تکنولوژی ژاپنی برای افزایش راندمان موتورها؛ پیشرانه ای با نسبت تراکم متغیر [تماشا کنید]

امسال برند لوکس نیسان یعنی اینفینیتی، یک موتور کانسپت جدید معرفی کرد که می تواند بسته به شرایط نسبت تراکم درون سیلندر را تغییر دهد. اگر چه این موتور در نوع خود اولین نیست، اما در صورت رسیدن به مرحله تولید می تواند موتورهای درون سوز را کاراتر و بهینه تر از قبل کند.

مفهوم موتورهای تراکم متغیر برای سال ها مطرح بوده، اما هرگز به مرحله عمل نرسیده است. نمونه طراحی شده توسط اینفینیتی ظاهرا به تولید انبوه بسیار نزدیک شده و آنطور که قول داده شده قرار است بر روی نسل بعدی کراس اوور QX50 نصب شود.

قبل از پرداختن به جزییات شاید برخی بپرسند که چه لزومی برای تمرکز بر روی این فناوری وجود دارد؟ در پاسخ به این افراد باید بگوییم که موتورهای تراکم متغیر می توانند هم نقش یک موتور سبز را ایفا کرده و هم در صورت نیاز همانند یک موتور قدرتمند عمل کنند.

در این صورت خودروهایی که به این نوع موتورها مجهز باشند، می توانند بهتر خود را با شرایط رانندگی تطبیق داده و از لحاظ مصرف سوخت و آلایندگی وضعیت به مراتب بهتری داشته باشند.

البته این ایده اصلا جدید نبوده و حدود یک قرن پیش توسط هری ریکاردو که یکی از طراحان بنام موتور در زمان خود بود، مطرح شد؛ اما به دلیل تکنولوژی نه چندان پیشرفته آن دوران با عمل فاصله پیدا کرد. بعدها هم چند شرکت دیگر از جمله کمپانی سوئدی ساب گام هایی در این زمینه برداشتند اما در عمل اتفاق خاصی نیفتاد.

نسبت تراکم چیست؟

برای درک بهتر این موضوع، ساختار یک سیلندر را تصور کنید. نیرویی که موتور تولید می کند، نتیجه انفجار رخ داده در سیلندر و رانده شدن پیستون به سمت پایین است. حداقل و حداکثر ارتفاعی که پیستون در داخل سیلندر طی می کند، باعث به وجود آمدن حجمی برای سیلندر می شود که به اختلاف این دو حجم نسبت تراکم می گویند.

هر چقدر اختلاف بین حداقل و حداکثر حجم بیشتر باشد، فضایی کوچک تر و در واقع نسبتی بالا حاصل می شود که نتیجه آن متراکم تر شدن مخلوط سوخت و هوا و در نتیجه وقوع انفجاری قوی تر است.

نسبت تراکم بالا یکی از روش هایی است که معمولا سازندگان مختلف برای دستیابی به قدرت بالاتر یا مصرف سوخت کمتر استفاده می کنند.

اما این موضوع در کنار مزایا معایبی هم دارد؛ برای مثال موتورهای با تراکم بالا نیازمند سوختی با اکتان بالا نیز هستند و در صورت استفاده از سوخت معمولی در معرض مشکل ناک شدن موتور (Engine Knocking عبارتست از عدم ایجاد انفجار در لحظه درست) قرار می گیرند.

همچنین به دلیل تحت فشار زیاد بودن برای استفاده روزمره و بلندمدت چندان مناسب نیستند.

نحوه کارکرد موتور اینفینیتی

مکانیسم طراحی شده توسط اینفینیتی برای تغییر ضریب تراکم تا حدودی متفاوت از شیوه سایر کمپانی ها بوده و طبق ادعای این شرکت ژاپنی از ساختار بدن انسان الهام گرفته شده است.

در سیستم ابداعی اینفینیتی بجای شاتون و میل لنگ معمولی، نمونه های بازطراحی شده ای که با بازوهای چندگانه به هم متصل شده اند، قرار دارند.

