ابوالفضل کریمی : این روزها همه جا بحث از خودروهای الکتریکی و فناوری‌های سبز است، اما این فناوری‌ها نه تنها موتورهای احتراق داخلی یا درون‌سوز فعلی را به کناری نرانده، که سبب شده‌اند علی‌رغم گذشت یک قرن از عمر موتورهای درون‌سوز، این فناوری به رشد روزافزون خود ادامه دهند.
به گزارش پاپ ساینس، در حال حاضر بیش از 99 درصد از خودروهای جدید هنوز هم از موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌کنند. این مورد شامل خودروهای هیبریدی نیز می‌شود که باتری‌ها و موتورهای الکتریکی آن‌ها، تمام انرژی خود را از احتراق بنزین به دست می‌آورند. حتی خودروسازانی که سرسختانه در حال کار روی انرژی‌های جایگزین هستند، موتورهای احتراق داخلی را سیستم محرکه اصلی خودروهای خود در چند دهه آینده می‌دانند.
این موضوع الزاما خبر بدی نیست. از یک‌سو دولت‌مردان کشورهای صنعتی به دنبال کنترل میزان تولید گاز دی‌اکسید کربن خودروها هستند. هرچند هرگز نمی‌توان تولید گاز دی‌اکسیدکربن را به صفر رساند، اما بعضی از موتورهای درون‌سوز تولید ترکیبات آلاینده را به صفر نزدیک کرده‌اند.
از سوی دیگر، خودروسازان به دنبال کوچک کردن اندازه موتورها بدون از دست دادن قدرت و روانی کار آن هستند و توانسته‌اند موتورهایی بسیار کارآمد و منطبق بر استانداردهای جهانی بسازند که تا 600 اسب بخار قدرت داشته باشند.
در حال حاضر، خودروسازان روی سه فناوری جدید در خودروهای خود کار می‌کنند که قرار است در نمایشگاه‌های خودروی 2011 رسما معرفی شوند. در ادامه با آن‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.
شارژرهای دوقلوی فولکس‌واگن
سوپرشارژرها و توربوشارژرها یکی از بهترین راه‌حل‌های ابداعی برای افزایش کارآیی موتور به شمار می‌روند. آن‌هابخشی از انرژی اتلافی موتور را برای فشرده کردن هوای ورودی استفاده می‌کنند و آن‌را با قدرت وارد سیلندرها می‌کنند.
با وجود هوای بیشتر، امکان افزایش سوخت نیز فراهم می‌شود و این، بدان معنی است که می‌توان بدون بزرگ‌تر کردن حجم موتور و افزایش سیلندرها به قدرت بیش‌تری دست پیدا کرد.
در سوپرشارژر، فشرده‌کننده (کمپرسور) هوا توسط تسمه‌ای متصل به موتور به کار می‌افتند و می‌تواند قدرت موتور را حتی در کندترین دور موتور نیز افزایش دهد؛ این در حالی است که در توربوشارژر، توربین‌هایی بر سر راه گازهای خروجی (اگزوز) قرار می‌گیرند که از انرژی حرارتی تلف‌شده در اگزوز برای فشرده کردن هوای ورودی کمک می‌گیرند. به همین دللی، توربوشارژر فقط در دورهای بالا به افزایش توان خودرو کمک می‌کند.
چند ده سال از اختراع سوپرشارژر و توربوشارژر می‌گذرد، اما تاکنون نمی‌شد این دو فناوری را همزمان روی یک موتور نصب کرد. علاقمندان به ارتقای موتورهای خودرو مجبور بودند خودروی خود را یا به سوپرشارژر مجهز کنند یا به توربوشارژر.
اما فولکس‌واگن برای اولین بار در جهان موفق شد این مشکل را حل کند و موتوری را بسازد که از هر دوی این روش‌ها برای دست‌یابی به بیش‌ترین قدرت در کم‌ترین اندازه موتور بهره ببرد. این موتور انقلابی Twincharger 1.4 TSI نام گرفته است.
در توین‌شارژر، وقتی‌که سرعت موتور به نقطه مرزی فعالیت توربوشارژر می‌رسد، سوپرشارژ اجازه می‌دهد توربوشارژر کنترل را در دست بگیرد. به عبارت دیگر، در دورهای پایین، سوپرشارژر وارد مدار می‌شود و هوای فشرده را به درون سیلندرها می‌فرستد؛ اما در دورهای بالا که گازهای اگزوز به اندازه کافی تولید می‌شود، توربوشارژر کار خود را آغاز می‌کند.
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیش روی ترکیب سوپرشارژر و توربوشارژر، این بود که راننده نتواند جابه‌جایی بین دو حالت توربوشارژر و سوپرشارژر را تشخیص دهد. رفع این مشکل یکی از چالش‌های پیش روی توین‌شارژر بود و نیاز به نوعی کنترل‌های پیچیده کامپیوتری داشت که تا همین اواخر وجود نداشت.
