قدرتمند اما پیچیده

نگاهی اجمالی بر شرایط فنی خودروهای آینده

سپهر زنگنه – در دهه نخست قرن بیست و یکم ، پیش بینی اکثر کارشناسان بر فراگیر شدن خودروهای برقی یا مجهز به سلول های سوختی در آینده ای نه چندان دور بود، اما با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی به سرعت مشخص شد که خودروهای برقی هنوز برای تردد برون شهری نمی توانند کارایی داشته باشند و فراگیر شدن تکنولوژی سلول سوختی نیز از آنچه تصور می شد زمان گیر تر است، از این رو خودروسازان به سرعت به تغییر استراتژی و توسعه مدل های هیبریدی روی آورده و از سوی دیگر با توسعه هرچه بیشتر پیشرانه های احتراق داخلی، زمینه دست یابی به قدرت بالا و مصرف سوخت اندک را به شکل همزمان فراهم آورده اند.شاید تا سال 2010 ، با شنیدن عبارت “خودروهای هیبریدی” نمونه های خسته کننده ای نظیر تویوتا پریوس در ذهن تداعی می شد ، اما در 3 سال اخیر شماری از پیشرفته ترین و سریعترین سوپر اسپرت ها نیز به تکنولوژی هیبریدی مجهز شده اند و در کلاس های پایین تر نیز خودروهای اسپرت سریعی چون ب ام و i8 پا به عرصه گذاشته اند، البته کار به همین موارد خاص محدود نمی شود و به تازگی حتی خبر از هیبریدی شدن خودروهای اسپرت ارزان قیمت تری، نظیر نسل آینده شورولت کوروت نیز به گوش می رسد.از سوی دیگر و در راستای کاستن از میزان آلایندگی پیشرانه های احتراق داخلی، استفاده از توربوچارجر نیز به شکل گسترده ای رواج یافته است و علاوه بر خودروسازان اروپایی به تازگی کره ای ها و حتی فورد و شورولت نیز برای ساخت نسل بعدی ماستنگ و کامارو به این تکنولوژی روی آورده اند.از این رو عجیب نیست اگر عموم خودروها برای 15 سال آینده مجهز به آرایش ترکیبی پیشرانه های توربو و موتور های برقی باشند.آرایشی که گرچه به کاهش چشمگیر مصرف سوخت و آلایندگی منجر خواهد شد، اما در عوض به معنای پیچیدگی بیشتر فنی و افزایش هزینه های نگهداری در بلند مدت نیز خواهد بود.

توربو چارجر راحت آسیب می بیند

توربوچارجر یک پمپ هوای دو جزئی است که با سرعت فوق العاده زیادی می چرخد و به وسیله روغن یا آب خنک می شود.از همین رو توربو قطعه ای حساس و پیچیده از نظر مهندسی توصیف می شود.سرعت دورانی فوق العاده زیاد که ممکن است حتی به 200 هزار دور بر دقیقه (RPM) برسد، نشانی از حساسیت فوق العاده شفت مرکزی توربو در برابر عدم تعادل و مسائل مربوط به روانکاری (روغن کاری) محسوب می شود.از این رو می توان گفت که پیشرانه های توربو نسبت به شرایط روغن بسیار حساس تر از نمونه های اتمسفریک (فاقد توربو یا سوپرچارجر) هستند، چرا که در صورت مناسب نبودن گرانروی روغن یا ورود براده های فلزی به مدار روغن ، شفت توربو به سرعت آسیب خواهد دید، نکته بدتر آنکه امکان تعمیر اصولی این شفت در چنین شرایطی تقریبا وجود ندارد، چرا که به دلیل سرعت دورانی بسیار بالا، بالانس این قطعه پس از رفع عیب، دقت فوق العاده ای مطلبد که و به دستگاه های بسیار دقیق صنعتی نیازمند است که طبیعتا در کشورمان وجود ندارد.از سوی دیگر تیغه کمپرسور اصلی توربو که وظیفه فشرده سازی هوای ورودی به پیشرانه را بر عهده دارد نیز در صورت تماس با جسم های ریز مانند ذرات گرد و خاک به سرعت آسیب می بینند و شکل ایده آل خود را از دست می دهند.از این رو استفاده از فیلتر هوای مرغوب و اصلی برای پیشرانه های توربو نسبت به پیشرانه های اتمسفریک با حساسیت بیشتری همراه است.شرایط نسبتا مشابهی نیز در مورد تیغه های توربین وجود دارد.چرا که این بخش به دلیل قرار گیری در منیفولد خروجی ، همواره در معرض گازهای فوق العاده داغ خروجی از پیشرانه (اگزوز) قرار دارد، از این رو در صورتی که وقفه ای در مدار خنک کاری روغنی یا آبی توربو ایجاد شود، ذوب شدن تیغه های توربین و تغییر شکل آن ها دور از انتظار نخواهد بود.از سوی دیگر همین مسئله دمای کاری فوق العاده زیاد توربوچارجر، به معنای نیاز پیشرانه های توربو به رادیاتور های بزرگتر و با کارایی بالاتر است،در واقع پیشرانه های توربو در برابر مسئله کم آبی یا عدم کارایی مناسب مدار خنک کننده، بسیار حساس تر از نمونه های اتمسفریک واکنش نشان می دهند.