هر پیستون از طریق شاتون به یک بازوی چرخان متصل شده که انتهای آن هم به یک شفت اصلی دیگر وصل است. این شفت خود نیز از طریق یک بازوی دیگر به سیستم کنترلی که "Harmonic Drive" نام دارد متصل شده است.

تمام اتفاقات مهم در این بخش جریان پیدا می کند؛ جایی که سیستم کنترلی با تغییر ارتفاع شفت اصلی، باعث کاهش یا افزایش حداکثر ارتفاع پیستون در داخل سیلندر می شود. این امر نیز به نوبه خود منجر به تغییر در ضریب تراکم می گردد.

با این مکانیسم نسبت تراکم موتور اینفینیتی بین 8 به یک و 14 به یک متغیر خواهد بود.

مواردی که باید در نظر گرفته شوند

اول از همه اینکه این موتور جدید تاکنون در هیچ اتومبیل تولید انبوه به کار گرفته نشده و قبلا در مسابقات مختلف اتومبیل رانی که به نوعی خاستگاه تکنولوژی های نوین برای خودروهای خیابانی محسوب می شود، مورد آزمایش قرار نگرفته است.

به همین جهت اینفینیتی باید زمان زیادی را صرف تست و آماده کردن آن برای اتومبیل تولید انبوه خیابانی کند.

از طرف دیگر چون اینفینیتی مراحل طراحی و تولید را خود از پایه شروع کرده، ممکن است هزینه بیشتری از مشتریان خود طلب کند و این به احتمال زیاد باعث افزایش قیمت اتومبیل های مجهز به این موتور خواهد شد.

این مساله سال بعد و در زمان عرضه QX50 در نمایشگاه ها مشخص می شود. البته به دلیل اینکه اینفینیتی یک برند لوکس به شمار می رود، مشتریان عمدتا ثروتمندی دارد و شاید اندکی افزایش قیمت چندان مشکل ساز نشود.

یکی دیگر از مواردی که باید در نظر گرفته شود عبارت است از طراحی وساخت قطعات یدکی برای این موتور که به دلیل جدید بودن احتمالا در ابتدا دردسرهایی را برای مهندسین طراح بوجود خواهد آورد.

از پمپ آب و روغن گرفته تا دینام و حتی ساده ترین پیچ و مهره ها باید بتوانند به بهترین شکل ممکن دستورات موتور را اجرا کنند. بنابراین با وجود پیچیدگی و کارکرد در تحت فشار، انتظارات از آن بالا بوده و در صورت بروز کوچک ترین ایراد می تواند نظرات منفی به دنبال داشته باشد.

چه پیامدهایی ممکن است بروز کنند؟

راهکار ابداعی اینفینیتی ساختاری تقریبا ماژولی داشته و مناسب موتورهای 4 سیلندر است. به همین جهت در موتورهای 6 و 8 سیلندر نمی توان از این ساختار استفاده کرد و همین مساله کمکی به حفظ این موتورها نخواهد کرد.

در ابتدا شاید اینفینیتی موتور مدرن خود را فقط با یک حجم و جعبه دنده ثابت و همچنین برخی محدودیت های دیگر ارایه کند. این عوامل شاید نقشی بازدارنده در فروش برخی مدل ها داشته باشند.

شاید هم باعث ناراحتی مشتریان شده و حق انتخاب های بیشتر را از آنان سلب کنند.

بدترین اتفاقی که ممکن است بیفتد اینست که اگر خطایی در طراحی و مهندسی این موتور رخ بدهد و یا مشکلی از بابت خدمات پس از فروش پیش بیاید، اعتماد و اطمینان برند اینفینیتی در بین مشتریان خدشه دار شده و آنها ممکن است به سمت برندهای دیگر بروند؛ اتفاقی که در دنیای پررقابت امروزی در صورت وقوع، جبران ناپذیر خواهد بود.

به هر حال اینفینیتی این ریسک را پذیرفته و مسلما به یک الگو تبدیل خواهد شد؛ یا الگویی برای شکست یا الگویی برای پیروزی.

برای درک بهتر مکانیسم موتور تراکم متغیر اینفینیتی پیشنهاد می کنیم ویدیوی زیر را تماشا کنید.