پیشرانه‌های امروزی چه تفاوت‌هایی با پیشرانه‌های قدیمی دارند؟

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو»، در این بین یکی از پر‌تلاطم‌ترین بخش‌ها، بخش قوای محرکه و خصوصا پیشرانه خودروهاست که شاهد پیشرفت روزانه آن هستیم. اما در این بین هنوز هم عده‌ای پیشرانه‌های قدیمی‌تر را به خاطر یک سری دلایل قابل تحمل‌تر از نمونه‌های امروزی می‌دانند که البته مهم‌ترین آنها، سادگی موتور‌های قدیمی است. در این مطلب نگاهی داریم به مهم‌ترین تفاوت‌های پیشرانه‌های قدیمی و جدید. اما در ابتدا باید ذکر کنیم که همراهی و در کنار هم آمدن برخی از عوامل گفته‌شده در این لیست باعث می‌شوند که پیشرانه‌های امروزی نسبت به انواع قدیمی بتوانند برتری پیدا کنند که این همان پیشرفت تدریجی علم است.

پیشرانه‌های جدید‌ هوشمندتر و پاکیزه‌تر ‌

به مرور و با پیدایش سیستم تزریق سوخت به صورت انژکتوری، کم‌کم نیاز به حضور حسگر‌هایی برای ایجاد بهترین شرایط کاری پیشرانه حس می‌شد. امروزه انواع مختلفی از حسگرها در اطراف و داخل پیشرانه‌ها استفاده می‌شوند که به کمک آنها، یک موتور در هر شرایطی با بهترین حالت ممکن تطبیق و سازگاری داده می‌شود. این حسگر‌ها منجر می‌شوند که هم پیشرانه نرم‌تر و بهتر کار کند و هم از میزان مصرف سوخت و در نهایت آلاینده‌های تولیدی نیز کم شود.

مصرف پایین‌تر  پیشرانه‌های جدید ‌

همان‌طور که گفته شد، پیشرانه‌های جدید به کمک تکنولوژی‌های جدیدتری که نسبت به موتور‌های قبل از خود دارند، بازده بالاتری داشته و قدرت و گشتاور بیشتری نیز تولید می‌کنند.
اگر به پیشرانه‌های گفته‌شده در مثال قبل توجه کنیم، مصرف سوخت موتور ۳.۶ لیتری به طور میانگین در حدود ۱۱.۲۵ لیتر در هر ۱۰۰کیلومتر ذکر می‌شود. مصرف سوخت پیشرانه‌های ۵.۷لیتری، ۶.۲ لیتری سوپرشارژ شده و ۶.۴ لیتری تنفس طبیعی نیز به ترتیب برابر با ۱۳.۹ لیتر در هر ۱۰۰کیلومتر، ۱۸.۲ و در نهایت ۱۵.۹ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر خواهد بود که نسبت به قدرت و گشتاور تولیدی این پیشرانه‌ها، اصلا قابل مقایسه با موتور قدیمی ۵.۹ لیتری نخواهند بود. این کاهش مصرف در عین افزایش چشمگیر خروجی را باید در تکنولوژی‌های متفاوت به کار رفته در این موتور‌ها بدانیم. تکنولوژی‌هایی که در سیستم سوخت‌رسانی استفاده شده است تا کم‌کم از دنیای کاربراتور به سمت سوخت‌پاش‌های تکی و سپس چند‌نقطه‌ای و امروزه تزریق مستقیم سوخت برسیم و یا به‌کارگیری پرخوران‌ها که حجم فشرده‌تری از هوا را وارد سیلندرها می‌کنند تا هیدروکربن‌های موجود در سوخت تا حد امکان به طور کامل‌تری سوخته و انرژی خود را آزاد کنند و یا طراحی بهینه‌تر مسیر خروج دود تا بازدم و تخلیه سیلندر‌ها هر چه راحت‌تر اتفاق افتد و در نهایت قرارگیری سنسور‌هایی که باعث می‌شوند موتور همیشه در مناسب‌ترین حالت خود نسبت به دمای محیط، فشار جو و دیگر شرایط محیطی کار کند.