توین‌شارژر، موتوری 4 سیلندر و 1.4 لیتری است که می‌تواند به قدرت 172 اسب‌بخار (128 کیلووات) دست پیدا کند. این مقدار حتی از قدرت تولیدی بسیاری از موتورهایی که حجمشان تا 50 درصد بزرگ‌تر است هم بیشتر است. در آزمایش خودروی مجهز به توین‌شارژر هم مشخص شد که در بزرگراه‌های اروپا، این خودرو به ازای هر 100 کیلومتر، 5.28 لیتر بنزین (45 مایل به ازای هر گالن) مصرف می‌کند.
هرقدر این دستاورد بزرگ است، بازار آن در سراسر جهان نامشخص است. در آمریکای شمالی، قیمت بنزین نسبتا ارزان است و به همین دلیل، فولکس‌واگن در حال حاضر امیدی به بازار توین‌شارژر‌ها در ایالات متحده ندارد. اما استوارت جانسون، مدیر مرکز زیست‌محیطی و مهندسی فولکس‌واگن معتقد است با یک تغییر بزرگ در قیمت بنزین (که دور از انتظار هم نیست)، همه چیز عوض خواهد شد.
فولکس‌واگن هم‌چنین در حال ساخت موتورهای هیبریدی ()ترکیبی Jetta است که موتور توربوشارژر را با موتور الکتریکی و باتری ترکیب کرده است و احتمالا تا سال 2012 / 1391 به بازار آمریکا ارائه خواهد داد.
موتور دیزلی بدون آلایندگی!
موتورهای دیزلی به دلیل چگالی بالای انرژی حاصل از سوخت، کارآمدی بالایی دارند. کافی است هوا را به همراه افشره‌ای از سوخت درون سیلندر موتور فشرده کنید تا بدون نیاز به جرقه، احتراق به شکل خودکار انجام شود. اما موتورهای دیزلی به روش‌های جدید و گران‌قیمتی نیاز دارند تا آلودگی‌ها را از گازهای اگزوز تصفیه کنند.
به تازگی مهندسان موتورهایی ساخته‌اند که به شیوه یک موتور دیزلی کار می‌کند، اما سوختش تمیزتر است. این موتور که اچ.سی.سی.آی نام گرفته، (موتور کمپرسی با بار یکنواخت) کارکرد موتور را تا 15 درصد افزایش می‌دهد.
در خودروهای دیزلی سنگین از گازوئیل استفاده می‌شود که احتراق خودکار آن را می‌توان کنترل کرد؛ اما وقتی به جای گازوئیل از بنزین استفاده کنیم، هرچند بازهم می‌توان احتراق خودکار ایجاد کرد، اما کنترل احتراق حاصل بسیار دشوار است. موتورهای اچ.سی.سی.آی با ترکیب دقیق مقادیر هوای تازه و گازهای سوخته شده اگزوز در داخل سیلندر عمل می‌کنند، بدین‌شکل که گرمای اگزوز برای کنترل احتراق خودکار استفاده می‌شود. ساخت موتورهای اچ.سی.سی.آی نیاز به پیشرفت‌های مدرن در موتورهای درون سوز دارد که از جمله آن باید به زمان‌دهی پیچیده و متغیر سوپاپ‌ها و تزریق مستقیم سوخت اشاره کرد. شرکت‌های جنرال‌موتورز و فولکس‌واگن، موتورهای اچ.سی.سی.آی بنزینی تولید کرده اند و در حال آزمایش آن‌ها هستند. پیش‌بینی می‌شود این موتورها تا نیمه دهه جاری وارد بازار شوند.
موتور ترکیبی (هیبریدی) E 300 Bluetec
موتورهای ترکیبی (هیبریدی) برای رانندگی در شهر گزینه ایده‌آلی به شمار می‌روند، زیرا استفاده از موتورهای برقی در ترافیک‌های کند شهری بسیار به‌صرفه است و در بزرگراه ها هم می‌توان از موتورهای درون‌سوز بنزینی استفاده کرد.
اما شرکت مرسدس تصمیم دارد در اولین خودروی هیبریدی دیزلی جهان، این دو قابلیت را با هم ترکیب کند. خودروی هیبریدی 4 نفره E 300 BlueTec از اواخر سال آینده در بازار اروپا عرضه خواهد شد. در این خودروی کلاس E، یک موتور دیزلی کارآمد 2.2 لیتری با 204 اسب بخار قدرت با یک موتور الکتریکی و یک باتری یون لیتیوم ترکیب شده و می‌تواند به ازای هر 100 کیلومتر، تنها 4 لیتر سوخت مصرف کند! (58 مایل با یک گالن)
این خودرو هم‌چنین توانسته تولید دی‌اکسیدکربن خود را در مقایسه با دیگر خودروهای جدید به مقدار 33درصد کاهش دهد. اما مشکل اصلی اینجاست که خودروهای دیزلی و هیبریدی از مدل‌های بنزینی گران‌ترند و قرار دادن هر دو موتور در یک خودرو به تنهایی می‌تواند هزاران دلار به قیمت آن خودرو اضافه کند
نظر شما