پیشرانه های توربو همچنین نسبت به کیفیت بنزین نیز بسیار حساس هستند و در صورت عدم تغذیه با بنزین مناسب در مرحله اول دچار افت توان و در طولانی مدت دچار کاهش شدید عمر مفید می شوند.آسیب دیدگی شدید پیستون ها، بروز عیب در سرسیلندر ، خرابی زود هنگام شمع ها و بسیاری مشکلات دیگر می شوند که در اثر استفاده از بنزین نامرغوب در خودروهای توربو اتفاق می افتد .درست به همین دلیل است که خودروهای تقویت شده و تیونینگ شده با پیشرانه های توربو و سوپرچارجر علاوه بر بنزین بسیار مرغوب و با کیفیت به سیستم های محافظتی نظیر سیستم تزریق آب و متانول (واتر متانول انجکشن) نیز مجهز می شوند.برای استفاده روزمره از خودروهای توربو، استفاده از مکمل های سوخت اصلی و تعویض زود هنگام روغن و توجه ویژه به دمای کارکرد پیشرانه الزامی به نظر می رسد و به طور کلی پیشرانه های توربو باید تحت مراقبت بیشتری نسبت به پیشرانه های معمولی باشند.

پیچیدگی های الکترونیکی

خودروهای مدرن روز به روز از نظر الکترونیکی و نرم افزاری پیچیده تر می شوند و ناگفته پیداست که این مسئله در مورد خودروهای هیبریدی که از مجموعه کنترلی پیچیده ای در جهت مدیریت روند مصرف و ذخیره سازی انرژی الکتریکی نیز سود می برند، تشدید خواهد شد.در واقع کوچکترین اخلال در مرکز کامپیوتری سامانه هیبریدی می تواند به نقص کامل عملکرد هیبریدی خودرو در راستای زمان درگیر شدن موتور های برقی یا شرایط ذخیره سازی انرژی در هنگام ترمزگیری ها منجر شود.از سوی دیگر پیشرانه های احتراق داخلی توربو نیز علاوه بر تمام قطعات الکترونیکی ، از مجموعه سوپاپ های خاصی در جهت تنظیم فشار کاری توربو ها بهره می برند.یک سوپاپ با کنترل الکترونیکی در مسیر خروجی هوای فشرده توربوچارجر، وظیفه مدیریت میزان فشار خروجی توربو را بر عهده دارد، برای مثال در زمان رانندگی غیر رقابتی و در شرایطی که خودرو بر مبنای مصرف بهینه سوخت حرکت می کند، ممکن است فشار تولیدی توربو به حدود 5 PSI محدود باشد و در صورت بالارفتن فشار توربو از این رقم، هوای فشرده مازاد بر نیاز از طریق سوپاپ الکترونیکی گفته شده تخلیه می شود، اما در شرایط رانندگی اسپرت و رقابتی، سوپاپ دیرتر باز شده و امکان افزایش فشار هوای ورودی به پیشرانه در راستای تولید قدرت بیشتر فراهم می شود.از این رو مشخص است که بروز هرگونه اخلال در عملکرد این سوپاپ تخلیه هوشمند، تا چه حد می تواند بر کارایی موتور تاثیر گذار باشد.البته پیچیدگی خودروهای مدرن به همین دو مورد ختم نمی شود.سوپاپ های دیگری نیز با هدف مدیریت سرعت دورانی توربین، وظیفه کنترل حجم گازهای اگزوز را برعهده دارند و از سرعت گرفتن بیش از حد توربین جلوگیری می نمایند، معیوب شدن این دسته از سوپاپ ها نیز می تواند به سوختن ناگهانی شفت مرکزی، پره های توربین و ذوب شدن سایر قطعات داخلی آن توربو منجر شود.همچنین در پیشرانه هایی که مجهز به 2 یا 3 توربوچاجر هستند، بروز اخلال در هماهنگی عملکرد توربوها که به وسیله مجموعه از حسگرها و فرامین الکترونیکی صادر شده از ECU صورت می گیرد، به سرعت به تمامی قطعاتی درونی پیشرانه آسیب خواهد زد.از این رو می توان گفت که خودروهای مجهز به یک توربوچارجر در بلند مدت نمونه های کم دردسر تری نسبت به برادران تویین توربو خود محسوب می شوند.

این مطلب در هفته نامه خودرو امروز به چاپ رسیده است.

تاثیر کیفیت بنزین داخلی بر عملکرد خودروها