انقلاب فولکس‌واگن در طراحی موتورهای بنزینی

انقلاب فولکس‌واگن در طراحی موتورهای بنزینی

موتور 1.4 لیتری 4 سیلندر با قدرت 172 اسب بخار و مصرف 5.3 لیتر در هر 100 کیلومتر! این تازه‌ترین دستاورد موتورهای بنزینی است که فولکس‌واگن با ترکیب توربوشارژر و سوپرشارژر به آن دست یافته و تا سال دیگر به بازار عرضه می‌کند.

انقلاب فولکس واگن در طراحی موتورهای بنزینی
 

انقلاب فولکس واگن در طراحی موتورهای بنزینی

موتور 1.4 لیتری 4 سیلندر با قدرت 172 اسب بخار و مصرف 5.3 لیتر در هر 100 کیلومتر! این تازه ترین دستاورد موتورهای بنزینی است که فولکس واگن با ترکیب توربوشارژر و سوپرشارژر به آن دست یافته و تا سال دیگر به بازار عرضه می کند.

این روزها همه جا بحث از خودروهای الکتریکی و فناوری های سبز است، اما این فناوری ها نه تنها موتورهای احتراق داخلی یا درون سوز فعلی را به کناری نرانده، که سبب شده اند علی رغم گذشت یک قرن از عمر موتورهای درون سوز، 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 می کنند. این مورد شامل خودروهای هیبریدی نیز می شود که باتری ها و موتورهای الکتریکی آن ها، تمام انرژی خود را از احتراق بنزین به دست می آورند. حتی خودروسازانی که سرسختانه در حال کار روی انرژی های جایگزین هستند، موتورهای احتراق داخلی را سیستم محرکه اصلی خودروهای خود در چند دهه آینده می دانند.

این موضوع الزاما خبر بدی نیست. از یک سو دولت مردان کشورهای صنعتی به دنبال کنترل میزان تولید گاز دی اکسید کربن خودروها هستند. هرچند هرگز نمی توان تولید گاز دی اکسیدکربن را به صفر رساند، اما بعضی از موتورهای درون سوز تولید ترکیبات آلاینده را به صفر نزدیک کرده اند.

از سوی دیگر، خودروسازان به دنبال کوچک کردن اندازه موتورها بدون از دست دادن قدرت و روانی کار آن هستند و توانسته اند 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 می کنند که قرار است در نمایشگاه های خودروی 2011 رسما معرفی شوند. در ادامه با آن ها بیشتر آشنا می شویم.

شارژرهای دوقلوی فولکس واگن
سوپرشارژرها و توربوشارژرها یکی از بهترین راه حل های ابداعی برای افزایش کارآیی موتور به شمار می روند. آن هابخشی از انرژی اتلافی موتور را برای فشرده کردن هوای ورودی استفاده می کنند و آن را با قدرت وارد سیلندرها می کنند.
با وجود هوای بیش تر، امکان افزایش سوخت نیز فراهم می شود و این، بدان معنی است که می توان بدون بزرگ تر کردن حجم موتور و افزایش سیلندرها به قدرت بیش تری دست پیدا کرد.

در سوپرشارژر، فشرده کننده (کمپرسور) هوا توسط تسمه ای متصل به موتور به کار می افتند و می تواند قدرت موتور را حتی در کندترین دور موتور نیز افزایش دهد؛ این در حالی است که در توربوشارژر، توربین هایی بر سر راه گازهای خروجی (اگزوز) قرار می گیرند که از انرژی حرارتی تلف شده در اگزوز برای فشرده کردن هوای ورودی کمک می گیرند. به همین دللی، توربوشارژر فقط در دورهای بالا به افزایش توان خودرو کمک می کند.

چند ده سال از اختراع سوپرشارژر و توربوشارژر می گذرد، اما تاکنون نمی شد 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 فولکس واگن برای اولین بار در جهان موفق شد این مشکل را حل کند و موتوری را بسازد که از هر دوی این روش ها برای دست یابی به بیش ترین قدرت در کم ترین اندازه موتور بهره ببرد. این موتور انقلابی Twincharger 1.4 TSI نام گرفته است.

