczą się minimalne straty z oporów przepływu.

Konstruktorzy w tunelu aerodynamicznym szukają więc miejsc, w których można wykorzystać zjawisko doładowania dynamicznego, zwiększającego stopień napełnienia silnika. Z tego samego powodu istotne jest też zasysanie chłodniejszego powietrza, bo nie z okolic rozgrzanej komory silnikowej. W użytkowych zastosowaniach także taki efekt ma swoje plusy, ale najbardziej liczy się ochrona przed wodą i zapyleniem – im wyżej nad drogą, tym powietrze czystsze. To właśnie dlatego na szczycie rury zasysającej montuje się proste kominki albo cięższe i droższe z cyklonowym filtrem wstępnym. Zasada działania tego filtra polega na wprawieniu powietrza w ruch wirowy, na kształt cyklonu, a następnie odseparowaniu zanieczyszczeń odwirowanych siłą odśrodkową.

Zanieczyszczenia te gromadzą się na dnie zbiornika, zazwyczaj o przeźroczystych ściankach, co ułatwia ocenę stopnia zapełnienia.

Gotowy zestaw do Land Rovera

Drugi, częściej spotykany rodzaj końcówki przypomina fajkę. Nie wykorzystuje ona wprawdzie zjawiska odwirowywania zanieczyszczeń, ale wstępnie separuje te większe kratką wlotową, a następnie ukształtowaniem wewnętrznym zapobiega przedostawaniu się dalej wody. Na tle tych rozwiązań spotykane niekiedy amatorskie wykonania, bez takich końcówek, zupełnie nie wykorzystują potencjału snorkela. Ich przeciwieństwem są zaawansowane technicznie projekty, które integrują kanał wysokiego poboru powietrza z konstrukcją ramoklatki. Dalszy przebieg drogi powietrza do silnika nie jest prostą sprawą. Dosłownie, gdyż musi uwzględnić nie tylko krzywizny nadwozia, ale to co jest pod nimi ukryte, czyli także jego zakamarki w nadkolu i pod maską.

Układ snorkela musi być szczelnie zintegrowany z filtrem powietrza

Do silnika

Doprowadzenie z zewnątrz przewodu dolotowego zazwyczaj wymaga cięcia nadwozia. Widoczna zewnętrzna część musi szczelnie połączyć się z kolejnymi odcinkami biegnącymi aż do filtra powietrza. W prawidłowym przeprowadzeniu prac montażowych mogą pomóc szablony ułatwiające cięcia i wiercenia blach. Renomowani producenci zapewniają też pełen komplet części połączeniowych i wsporników. Precyzyjny montaż jest kluczem do sukcesu, gdyż zapobiega naprężeniom, rozluźnianiu się połączeń i utracie szczelności. Najważniejsze jest bowiem, by wszystkie połączenia były szczelne. Dotyczy to także obudowy filtra powietrza, która może mieć otwory. Inaczej cała praca idzie na marne, gdyż woda znajdzie drogę najmniejszą szczeliną do dolotu, w którym przecież panuje podciśnienie.

Jeep J8 ma niski snorkel nastawiony na wydajniejsze oczyszczanie zapylonego powietrza

Z czego?

Kwestia wyboru materiału wydaje się oczywista. Większość oferowanych przez dużych producentów snorkeli dla popularnych modeli terenówek wykonana jest z polietylenu wysokiej gęstości. Technologia produkcji wykorzystuje wydmuchiwanie tworzywa w formie, jest więc kosztowna i nadaje się tylko do dłuższych serii. Ma jednak wiele zalet: pozwala formować skomplikowane kształty, zaś lekkie tworzywo mające swoistą „pamięć kształtu” zapewnia dużą odporność na wszelkie wgniecenia czy zgięcia.

W autach sportowych snorkel nie może zmniejszać sprawności zasysania zbędnymi oporami

Snorkele mogą być też wykonywane jednostkowo. Na potrzeby sportu wyczynowego tworzy się konstrukcje laminatowe zbrojone włóknem węglowym. Są więc bardzo drogie, ale za to lekkie i wytrzymałe i mogą być dostosowane do konkretnych wymagań. Tańszym materiałem, trwałym, lecz cięższym, jest metal. Najczęściej korzysta się ze stalowych rur – mogą być bardzo efektowne ze stali kwasoodpornej, które gnie się i łączy spawaniem lub gumowymi łącznikami. Wadą metalowych konstrukcji jest ograniczona swoboda w kształtowaniu przebiegu i zmianach profilu. Podobne ograniczenia występują przy sztywnych, plastikowych rurach. Spotyka się często instalacje złożone z rur kanalizacyjnych i łączników, lecz poza wątpliwymi walorami estetycznymi ich wadą jest duża liczba połączeń, które są wymagane do dostosowania przebiegu i które zwiększają ryzyko nieszczelności. Są też wątpliwości dotyczące wytrzymałości materiału. Bardziej odporne wydają się zbrojone rury, posiadające pewną elastyczność. Jest ona jednak zbyt mała, by móc swobodnie kształtować przebieg.

Posiadanie snorkela nie zwalnia z rozwagi podczas pokonywania przeszkód wodnych

Przy samodzielnym projektowaniu dolotu trzeba koniecznie uwzględnić opory przepływu i nie sugerować się jedynie polem przekroju na wlocie do filtra. Im dalej od niego znajduje się wlot snorkela, tym jego przekrój musi być większy. Skutki ograniczenia dopływu powietrza do silnika nie ograniczają się jedynie do spadku mocy. Jest ona jedynie wynikiem ograniczenia napełnienia, co skutkuje także przegrzewaniem się silnika i turbiny, pogorszeniem składu spalin i wzrostem zużycia paliwa. Jeśli więc chce się zadbać o wysoki punkt poboru powietrza, trzeba to zrobić z głową – na całej długości układu dolotowego. Ξ

autor: Michał Pierewicz, zdjęcia: archiwum