تنفس مصنوعی به سبک ب‌ام‌و

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو»، در این بین افراد تشنه سرعت و قدرت نیز ‌کم نیستند بنابراین استفاده از توربوشارژر در کنار پیشرانه‌های کم‌حجم به یک عامل جدا‌نشدنی تبدیل شده است. سیستم‌های توربوشارژر همواره در حال پیشرفت است و خودروسازان با ایجاد تغییرات مختلف در آنها به دنبال افزایش کارایی و کاهش تاخیر آنها هستند. در این بین ب‌ام‌و اقدام به ایجاد یک نو‌آوری در این سیستم‌ها کرد و نام آن سیستم را توئین‌پاور توربو قرار دارد؛ سیستمی که به باور ب‌ام‌و از سایر سیستم‌های توربوشارژ قوی‌تر است و می‌تواند و تنفس بهتری را برای پیشرانه خودرو به ارمغان بیاورد.

سینگل یا توئین!
سیستم توربوشارژر علاوه بر مزیت‌های قابل توجهشان همواره معایب ذاتی نیز در خود دارد. امروزه تمامی سازنده‌ها در حال بهبود بخشیدن به این سیستم هستند و کمپانی ب‌ام‌و نیز به منظور بهبود این سیستم اقدام به یک سری تغییرات در سیستم توربوشارژر کرد. ب‌ام‌و بر روی پیشرانه N54 یک سیستم توئین توربو قرار دارد.N54 یک پیشرانه 3 لیتری 6 سیلندر خطی است که ب‌ام‌و تلاش بسیار زیادی برای کاهش تاخیر توربوشارژرها در این پیشرانه کرد. پس از مدتی ب‌ام‌و پیشرانه N55  را جایگزین پیشرانه قبلی کرد و آن را به سیستم توئین پاور توربو مجهز کرد. لغت توئین در اینجا باعث گمراهی عده‌ای شد و ذهن افراد زیادی به سمت همان سیستم توئین توربو (دو توربو یا در اصطلاح عامیانه توربو دوقلو) عادی رفت.عده‌ای بر این باور بودند که استفاده از یک توربوشارژر به جای 2عدد‌، نوعی پسرفت برای این کمپانی محسوب می‌شود و پیشرانه‌ای ارزان‌تر و با توان کمتر نسبت به نسخه قبلی تولید شده است. ب‌ام‌و با مشکلات مختلفی در زمینه‌های فروشی و حقوقی به دلیل عدم اطلاعات کافی و توضیح نادرست سیستم توربوشارژر جدیدش مواجه شد. پس از گذشت زمان و آشنایی بیشتر با این سیستم، ب‌ام‌و توانست تحولی در پیشرانه‌های کم حجم ایجاد کند و به موفقیت‌های بزرگ و جوایز متعددی در زمینه تولید پیشرانه دست یابد.

طراحی و چیدمان
با توجه به تمامی بهبود‌ها در سیستم توربو شارژر، ب‌ام‌و اقدام به استفاده از یک توربو شارژر توئین اسکرول به جای دو توربو شارژر کرد. در حقیقت سیستم توئین پاور توربو یک توربو شارژر مجهز به دو ورودی مجزای دود (توئین اسکرول) است. این دو مجرا اندازه متفاوتی با یکدیگر دارند و یکی از آنها کوچک و دیگری بزرگ است.
در سیستم‌های توربوشارژر با یک مجرای ورودی‌، تمام فشار دود خارج شده از سیلندر‌ها تنها از طریق این مجرا به توربوشارژر وارد می‌شود. این گاز خروجی به دلیل تفاوت در زمان وارد‌شدن از هر سیلندر به مجرای ورودی با یکدیگر تداخل می‌کند و باعث کاهش کارایی سیستم توربوشارژر می‌شود ضمن آنکه در دور‌های پایین فشار مناسبی برای ایجاد بوست مناسب در توربو را ندارد.
با تدبیری که ب‌ام‌و در این زمینه اندیشید، استفاده از دو مجرا با مشخصات مختلف، باعث افزایش کارایی سیستم توربوشارژر شد. یکی از مجراها کوچک‌تر و با زاویه تندتر طراحی شد و پاسخگویی سریع در دورهای پایین را ایجاد کرد، مجرای دیگر بزرگ‌تر و با زاویه کندتر به منظور پاسخگویی مناسب در دورهای بالا طراحی شد. در نهایت استفاده از این سیستم باعث افزایش سرعت فشرده‌سازی هوا، کاهش چشمگیر تاخیر توربو و افزایش سرعت عکس‌العمل پیشرانه در دورهای مختلف را به دنبال داشت. علاوه بر تمامی این موارد، سیستم توئین پاور توربو یا توئین اسکرول به دلیل استفاده از یک توربوشارژر به جای دو عدد باعث کاهش وزن و در عین حال کاهش پیچیدگی و فضای اشغال شده نیز شد.

