این ماشین‌های جمع‌وجور شگفت‌انگیز
این طرز فکر به‌طور عمده برپایه این برداشت شکل گرفته بود که
حرکت و جابه‌جایی (آسان‌تر و سریع‌تر) مساوی است با قدرت؛ قدرت نیز به
معنی خوب بودن است و بهتر بودن اما زمانه تغییر می‌کند و فناوری‌ها در مسیر
پیشرفت روبه‌جلو حرکت می‌کنند. اکنون دیگر قدرت مانند گذشته در اولویت
تقاضا قرار ندارد اما همانطور که سروصدای جهانی برای اقتصاد سوخت و انرژی
بیشتر و بیشتر می‌شود، آن روال قبل که یک جابه‌جایی اندک نیاز به صرف مقدار
زیادی سوخت داشت و موتور خودروها، سوخت را مانند کودک مشتاق و گرسنه که
شیر را با ولع از شیشه شیر خود می‌مکد، از باک پرحجم خودرو به درون خود
می‌مکید، تبدیل به عادتی خارج از مُد شده است. اکنون دیگر آن شعار ذکرگونه
تبدیل شده است به: «کوچک و ظریف، زیباست».
آنچه امروز سردمداران انرژی
را قلقلک می‌دهد، این موضوع نیست که چه‌مقدار گنجایش موتور موردنیاز خودرو
بوده و چگونه می‌توان آن را بیشتر کرد و تا چه حد می‌توان ظرفیت و توان
اسب‌بخار اتومبیل را بالاتر برد. اکنون حتی در خودروهای قدرتمندتر نیز،
موتور خودروها در حال کوچکتر و جمع و جورتر شدن است.
در حال حاضر قدرت
کوچکترین عضو خانواده اتومبیل‌های فورد، از گروه خودروهای «Eco Boost» این
خودروساز که دارای ظرفیت موتور یک لیتری و از نوع موتورهای 3سیلندر فورد
است، به مراتب بیشتر از قدرت موتور 4 سیلندر و 1/6 لیتری اتومبیل‌های نسل
پیشین این قدیمی‌ترین خودروساز امریکایی است و هم‌اکنون همین موتور در
یک‌پنجم از اتومبیل‌های فوردی که در قاره اروپا فروخته شده نصب شده است و
کار می‌کند.
اما این انقباض و کوچکتر شدن قوای محرکه اتومبیل‌های
امروزی تنها به یک مورد از پیشرفت‌های انجام‌شده در زمینه فناوری‌های خودرو
ارتباط نداشته و ناشی از تمامی پیشرفت‌هایی است که در رابطه با طراحی
موتور خودروها انجام‌شده است که هر کدام‌شان باعث بهبود کیفیت و ارتقای
کارکرد قوای محرکه اتومبیل‌ها به میزان چند درصدی اندک شده‌اند.
اما
نتیجه مجموع این تحولات کوچک کنار یکدیگر باعث به‌وجود آمدن نوعی قدرت ویژه
در هر لیتر از ظرفیت موتورها شده که تا همین اواخر به‌راستی فقط می‌شد در
موتورهای فِراری آن را جست‌وجو و مشاهده کرد اما اکنون با سرعتی زیاد در
حال فراگیر شدن در انواع اتومبیل‌های گروه خانوادگی و در سطح معمول است.
توربوشارژرها
با توجه به پیشرفت‌های امروزی فناوری‌های ساخت خودرو، سریع‌ترین راه برای
افزایش فشار بر موتور یک خودرو و استخراج قدرت و توانی بیشتر از آن،
استفاده از دستگاهی به نام توربوشارژر است. کارکرد این توربوشارژرها در یک
تعریف ساده به این صورت است که یک توربین (چرخ پروانه‌دوار) با استفاده از
فشار گازهای پسماند خروجی از موتور خودرو ـ که ناشی از انجام احتراق داخلی
در آن است ـ به گردش درآمده و با گردش توربین، کمپرسوری که هم‌محور با
توربین است نیز شروع به گردش و ایجاد هوای فشرده می‌کند و این هوای پرفشار
به سیلندرهای خودرو که عمل احتراق به وسیله مصرف سوخت در آنها انجام می‌شود
تزریق خواهد شد. به این ترتیب با افزایش حجم اکسیژن قابل ترکیب با سوخت،
عملکرد موتور بسیار افزایش یافته و در نهایت مجموعه این فعل و انفعالات
موجب بالاتر رفتن میزان قدرت خروجی موتور و به دنبال آن افزایش قابلیت حرکت
خودرو چه از نظر توان و قدرت و چه از نظر سرعت آن می‌شود.
