چرا موتور خودروهای امروزی قدرتمندتر است

موتورهای خودروها در مقایسه با فناوری‌های دیگر که هرروز از آنها استفاده می‌کنیم، نسبت به گذشته چندان فرقی نکرده‌اند. موتور خودروی قدیمی فورد مدل T ویژگی‌های مشترک بسیاری با موتور فورد فیوژن 2011 دارد، اما اگر الکساندر گراهام‌بل، مخترع تلفن، یک آیفون را اکنون می‌دید، مسلما نمی‌دانست با آن چه‌کار باید کند! با وجود این که فناوری ارتباطات به‌طور چشمگیر پیشرفت کرده است، موتورهای خودروها هنوز با همان اصول اولیه صد سال پیش کار می‌کنند: احتراق هوا و سوخت، نیروی چرخشی ایجاد می‌کند و خودرو را به حرکت درمی‌آورد.

در حالی که همان اصول اولیه‌ای که اولین موتورهای خودرو را به حرکت واداشت، امروز هنوز استفاده می‌شود، موتورهای خودروهای مدرن و امروزی، تکامل یافته و توان و کارایی مورد نیاز راننده‌های امروزی را تامین می‌کنند. می‌توان موتورهای خودروهای قدیمی را مانند گرگ و خودروهای امروزی را مانند سگ تصور کرد؛ هر دو از یک نژاد و خانواده هستند و ویژگی‌های مشابهی دارند اما یکی از آنها می‌تواند در زندگی هر روزه دنیای مدرن حضور داشته باشد و دیگری نمی‌تواند خود را با فضای شهری یا حومه تطبیق دهد.

پیش از این که در مورد تفاوت موتورهای خودروهای امروزی و قدیمی صحبت کنیم، بهتر است اصول اولیه عملکرد یک موتور خودرو را بشناسیم. در اصل، بنزین و هوا در محفظه‌ای به نام سیلندر مشتعل می‌شوند. در سیلندر، پیستونی وجود دارد که با انفجار هوا ـ بنزین، بالا و پایین می‌رود. پیستون نیز به یک میل‌لنگ متصل است. وقتی پیستون به بالا و پایین حرکت می‌کند، موجب چرخش میل‌لنگ می‌شود. این چرخش به گیربکس منتقل شده و نیروی لازم را برای حرکت خودرو به چرخ‌ها منتقل می‌کند. به نظر ساده می‌آید. موتورهای خودروهای امروزی هنوز از این اصول پیروی می‌کنند، اما موارد بسیار دیگری در آنها وجود دارد که باید به آنها توجه کرد. در ادامه به پنج تفاوت موتورهای قدیمی و موتورهای جدید خودروها اشاره شده است.

کارآمدی بیشتر و مصرف بهینه سوخت

موتورهای بنزینی قدیمی به اندازه موتورهای مدرن امروزی، کارآمد نیستند. فقط 15 درصد انرژی شیمیایی موجود در بنزین به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود که خودرو را به حرکت درمی‌آورد. بنابر تخمین آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا (EPA) ، 17 درصد از انرژی، زمانی‌که موتور درجا کار می‌کند و 62 درصد دیگر هم به شکل حرارت و همچنین بر اثر اصطکاک از دست می‌رود.

موتورهای امروزی حاوی چندین فناوری هستند که آنها را کارآمدتر از موتورهای قدیمی می‌کند. از این فناوری‌ها می‌توان به فناوری پاشش مستقیم اشاره کرد. در این فناوری سوخت و هوا، قبل از این که وارد سیلندر شوند، با یکدیگر ترکیب شده و کارآیی موتور را تا 12 درصد افزایش می‌دهند. در این حالت سوخت، بهتر می‌سوزد. فناوری دیگر توربوشارژر است. در این موتور، توربینی وجود دارد که می‌تواند انرژی تلف شده حاصل از خروج دود از اگزوز را مورد استفاده قرار دهد. در واقع از هوای فشرده شده سیستم اگزوز خودرو استفاده و هوایی را فشرده می‌کند که در چرخه احتراق مورد استفاده قرار گرفته است. این هوای فشرده موجب احتراق بهینه می‌شود. همچنین فناوری‌های سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ و غیرفعال کردن سیلندر، به موتور خودرو فقط زمانی که به سوخت نیاز دارد، اجازه استفاده می‌دهد. در سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ، سیستم باز و بسته شدن سوپاپ‌ها به صورت متغیر و متناسب با شرایط موتور است. این سیستم برای صرفه‌جویی در سوخت و خروج بهینه دود طراحی شده است. همچنین در سیستم غیرفعال کردن سیلندرها، در موارد لزوم، از تعداد سیلندرهای فعال کاسته و موجب مصرف بهینه سوخت می‌شود.