تحول در پیشرانه‌های 3 سیلندر
با استفاده از سیستم توربو جدید ب‌ام‌و تحولی در پیشرانه‌های 3 سیلندر بنزینی و دیزلی ایجاد شد. پیشرانه‌های 3 سیلندر و کم‌حجم به دلیل کوچک‌بودن و خطی یا V شکل بودن، استفاده از سیستم توئین توربو را سخت خواهد کرد. در اینگونه پیشرانه‌ها استفاده از سیستم توئین توربو نیازمند ورودی بلند برای انتقال دود است و علاوه بر آن سیستم توئین توربو به مقدار قابل توجهی از گازهای خروجی اگزوز برای کارا بودن سیستم توربوشارژر نیاز دارد. بنابراین ب‌ام‌و به جای سیستم توئین توربو که علاوه بر افزایش وزن پیشرانه، پیچیدگی و کارایی مناسبی روی این پیشرانه‌ها ندارد از سیستم ابتکاری خود در این پیشرانه‌ها استفاده کرد.
به لطف استفاده از سیستم توئین اسکرول این پیشرانه‌ها می‌تواند تا 240 اسب بخار توان را تولید کند. به عنوان نمونه در ب‌ام‌و i8 نیز از یک پیشرانه 1.5 لیتری 3‌سیلندر بنزینی مجهز به این سیستم استفاده شده است.
این پیشرانه می‌تواند 231 اسب بخار توان و 320 نیوتن متر گشتاور را تولید کند و با کمک پیشرانه‌های الکتریکی در مدت زمان 4.4 ثانیه از سرعت صفر به 100کیلومتر بر ساعت برسد. ب‌ام‌و توانست بدون استفاده از پیشرانه‌های حجیم و پر‌مصرف خودروهایی سریع و کم‌مصرف را تولید کند.

سیستم VALVETRONIC و تزریق سوخت با دقت بالا
به طور کلی سیستم توئین پاور توربو تنها به یک توربوشارژر ختم نمی‌شود. این سیستم در حقیقت با دو تکنولوژی دیگر آمیخته شده و یک سیستم یکپارچه را به منظور بهبود عملکرد خودرو ساخته است. ب‌ام‌و نام این سیستم یکپارچه را EFFICIENT DYNAMICS قرار داده است؛سیستمی که علاوه بر کاهش مصرف سوخت و آلایندگی، افزایش لذت رانندگی و کارایی پیشرانه را به ارمغان می‌آورد. سیستم وَلوترونیک (کنترل‌کننده عملکرد سوپاپ‌ها) یکی از مکمل‌های سیستم توئین پاور توربو است و میزان هوای ورودی به هر سیلندر را تنظیم می‌کند. در حالت عادی میزان هوای ورودی به هر سیلندر با توجه به میزان فشار روی پدال گاز تنظیم می‌شود. سیستم ولوترونیک همانطور که از نامش مشخص است ترکیبی از مکانیسم الکترونیکی، سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها و دریچه گاز برقی است. این سیستم با استفاده از محاسبات مختلف از طریق کامپیوتر خودرو(ECU) مقدار سوخت موجود در هر سیلندر را تشخیص داده و هوا را به میزان مورد نیاز به داخل هر سیلندر می‌فرستد. این سیستم باعث می‌شود تا از مصرف سوخت بیش از حد جلوگیری شود زیرا زمانی که با فشردن پدال گاز مقدار پاشش سوخت در هر سیلندر افزایش یابد اما میزان کافی هوا برای احتراق کامل سوخت وجود نداشته باشد، کاهش راندمان پیشرانه و افزایش مصرف سوخت و در نتیجه خام‌سوزی ایجاد می‌شود. سیستم ولوترونیک برای اولین بار در سال 2001 روی سری3 محصولات ب‌ام‌و استفاده شد. سپس این سیستم روی پیشرانه N55 در کنار سیستم توئین پاور توربو قرار گرفت تا بتواند توانایی خود را به صورت کامل نمایش دهد. این سیستم در حقیقت برگرفته از سیستم DOUBLE VANOS همین شرکت است. در این سیستم لیفت سوپاپ‌ها با استفاده از اهرمی که بین میل سوپاپ و سوپاپ ورودی قرار داشت تغییر می‌کرد.در کنار تمامی این موارد سیستم دیگری که مکمل توئین اسکرول است و به بهینه کار کردن پیشرانه کمک می‌کند استفاده از سیستم تزریق سوخت با دقت بالا به وسیله انژکتور‌های چند سوراخه است. ب‌ام‌و بر این باور است که سیستم یکپارچه‌اش می‌تواند مصرف سوخت خودرو را تا 15درصد کاهش دهد.