البته
توربوشارژرها مدت‌هاست که در اتومبیل‌های دارای کارآیی بالا (بیشتر
خودروهای اسپرت و لوکس) و همچنین موتورهای دیزل به کار گرفته شده‌اند اما
تجربه ثابت کرده بود که این تجهیزات می‌تواند غیرقابل اعتماد باشد.
با
این وجود نسل جدید توربوشارژرها در ابعادی کوچکتر، سبک وزن، قدرتمند و نیز
به اندازه کافی قابل اعتماد ساخته شده‌اند که بتوان آنها را روی طیف
گسترده‌ای از موتورهای بنزینی نصب کرده و به کار گرفت.
این ارتقای
عملکرد در نسل جدید توربوشارژرها با اتکاء به چند عامل و پاره‌ای تغییرات
در فرآیند ساخت آنها حاصل شده است. به عنوان نمونه، مهندسان برای تولید این
دستگاه‌ها از عناصر و موادی جدیدتر استفاده می‌کنند که مثال آن استفاده از
آلیاژهای نیکل به جای چدن است زیرا این آلیاژ هنگام روشن بودن و حرکت
خودرو می‌توانند درجه حرارت‌های بسیار بالاتری که ناشی از کارکرد موتور و
گازهای داغ خروجی از آن است را تحمل کنند.
همچنین شبیه‌سازی‌های
قدرتمند و پیشرفته کامپیوتری نیز موجب ارتقای ویژگی‌های طراحی توربوشارژرها
شده است که مثال بارز و تاثیرگذار آن را می‌توان در شکل و طرح تیغه‌های
کمپرسورها که بخشی حیاتی در توربوشارژها هستند، مشاهده کرد، زیرا با طراحی
جدید این تیغه‌ها به وسیله شبیه‌سازی کامپیوتری، تاخیر در شتاب‌گیری اولیه
توربوشارژها که در اصطلاح به آن «Turbo Lag» یا تاخیر توربو گفته می‌شود،
در مدلهای قدیمی‌تر مشکلی همیشگی بودند.
بوسترها
با وجود همه
این تحولات و بهبود عملکرد توربوشارژرها این دستگاه اما به تنهایی برای
موتور خودروها ولو موتورهای کوچک و سبک کارآیی نداشته و برخی از فناوری‌های
دیگر نیز برای تامین بازده مناسب موتور خودرو باید به کمک توربوشارژر
بیایند. یکی از این موارد، سیستم تزریق مستقیم سوخت به سیلندرهای موتور
(سوخت‌رسانی انژکتوری) است که مزایای متعددی در مقایسه با سیستم‌های
قدیمی‌تر دارد و در آنها ابتدا سوخت و هوا در محفظه‌ای جداگانه (کاربراتور)
ترکیب و سپس به سرسیلندر تزریق می‌شدند.
یکی دیگر از تجهیزات جدید
اضافه شده به موتور خودروهای کنونی، شیرهای با عملکرد زمان‌بندی شده متغیر
است. با استفاده از این شیرهای زمان‌بندی متغیر، باز و بسته شدن شیر برای
هوای ورودی به سیلندر و گازهای خروجی ناشی از احتراق در این محفظه انجام
می‌شود.
این عمل در گذشته با استفاده از یک دستگاه مکانیکی انجام می‌شد
و تنظیمات مربوط به نحوه و مقدار باز و بسته شدن شیر به وسیله میل‌بادامک
موتور به اجرا درمی‌آمد اما امروزه این فرآیند به وسیله سیستم هوشمند
مدیریت موتور خودروها انجام می‌شود و این سیستم نیز فرمان‌های خود را
براساس علائم ارسالی از چندین حسگر متفاوت و تجزیه و تحلیل داده‌های ارسالی
از این حسگرها، به وسیله یک سیستم رایانه‌ای که از نرم‌افزارهای ویژه‌ای
برای این امر بهره می‌برند، تنظیم و ارسال می‌کند.