تصور غلطی وجود دارد، مبنی بر این که موتورهای دارای مصرف بهینه سوخت، توان و نیروی کافی ندارند، اما با مطالعه ادامه مقاله متوجه خواهید شد که این تصور کاملا غلط است.

قدرت بیشتر موتورهای مدرن

افرادی که نگران مصرف بهینه سوخت خودرو هستند، به قدرت موتور هم توجه نشان می‌دهند. موتور خودروهای قدیمی فقط مجبور بودند، توان خود را به اسب‌هایی برسانند که در خیابان‌ها تردد می‌کردند، اما خودروهای امروزی در بزرگراه‌ها حرکت می‌کنند. در ضمن خودروهای امروزی، به علت وجود تجهیزات ایمنی و موارد دیگر، بسیار سنگین‌تر از خودروهای قدیمی هستند. بنابراین موتورهای خودروهای امروزی، باید نیرو و توان بیشتری برای حفظ این ویژگی‌ها به خرج دهد. همچنین آنها می‌توانند با وجود چنین بارهای سنگین‌تری، با سرعت بیشتر برانند.

موتورهای خودروهای امروزی، با وجود مصرف سوخت بهینه، نسبت به پیشینیان خود- حتی موتور خودروهایی که فقط چند سال از عمرشان می‌گذرد ـ موتورقدرتمندتری هستند. مثلا سال 1362/ 1983 شورولت مابیلو، دارای موتور 3/8 لیتری و شش سیلندری بود که می‌توانست 110 اسب‌بخار نیرو تولید کند. همین خودرو سال 1384/ 2005، با وجود موتور 2/2 لیتری چهار سیلندری 144 اسب‌بخار نیرو تولید می‌کرد و سال 1390/ 2011، مدل چهار سیلندری 2/4 لیتری آن، 169 اسب‌بخار نیرو داشت. اکنون خریداران می‌توانند موتور شش سیلندر 3/6 لیتری آن را که 252 اسب‌بخار تولید می‌کند، خریداری کنند. در واقع هرچه موتور خودرو جدیدتر و بهینه‌تر می‌شود، به قدرت و نیروی آن افزوده می‌شود.

اندازه کوچک‌تر موتورهای مدرن

از آنجا که موتورهای مدرن نسبت به موتورهای قدیمی‌تر، قدرت بیشتری دارند، ممکن است انتظار داشته باشید که آنها بزرگ‌تر باشند، اما با نگاهی به موتورهای خودروهای جدید متوجه می‌شوید، با وجود قدرت بیشتر، اندازه آنها کوچک‌تر هم شده است.

در حقیقت، هر قدر از اندازه موتورها کاسته می‌شود، آنها از نظر مصرف سوخت، در وضعیت بهینه‌تری قرار می‌گیرند. خودروسازان یاد گرفته‌اند، برای توان و نیروی بیشتر، نیازی به داشتن موتورهای بزرگ‌تر نیست. بلکه صرفا باید موتور خودرو را هوشمندتر ساخت. همان فناوری‌ها که کمک می‌کنند، موتورهای خودروهای مدرن، کارآمدتر بوده و مصرف سوخت بهینه‌ای داشته باشند، باعث می‌شوند تا نیرو و توان این موتورها بیشتر شود، بدون این که بزرگ‌تر شوند.

موتورهای هوشمندتر مدرن

یک تفاوت اصلی بین موتورهای خودروهای قدیمی و خودروهای جدید، این است که موتور خودروهای جدید سخت و با زحمت و تقلای زیاد کار نمی‌کنند. مثلا موتور هشت سیلندر یک خودروی قدیمی، تمام هشت سیلندر را ـ چه زمانی که در جا کار می‌کند و چه زمانی که شتاب می‌گیرد ـ به کار می‌اندازد و در ضمن هر هشت سیلندر، بدون توجه به مقدار کار انجام شده، به یک اندازه سوخت مصرف می‌کنند.