توربوشارژرهای هندسه متغیر

پیشرانه‌های مجهز به توربو شارژر عموما دارای مشکل تاخیر در دور موتورهای پایین است. در دور‌های پایین به دلیل کاهش  فشار میزان گاز خروجی از اگزوز، توان و کارایی سیستم توربوشارژر نیز کاهش می‌یابد. ایده طراحی سیستم توربو شارژر هندسه متغیر به منظور افزایش کارایی سیستم توربوشارژر و کاهش تاخیر در دور‌های پایین مطرح شد. ‌برای آشنایی با این سیستم ابتدا باید با مفهوم ASPECT RATIO آشنا شوید. هر سیستم توربوشارژر نسبت مشخصی از A/R را دارد. بزرگ‌بودن این نسبت باعث ایجاد تاخیر در سیستم توربو در دور‌های پایین می‌شود و کوچک‌بودن آن باعث ایجاد مشکلاتی در دورهای بالا می‌شود. در سیستم‌های توربوشارژر معمولی امکان تغییر این نسبت وجود ندارد و این مقدار ثابت است. سیستم توربوشارژر هندسه متغیر که به اختصار VGT ا(VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER) خوانده می‌شود، طراحی پیچیده‌تری نسبت به توربوشارژرهای معمولی دارد اما اصول کارکرد یکسانی با آنها دارد. تنها تفاوت این دو سیستم در استفاده از تعدادی پره در اطراف توربین است.
در توربوشارژرهای معمولی گاز خروجی اگزوز به صورت مستقیم به توربین برخورد می‌کند اما در توربوشارژرهای هندسه متغیر پس از برخورد با پره‌ها به توربین می‌رسد. در اینگونه توربوشارژرها پره‌ها از طریق یک سروو موتور و یا فشار وکیوم در دورهای مختلف تغییر جهت می‌دهد. در سرعت‌ها و دور موتور‌های بالا پره‌ها به صورت کاملا باز قرار می‌گیرد زیرا در دور موتور‌های بالا فشار گاز خروجی اگزوز به میزان قابل توجهی زیاد است و نیازی به افزایش این فشار وجود ندارد. همچنین نیم باز بودن پره‌ها باعث آسیب دیدن آنها می‌شود.در دور‌های پایین پره‌ها زاویه شدیدی گرفته و تقریبا بسته می‌شوند تا میزان فشار گاز خروجی اگزوز افزایش یابد‌، در این صورت کارایی سیستم توربوشارژر در هر دو حالت حفظ می‌شود و پدیده تاخیر توربو‌ها به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. اینگونه توربوشارژر‌ها علاوه بر مزایای گفته شده معایبی نیز دارد و مهم‌ترین آنها پیچیده بودن و قیمت بالاتر آنها نسبت به توربوشارژر‌های معمولی است.