بازده حجمی و گرمایی بالاتر موتورهای جدید ‌

موتور‌های جدید به‌واسطه رفع عیوبی که در موتورهای قدیمی‌تر آنها وجود داشته است و استفاده از دانش بالاتر، سنسور‌ها و حسگرهای بیشتر و پیشرفته‌تر و همچنین طراحی دقیق‌تر و مهندسی‌شده‌تر مسیرهای ورود و خروج دود، بازده بالاتری نسبت به موتورهای قدیمی دارند. طبق نتایج به دست آمده در آزمایشاتی که موسسه بسیار معتبر EPA روی موتور‌های بنزینی انجام داده است، فقط ۱۵‌درصد از انرژی شیمیایی بنزین به صورت کار مکانیکی تبدیل می‌شود. ۶۲ درصد از این انرژی به صورت گرما و همچنین برای مقابله با اصطکاک صرف می‌شود و ۱۷ درصد دیگر نیز در مواقعی که موتور خودرو در حالت کارکرد درجاست، هدر می‌رود. حال این تکنولوژی به کار رفته در یک موتور مدرن و جدید است که باید به کمک آن بیاید تا بتوان هر چه بیشتر از انرژی شیمیایی که در حال تبدیل‌شدن به انرژی‌های دیگر است، استفاده بالاتری کرد. این راه‌ها می‌تواند شامل استفاده از سیستم‌های کمکی همچون توربوشارژرها و سوپرشارژرها، استفاده از خنک‌کن‌ها مثل افترکولر و اینترکولر، بهره‌گیری از آلیاژها و روانکارهایی که کمترین اصطکاک را در حین کار ایجاد می‌کنند، بهره‌گیری از حسگرها و سنسورهای پیشرفته‌تر برای کنترل بهتر شرایط کاری موتور، به‌کارگیری تکنولوژی‌های خاص طراحی سریع‌تر در دم و بازدم پیشرانه مثل استفاده از سیستم‌های زمان‌بندی متغیر کارکرد سوپاپ‌ها و یا استفاده از هدرز و سیستم اگزوز پیشرفته و… . در پایان می‌توان با مقایسه یک موتور کم‌حجم امروزی با یک نمونه پر‌حجم قدیمی به این حقیقت دست یافت که امروزه موتورها هم کوچک‌تر شده‌اند و هم کم‌مصرف‌تر و هم نسبت به هر لیتر از حجم خود، قدرت و گشتاور بیشتری تولید می‌کنند.  برای مقایسه دو پیشرانه حجیم مورد استفاده در محصولات جیپ را در طول نزدیک به ۴ دهه با هم مقایسه می‌کنیم. پیشرانه ۸سیلندر خورجینی ۳۶۰ اینچ مکعبی جیپ که حجمی برابر با ۵.۹ لیتر دارد، یکی از معروف‌ترین موتورهای شرکت AMC به شمار می‌رود که در بالاترین حالت، قدرتی برابر با ۱۷۵ اسب بخار و با کاربراتور چهار‌دهانه در حدود ۱۹۵ اسب بخار نیرو و گشتاوری به میزان ۳۸۰ نیوتن‌متر تولید می‌کند.

از بین پیشرانه‌هایی که امروزه روی جیپ‌‌ها قرار می‌گیرند، پیشرانه‌های ۸ سیلندر خورجینی ۶.۲ لیتری سوپرشارژ شده، ۶.۴ لیتری تنفس طبیعی، ۵.۷ لیتری تنفس طبیعی و موتور کم‌حجم ۶ سیلندر خورجینی ۳.۶ لیتری که آن هم تنفس طبیعی است را مد نظر قرار می‌دهیم. کم‌حجم‌ترین پیشرانه گفته شده نیرویی برابر با ۲۹۰ اسب بخار و گشتاوری برابر با ۳۵۳ نیوتن‌متر تولید می‌کند. موتور ۵.۷ لیتری که حجمی نزدیک به نمونه ۳۶۰ دارد، قدرت و گشتاوری به میزان ۳۶۰ اسب بخار و ۵۲۹ نیوتن‌متر دارد و این اعداد برای پیشرانه ۶.۴لیتری برابر با ۴۷۵ اسب بخار و ۶۳۷ نیوتن‌متر است. تا اینجا به خوبی تفاوت در خروجی پیشرانه‌ها را تا امروز نسبت به یک پیشرانه قدیمی دیدیم. اما برای اینکه تاثیر حضور سیستم‌های نوین‌تر را در موتور‌های امروزی ببینیم، به خروجی موتور ۶.۲ لیتری سوپرشارژ شده نیز نگاهی می‌اندازیم که به اعداد ۷۰۷ اسب بخار و ۸۷۵ نیوتن‌متر برخورد خواهیم کرد که می‌توان گفت در چندین سال پیش به دست آوردن چنین نیرو و گشتاوری از یک موتور با حجم مشابه که قرار بود تولید انبوه باشد، تقریبا غیر‌ممکن بود که امروزه به لطف سیستم‌ها و تکنولوژی‌های مختلفی که روی پیشرانه‌ها پیاده‌سازی می‌شوند، چنین بازدهی قابل دستیابی است.