اما موتورهای امروزی از فناوری‌هایی بهره‌مند شده‌اند که آنها را هوشمندتر کرده است. برای مثال، فناوری غیرفعال کردن سیلندرها، سیستمی است که برخی سیلندرها را وقتی به آنها نیازی نیست، غیرفعال می‌سازد و هرزمان که خودرو به نیروی بیشتری نیاز داشته باشد، شروع به فعالیت می‌کند و وارد عمل می‌شود. سیستم غیرفعال کردن سیلندرها، به موتور در مصرف بهینه سوخت کمک می‌کنند. زمانی‌که به نیروی بیشتری نیاز باشد، موتور سوخت‌گیری می‌کند و برای به انجام رساندن کار مورد نیاز در لحظه، سیلندرها را فعال می‌کند.

زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها ـ همان طور که پیش از این توضیح داده شد ـ به موتورهای مدرن کمک می‌کند تا هوشمندانه‌تر کار کنند. بدون وجود این سیستم، سوپاپ‌های موتور خودرو در هر مقدار زمان و مسافت، باز خواهد ماند و سوخت هدر می‌رود. در حالی ‌که این سیستم، برحسب کار مورد نیاز موتور، سوپاپ‌ها را باز و بسته می‌کند و به این ترتیب، موتور با مصرف سوخت کمتر، هوشمندانه‌تر کار می‌کند.

نیروی کمکی موتورهای مدرن

موتورهای مدرن با وجود تعداد بسیار فناوری نسبت به موتورهای قدیمی، مصرف سوخت کمتری دارند و در عین حال نیروی بیشتری تولید می‌کنند، اما آنها مجهز به ویژگی دیگری هستند که موتورهای قدیمی از آن بی‌بهره‌اند و آن همکار یا نیروهای کمکی است.

موتورهای خودروهای امروزی، نه‌تنها به دستاوردهای پیچیده فناوری مجهز شده‌اند، بلکه دارای اجزایی با فناوری بالا بوده که به آنها در انجام دادن وظایفشان کمک می‌کنند. یک جعبه‌دنده چهار یا پنج سرعته در گذشته پیشرفته‌ترین فناوری محسوب می‌شد، در حالی ‌که موتورهای امروزی مجهز به جعبه‌دنده‌های هفت یا هشت سرعته هستند. هرچه سرعت جعبه‌دنده بیشتر شود، کل سیستم انتقال توان بهتر می‌شود.

گویی جعبه‌دنده هشت سرعته کافی نبوده که موتورهای خودروهای مدرن به جعبه‌دنده متغیر پیوسته (CVT)، مجهز شده‌اند. در این نوع جعبه‌دنده، روند انتقال قدرت و گشتاور موتور به چرخ‌ها را مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌های خورشیدی و سیاره‌ای، همراه با تسمه‌های فولادی، روی دو قرقره انجام می‌دهند. این سیستم تعداد بی شماری نسبت چرخ دنده دارد و باعث می‌شود تا به بهترین شکل ممکن نیروی موتور به چرخ‌های خودرو منتقل شود. موتورهای مدرن خودروهای هیبریدی، از موتورهای برقی استفاده می‌کنند که با بسته‌های باتری نیرو می‌گیرند. موتورهای برقی می‌توانند، نیروهای خودروهای هیبریدی را در سرعت‌های پایین تامین کنند یا زمانی‌که خودرو خاموش است، لوازم جانبی موجود در خودرو را فعال نگه‌دارند و وقتی خودرو بسختی شتاب می‌گیرد، با تولید نیروی بیشتر به کمک آن بیایند. داشتن موتور برقی کمکی باعث می‌شود موتور خودروی مدرن، هوشمندتر کار کند و در مصرف سوخت بهینه‌تر باشد. در برخی موارد، شرکت‌های خودروسازی، موتورهای برقی را با موتورهای بزرگ قدرتمند ترکیب می‌کنند تا به عملکردی عالی دست یابند. برای ورود به کانال تلگرام ما کلیک کنید.