نگاهی به روند کوچک شدن موتورهای قدرتمند

به گزارش پدال نیوز، این بدین‌خاطر بود که جابه‌جایی گاز به معنی نیرو و نیرو هم به معنی همه آن چیزهایی بود که مالک یک ماشین برای سفر از نقطه الف به ب به آن نیاز داشت. اما حالا زمانه عوض شده است و فناوری‌ها ارتقا یافته‌اند.
 
به گزارش اخبار خودرو ، این روزها میزان نیرو کمتر از قبل مورد توجه است و در حالی که تقاضا برای بهینه بودن مصرف سوخت افزایش پیدا می‌کند، علاقه به حجم موتور از دور خارج می‌شود.
 
این شعار جدیدی است که از موتورسازان شنیده می‌شود: «کوچک و کاربردی». بنابراین آن‌چه این روزها خودروسازان را به هیجان می‌آورد نه حجم موتور ماشین‌ها بلکه میزان اسب‌بخاری است که از یک موتور استخراج می‌شود.
 
زیرا اگرچه موتورها روزبه‌روز قوی‌تر می‌شوند اما سایز آنها در حال کوچک شدن است. کوچک‌ترین عضو خانواده موتورهای اکوبوست فورد که یک موتور یک‌لیتری با سه سیلندر است، نیرویی بیشتر از موتورهای چهار سیلندر و ۱٫۶ لیتری نسل قبل تولید می‌کند.
 
این موتور اکنون روی یک‌پنجم از تمام فوردهای فروخته‌شده در بازار اروپا یافت می‌شود. واضح است یک پیشرفت خاص و منفرد در فناوری را نمی‌توان به‌عنوان علت کوچک شدن موتور‌ها شناسایی کرد و این امر نتیجه مجموعه اصلاحاتی است که در طراحی موتورها صورت گرفته و هریک از آنها تا حدودی باعث بهتر شدن عملکرد آنها شده است.
 
به‌هر حال نتیجه نهایی این است که نیروی وابسته به حجم موتوری که قبلا در انحصار خودروهایی مانند فراری بود، حالا در اختیار خودروهای خانوادگی معمولی قرار گرفته است.
 
توربوشارژرها، معجزه قرن جدید
سریع‌ترین راه برای کوچک‌ کردن یک موتور استفاده از یک توربوشارژر است (درواقع این دقیقا همان کاری است که در موتور یک‌لیتری اکوبوست صورت گرفته است). توربوشارژر دارای توربینی است که به‌وسیله گازهای گرم سیستم اگزوز به گردش در می‌آید تا کمپرسوری را به حرکت درآورد که میزان هوای اضافی را وارد سیلندرها می‌کند و احتراق را افزایش می‌دهد.
 
توربوشارژرها از مدت‌ها پیش در خودروهایی با عملکرد بالا و موتورهای دیزل مورداستفاده قرار می‌گرفتند اما غیرقابل اعتماد بودند. امروزه آن‌ها به اندازه کافی کوچک‌، سبک، قوی و قابل‌اطمینان هستند تا در طیف گسترده‌ای از موتورهای بنزینی مورداستفاده قرار گیرند.
 
پیشرفت‌‌هایی که این امر را ممکن کرده‌اند، به شیوه‌هایی مختلفی صورت گرفته‌اند. مهندسان به جای چدن، به استفاده از مصالح نوین، مانند آلیاژ‌های نیکل روی آورده‌اند تا قطعاتی را تولید کنند که بهتر می‌توانند حرارت بالای اگزوز را تحمل کنند. علاوه‌بر این امکانات پیشرفته کامپیوتری، طراحی اجزای داخلی توربوشارژرها، مانند شکل لبه توربین‌های آنها نیز بهبود یافته است.
 
این امر باعث کاهش تاخیر اولیه شتاب می‌شود که در طراحی‌های پیشین به عنوان یکی از نقایص توربوشارژرها شناخته می‌شد. موتورهای مجهز به توربوشارژی که سایزهایشان کوچک‌تر شده است، در همه جا به چشم می‌خورند. البته ب‌ام‌و یک نسخه ۳ سیلندری ۱٫۵ لیتری از آن را ساخته است.
 
به ادعای ب‌ام‌و هنگامی که این موتور در یکی از خودروهای مینی‌کوپر این شرکت قرار داده ‌شود، گشتاور آن تا ۴۲ درصد افزایش می‌یابد و مصرف سوخت آن را ۸درصد کاهش می‌دهد. فورد هم با بهره‌گیری از موتور اکوبوست یک‌لیتری خود همچنان در تلاش برای کوچک‌تر ساختن موتورهای خود است.
 
جنرال‌موتورز به‌عنوان بخشی از توسعه موتورهای کوچک‌شده اکوتک خود، در بازار اروپا به استفاده از این موتورهای ۳سیلندر یک‌لیتری‌‌ روی آورده است که مجهز به توربوشارژر هستند.
 
