راز مرسدس بنز برای استخراج نهایت قدرت از نسل بعدی موتورهای توربوشارژر چیست؟

بر کسی پوشیده نیست که مرسدس بنز عملکرد بالا و خارق‌العاده را می‌خواهد. در نگاه اول، کافی است برای افزایش قدرت موتورهای توربوشارژر، فشار بوست توربو افزایش یابد. بااین‌حال بهینه‌سازی موتورهای توربوشارژر به همین سادگی اتفاق نمی‌افتد.

در مهندسی موتورهای مدرن، همه چیز به تعادل بستگی دارد. بوست بیشتر به معنای مقدار هوای بیشتر است. ورود هوای بیشتر، سوخت بیشتری می‌خواهد. این ترکیب انفجار بزرگ‌تری ایجاد می‌کند، انفجاری که فشار مضاعفی بر سایر قطعات موتور وارد می‌کند. این چرخه تا پایان روند کاری موتور ادامه می‌یابد.

در نبرد همیشگی خودروسازان برای کسب اسب‌بخار بیشتر از موتورهای توربوشارژر، گرما دشمن شماره یک آن‌ها به حساب می‌آید. حرارت بیش‌ازحد می‌تواند باعث تجزیه روان‌کارها (روغن‌ها) شود، قطعات حیاتی را ذوب کند و با منبسط کردن هوا، از حجم هوای ورودی به موتور بکاهد که نتیجه مستقیم آن افت قدرت است. به همین دلیل است که خودروسازان راهکارهای متفاوتی برای مقابله با گرما دارند. بااین‌حال مرسدس بنز طرح جدیدی را به ثبت رسانده است که با روشی جالب به جنگ با گرما در موتورهای توربوشارژر می‌رود.

ورود هوا و سوخت، خروج دود؛ اما با یک ترفند جدید

فارغ از نوع طراحی، اصول کار تمام موتورهای درون‌سوز یکسان است. هوا و سوخت وارد موتور می‌شوند، ترکیب آن‌ها منفجر می‌شود و گازهای حاصل از احتراق از طریق اگزوز خارج می‌شوند. هرچه این چرخه سریع‌تر انجام شود، قدرت بیشتری تولید خواهد شد. قطعاتی مانند توربوشارژرها یا سوپرشارژرها وظیفه دارند هوای بیشتری را با زور وارد موتور کنند، اما اگر موتور نتواند گازهای خروجی یا همان دود را با همان سرعت تخلیه کند، تمام این تلاش‌ها بی‌فایده خواهد بود.

به همین دلیل است که ارتقای سیستم اگزوز، معمولاً اولین قدم برای افزایش قدرت خودرو است. بااین‌حال، فقط قطر لوله‌های اگزوز مهم نیست. بدون ورود به بحث‌های پیچیده فنی، باید گفت که ترکیب و هدایت صحیح جریان گازهای خروجی می‌تواند خروج آن‌ها را بسیار بهینه‌تر کند؛ چیزی که در اگزوزهای افترمارکت با نام‌هایی مثل لوله X یا هدرزهای با طول برابر می‌شناسیم. مرسدس بنز نیز در طرح اختراع جدید خود دقیقاً به‌دنبال همین مفهوم است.

تفاوت بزرگ کار مرسدس این است که این ترکیب و هدایت گازها، در اواسط یا انتهای مسیر اگزوز اتفاق نمی‌افتد، بلکه دقیقاً روی خود بلوک موتور انجام می‌شود. مرسدس مجموعه‌ای از کانال‌های انشعابی طراحی کرده که گازهای خروجی را از مسیرهای مختلفی هدایت کرده و به هم می‌رسانند. این گازها درنهایت وارد منیفولدها شده و به مسیر عادی خود ادامه می‌دهند تا ضمن خروج، توربوها را نیز برای پمپاژ هوای بیشتر به گردش درآورند.

دمای کمتر، پیچیدگی کمتر، قدرت بیشتر برای موتورهای توربوشارژر مرسدس بنز

براساس اطلاعات این پتنت، هدف اصلی از این طراحی، ایجاد تعادل یا بهینه‌سازی جریان هوا نیست؛ بلکه هدف اصلی کاهش دمای گازهای خروجی است. همان‌طور که اشاره شد، گرما دشمن موتور است. مهندسان مرسدس بر این باورند که با معرفی این کانال‌های جریان، می‌توانند دما را پایین آورده و درنتیجه قدرت بیشتری تولید کنند.

در مقایسه با روش‌های سنتی خروجی دود، اختراع مرسدس بنز باعث کاهش دمای گازهای خروجی می‌شود. اکنون مهندسان مرسدس می‌توانند پیشرانه‌ها را در حالت «لامبدا-۱» قرار دهند؛ حالتی که نسبت استوکیومتری سوخت و هوا در آن ایده‌آل است. این کار بدون نیاز به استفاده از فناوری‌های اضافه و پیچیده انجام می‌شود. به عبارت دیگر، این سیستم اجازه می‌دهد تا موتور هم‌زمان با تولید قدرت بسیار بالا، آلایندگی بسیار پایینی داشته باشد، بدون اینکه نیازی به سیستم‌های کمکی و دردسرساز باشد.

نکته کلیدی در همین بخش پایانی نهفته است. خودروسازان به‌ویژه برندهای آلمانی به شدت مورد انتقاد قرار گرفته‌اند، زیرا برای تولید خودروهای قدرتمند، سیستم‌های فوق‌پیچیده‌ای مانند موتورهای هیبریدی سنگین را به ماشین اضافه می‌کنند که باعث افزایش شدید وزن خودرو می‌شود. با این طراحی جدید، مرسدس به‌دنبال راهی است تا بدون اضافه کردن فناوری‌های پیچیده و سنگین، قدرت و راندمان را بالا ببرد. البته، ممکن است با دیدن این طراحی پیچیده نگران احتمال نشتی اگزوز از مجاری متعدد آن شوید، اما حداقل می‌توان خوشحال بود که این سیستم وزن اضافی چندانی به خودرو تحمیل نمی‌کند.