پیشرانه‌های جدید، پیچیده‌تر ‌

در کنار همه محاسنی که از پیشرفت پیشرانه‌ها به سمت کوچک‌تر‌شدن، کم‌مصرف‌تر‌شدن و… گفته شد، یک عیب را نیز باید برای آنها برشمرد که البته این عیب در مقایسه با امتیازاتی که پیشرانه‌های مدرن امروزی دارند، می‌تواند کاملا نادیده گرفته شود. موتورهای امروزی به خاطر داشتن سیستم‌های مختلف کنترلی و نظارتی، پیچیدگی بالایی دارند که معمولا در صورت خراب‌شدن آنها، امکان تعمیر به صورت لحظه‌ای و توسط مکانیک ممکن نیست و نیاز است تا پیشرانه خودرو به صورت کامل و با کمک دستگاه‌های مورد نیاز، بررسی و عیب‌یابی شود. این در حالی است که در پیشرانه‌های قدیمی فقط دو عامل موثر سوخت‌رسانی و برق وجود دارد که در صورت تنظیم بودن آنها و عدم‌وجود ایراد داخلی، پیشرانه می‌تواند روشن شود‌ و کار کند.

پیشرانه‌های جدید، سبک‌تر و کوچک‌تر ‌

در گذشته تصور بر این بود که هر‌چه یک خودرو سنگین‌تر باشد، حتما در تصادفات ایمن‌تر نیز خواهد بود تا اینکه کم‌کم با به‌کارگیری نقاط شکننده و جذب‌کننده انرژی تصادفات در شاسی خودرو و اتاق، امروزه گفته می‌شود که هر چند که یک خودرو سنگین می‌تواند نیروی بالاتری به یک خودرو سبک در تصادفات وارد کند اما سنگین بودن یک خودرو نمی‌تواند ملاک ایمن‌تر بودن آن در تصادفات نیز باشد. پیشرانه‌ها نیز دقیقا در چنین وضعیتی قرار گرفته‌اند و می‌بینیم که امروزه یک موتور ۴ سیلندر از یک پیشرانه ۶ سیلندر قدیمی نیروی بیشتری تولید می‌کند و بدون‌شک ابعاد کمتر و وزن پایین‌تری نیز خواهد داشت. همین قضیه را امروزه در سیاست‌های برخی شرکت‌های مطرح دنیا می‌بینیم که استفاده از موتور‌های حجیم و بزرگ را محدود کرده و با کمک تکنولوژی‌هایی که پیش‌تر اشاره شد، از یک موتور سبک‌تر و کوچک‌تر نیروی بیشتری استخراج می‌کنند. در مقام مقایسه موتورهای امروزی و قدیمی که تعداد سیلندر مساوی دارند نیز  باید بگوییم که یک پیشرانه ۶ سیلندر امروزی به کمک آلیاژ‌های سبک‌تر و مقاوم‌تر، وزن کمتری نسبت به یک نمونه قدیمی ۶ سیلندر خواهد داشت. طراحی موتور‌ها به صورت خورجینی نیز باعث شده است تا بتوان ابعاد آنها را در سه بعد تقسیم کرد و در نتیجه با فشرده شدن آنها، فضای بیشتری برای داخل کابین باقی بماند.

نویسنده: مهندس علیرضا داودی