فیات در کوچک‌سازی موتورهایش پا را از این نیز فراتر گذاشت و یک موتور ۹۰۰ سی‌سی دو سیلندر طراحی کرده که از ۱۰۵ اسب‌بخار نیرو برخوردار است. این امر می‌تواند به فیات کمک کند تا صفر تا ۱۰۰کیلومتر چینکوچتوی مشهور خود را به زیر ۱۰ ثانیه و حداکثر سرعت آن را به ۱۸۸ کیلومتر بر ساعت برساند.
 
تمهیدات دیگر موتورسازان
توربوشارژرها به‌تنهایی نمی‌توانند در کوچک‌سازی موتورها تاثیر زیادی داشته باشند و ‌فناوری‌های دیگری نیز لازم است. یکی از این فناوری‌ها تزریق مستقیم سوخت است (یعنی تزریق مستقیم درون سیلندر) که مزایای متعددی نسبت به شیوه‌ پیشین دارد.
 
تزریق مستقیم به داخل سیلندرها در فشار بالا، کنترل دقیق‌تر میزان سوخت مصرفی را ممکن می‌کند. همچنین انژکتور سوخت را با تناسب بیشتری به درون سیلندرها می‌پاشد و درنتیجه عمل احتراق کامل‌تر صورت می‌گیرد و آلودگی کمتری ایجاد می‌کند.
 
ترفند دیگر، استفاده از زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌هاست. پیش از این باز و بسته شدن سوپاپ‌ها که هوا را وارد سیلندرها و گازهای درون اگزوزها را خارج می‌کنند، توسط یک ابزار مکانیکی تنظیم می‌شد.
 
امروزه این فرایند توسط سیستم مدیریت موتور کنترل می‌شود و از سنسورها و نرم‌افزارهای گوناگون بهره می‌گیرد. پیشرفت‌های دیگری نیز صورت گرفته است که به قوی‌تر و کارآمدتر شدن موتورهای کوچک کمک می‌کند. این پیشرفت‌ها شامل استفاده از مصالح جدید مانند پوشش‌های کربنی الماس‌مانند (DLC) روی قطعات متحرک می‌شود.
 
اگرچه بسیاری از خودروسازان معتقدند موتور یک‌لیتری کوچک‌ترین حدی است که می‌توان در کوچک‌سازی موتورهای احتراق داخلی به آن دست یافت اما برخی مهندسان بر این باورند که موتورها از این کوچک‌تر هم می‌توانند باشند.
 
گوردون موری طراح موتور ابرخودروی افسانه‌ای مک‌لارن f1 است و در حال حاضر یک شرکت مشاوره طراحی را اداره می‌کند. در میان پروژه‌های متعددی که او مشغول کار روی آنهاست، همکاری با اوسامو گوتو، طراح موتورهای مسابقه‌ای هوندا و تیم کمپانی نفتی شل به چشم می‌خورد.
 
این پروژه مشترک توسعه و ساخت یک خودروی سه‌سرنشین آزمایشی با موتور ۶۶۰ ‌سی‌سی و مصرف سوخت پایین (۲٫۸ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر) را دنبال می‌کند.
 
این موتور به گونه‌ای طراحی شده است که اصطکاک داخلی آن تا حد ممکن اندک باشد و از پنل‌های ترکیبی سبک‌وزن ساخته شده است. فرایند دیگر به نام غیرفعال‌سازی سیلندر نیز که قبلا در موتورهای بزرگی مانند موتور V8 بنتلی مورد استفاده قرار می‌گرفت، برای استفاده در موتورهای کوچک‌‌تر مورد بررسی قرار گرفته است.
 
همان‌طور که از اسم آن پیداست در این فرایند هنگامی که از ماشین استفاده سبکی می‌شود، برخی سیلندرها برای صرفه‌جویی در مصرف سوخت از کار می‌افتند.
 
این که موتورهای درون‌سوز تا چه اندازه می‌توانند کوچک‌تر شوند، مساله‌ای است که در آینده مشخص می‌شود. اما هر پیشرفت و بهبودی در این موتورها، موتورسازها را به رقابت با کسانی نزدیک می‌کنند که با ساخت موتورهای الکتریکی توانسته‌اند تعداد سیلندر خودروها را به صفر برسانند.
 
جنرال‌موتورز به‌عنوان بخشی از توسعه موتورهای کوچک‌شده اکوتک خود، در بازار اروپا به استفاده از این موتورهای ۳سیلندر یک‌لیتری‌‌ روی آورده است که مجهز به توربوشارژر هستند. توربوشارژرها به‌تنهایی نمی‌توانند در کوچک‌سازی موتورها تاثیر زیادی داشته باشند و ‌فناوری‌های دیگری نیز لازم است. اگرچه بسیاری از خودروسازان معتقدند موتور یک‌لیتری کوچک‌ترین حدی است که می‌توان در کوچک‌سازی موتورهای احتراق داخلی به آن دست یافت اما برخی مهندسان بر این باورند که موتورها از این کوچک‌تر هم می‌توانند باشند.