در توین شارژر، وقتی که سرعت موتور به نقطه مرزی فعالیت توربوشارژر می رسد، سوپرشارژ اجازه می دهد توربوشارژر کنترل را در دست بگیرد. به عبارت دیگر، در دورهای پایین، سوپرشارژر وارد مدار می شود و هوای فشرده را به درون سیلندرها می فرستد؛ اما در دورهای بالا که گازهای اگزوز به اندازه کافی تولید می شود، توربوشارژر کار خود را آغاز می کند.

یکی از بزرگ ترین چالش های پیش روی ترکیب سوپرشارژر و توربوشارژر، این بود که راننده نتواند جابه جایی بین دو حالت توربوشارژر و سوپرشارژر را تشخیص دهد. رفع این مشکل یکی از چالش های پیش روی توین شارژر بود و نیاز به نوعی کنترل های پیچیده کامپیوتری داشت که تا همین اواخر وجود نداشت.

توین شارژر، موتوری 4 سیلندر و 1.4 لیتری است که می تواند به قدرت 172 اسب بخار (128 کیلووات) دست پیدا کند. این مقدار حتی از قدرت تولیدی بسیاری از موتورهایی که حجمشان تا 50 درصد بزرگ تر است هم بیش تر است. در آزمایش خودروی مجهز به توین شارژر هم مشخص شد که در بزرگراه های اروپا، این خودرو به ازای هر 100 کیلومتر، 5.28 لیتر بنزین (45 مایل به ازای هر گالن) مصرف می کند.

هرقدر این دستاورد بزرگ است، بازار آن در سراسر جهان نامشخص است. در آمریکای شمالی، قیمت بنزین نسبتا ارزان است و به همین دلیل، فولکس واگن در حال حاضر امیدی به بازار توین شارژر ها در ایالات متحده ندارد. اما استوارت جانسون، مدیر مرکز زیست محیطی و مهندسی فولکس واگن معتقد است با یک تغییر بزرگ در قیمت بنزین (که دور از انتظار هم نیست)، همه چیز عوض خواهد شد.

فولکس واگن هم چنین 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 افشره ای از سوخت درون سیلندر موتور فشرده کنید تا بدون نیاز به جرقه، احتراق به شکل خودکار انجام شود. اما موتورهای دیزلی به روش های جدید و گران قیمتی نیاز دارند تا آلودگی ها را از گازهای اگزوز تصفیه کنند.

به تازگی مهندسان موتورهایی ساخته اند که به شیوه یک موتور دیزلی کار می کند، 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 می دهد.

در خودروهای دیزلی سنگین از گازوئیل استفاده می شود که احتراق خودکار آن را می توان کنترل کرد؛ اما وقتی به جای گازوئیل از بنزین استفاده کنیم، هرچند بازهم می توان 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 می کنند، بدین شکل که گرمای اگزوز برای کنترل احتراق خودکار استفاده می شود. ساخت موتورهای اچ.سی.سی.آی نیاز به پیشرفت های مدرن در موتورهای درون سوز دارد که از جمله آن باید به زمان دهی پیچیده و متغیر سوپاپ ها و تزریق مستقیم سوخت اشاره کرد. شرکت های جنرال موتورز و فولکس واگن، موتورهای اچ.سی.سی.آی بنزینی تولید کرده اند و در حال آزمایش آن ها هستند. پیش بینی می شود این موتورها تا نیمه دهه جاری وارد بازار شوند.

موتور ترکیبی (هیبریدی) E 300 Bluetec
موتورهای ترکیبی (هیبریدی) برای رانندگی در شهر گزینه ایده آلی به شمار می روند، زیرا استفاده از موتورهای برقی در ترافیک های کند شهری بسیار به صرفه است و در بزرگراه ها هم می توان از موتورهای درون سوز 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 می تواند به ازای هر 100 کیلومتر، تنها 4 لیتر سوخت مصرف کند! (58 مایل با یک گالن)

این خودرو هم چنین توانسته تولید دی اکسیدکربن خود را در مقایسه با دیگر خودروهای جدید به مقدار 33درصد کاهش دهد. اما مشکل اصلی اینجاست که خودروهای دیزلی و هیبریدی از مدل های بنزینی گران ترند و قرار دادن هر دو موتور در یک خودرو به تنهایی می تواند هزاران دلار به قیمت آن خودرو اضافه کند

نوشته شده در تاریخ 31 تیر 89    | توسط:    | طبقه بندی: جالب و خواندنی، علمی و آموزشی،     |
نظرات()