بازار؛ گروه خودرو: مهم‌ترین بخش در طراحی و تولید خودرو، پیشرانه است. شاید بتوان گفت پیشرانه تلفیقی از هنر و مهندسی برای ایجاد قدرت لازم جهت حرکت خودرو است. پیشرانه به حدی دارای اهمیت است که عمده تغییرات تکنولوژی در خودروها، در رتبه اول مربوط به پیشرانه و رتبه دوم مربوط به ایمنی و... است. از سال ۲۰۱۰ به بعد با افزایش میزان تولید خودروها و بالا رفتن آلایندگی ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی، سیاست خودروسازان برای طراحی و استفاده از پیشرانه‌ها تغییر کرد. ماحصل این تغییرات سبب شد که همه خودروسازان در دنیا بااتفاق نظر به سمت استفاده از پیشرانه‌های با حجم و تعداد سیلندر کم پیش بروند. اما این مورد مستلزم آن شد که با استفاده از تکنولوژی‌های جدید، افت قدرتی که درپیشرانه‌ها رخ می‌دهد را جبران کنند. گاهی طراحی پیشرانه بدون تجهیزات خاص یا نصب سیستم‌های برای بهبود این ضعف، این سوال را ایجاد می‌کند که استهلاک چه می‌شود؟ برای بررسی این موضوع و تغییر در آینده پیشرانه‌ها به بررسی چند تکنولوژی جدید پرداختیم.
طراحی تا آرایش پیشرانه‌ها
پیشرانه‌ها در صنعت خودروسازی براساس نوع سوخت مصرفی و آرایش(شکل قرارگیری) تقسیم می‌شوند. اگر از نوع سوخت صرف نظر کنیم، وجه اشتراک پیشرانه‌ها نوع آرایش آن‌ها است. از بدو تولید خودرو تا کنون انواع آرایش برای پیشرانه‌های ایجاد شده که متداول‌ترین نوع آن‌ها به ترتیب عبارت است از: نخست پیشرانه خطی(ردیفی) : در این نوع پیشرانه سیلندرها در پشت سرهم(خطی) قرار قرار گرفته، در پیشرانه ردیفی سیلندرها کنار یک دیگر هستند. دوم پیشرانه وی شکل هست که دو ردیف سیلندر با زاویه ۶۰ تا ۹۰ درجه و میل‌لنگ مشترک ساخته می‌شوند. سوم، پیشرانه خوابیده است، این پیشرانه دارای دو ردیف سیلندر با ۱۸۰ درجه زاویه و که به صورت افقی روبه رو یک دیگر قرار می‌گیرند. رتبه آخر نیز به پیشرانه‌های W شکل می‌رسد که در این نوع نیز مانند پیشرانه‌های وی شکل سیلندرها به شکل مایل روبه رو هم قرار می‌گیرند. ساختار و اصول کارکرد تمام این پیشرانه مشابه یک دیگر است، گاهی ممکن است به دلیل استفاده از طراحی خاص در سیلندر یا تعبیه نوعی سیستم نام گذاری‌های مختلف برای آن‌ها از سوی شرکت‌های سازنده انجام شود.
هوشمندسازی به لطف الکترونیک
در دهه ۹۰ میلادی صنعت خودرو بافصلی نو در تکامل خودروها مواجه شد. در آن دهه علم الکترونیک به صنعت خودرو ورود کرد و این امکان را برای مهندسان ایجاد کرد که برای بهبود راندمان و عملکرد پیشرانه از طریق قطعات الکترونیک ممکن سازند. از آن دهه تا کنون شاهد پیشرفت و طراحی انواع قطعات الکترومکانیکی در راستای کنترل عملکرد قطعات خودرو هستیم. سوپاپ‌ها، انژکتورها، دریچه گاز، ترموستات و سنسورها و... و. از نوع برقی تا کنون ساخته و تعبیه شدند. اما از یکسال گذشته تا حال، قطعاتی مانند پمپ آب، اویل پمپ الکترونیکی برای خودروها طراحی و تعبیه شده است. این دو قطعه باهدف کاهش مقدار آلایندگی درپیشرانه‌ها الکترومکانیکی شده‌اند. هرچند که ECU ها و تعداد سنسورها را نیز مهندسان گسترش داده‌اند، تمام این تغییرات یک هدف را مشخص بیان می‌کند، آن هم آینده پیشرانه‌ها احتراق داخلی در صورت بقا در صنعت خودرو، وابستگی شدیدی به علم الکترونیک خواهد داشت. زیرا افزایش قدرت پیشرانه‌ها علاوه بر طراحی خاص سیلندر و محفظه احتراق، مستلزم تعبیه کردن انژکتورها و ECUهای نسل نوینی است که پاشش کمتر با هوای بیشتر جهت دست یابی به یک احتراق ایده‌آل و قدرتمند را ایجاد کند. همین مساله سبب شده که بیشترین هزینه‌های طراحی پیشرانه‌ها برای افزایش توان وقدرت‌شان معطوف به استفاده از قطعات الکترونیکی جدید باشد. دیری نخواهد گذشت که بیشتر ساختار مکانیکی پیشرانه‌ها را همین قطعات الکترومکانیکی تشکیل دهند. تعمیرات نیز به همین سمت معطوف خواهد شد.
تنفس طبیعی کم رنگ شد
برای جبران کاهش توانی که ناشی از کم شدن تعداد سیلندر و حجم پیشرانه است، مهندسان از سیستم‌های پرخوران برای پیشرانه‌ها استفاده می‌کنند. در حقیقت توربوشارژرها و سوپرشارژرها جز لاینفک پیشرانه‌ها شده‌اند. باتوجه به سیاست کاهش تعداد و حجم سیلندرها، نسل جدیدی از توربوها با نام سوپر توربو در صنعت خودرو درحال ورود هستند که ساختار و عملکرد آن‌ها دستخوش تغییر قرار گرفته است. به عنوان مثال سوپرتوربوها دچار تغییراتی در محور توربو شده‌اند، این تغییرات سبب شده که انرژی مکانیکی بیشتری در زمان خروج گازها ایجاد شود تا هوای فشرده بیشتر وارد پیشرانه شود. یاتاقان‌ها و پروانه‌های این نسل از توربو طوری طراحی شده‌اند که علاوه بر داشتن عمرمفید بیشتر، هوای فشرده بیشتری را برای پیشرانه تولید می‌کنند. در این توربوها نه تنها در دورهای پایین نیز توربو فعالیت دارد، بلکه راندمان پیشرانه را در هر دوری متناسب با درخواست موتور افزایش خواهد داد.
توسعه آلیاژها برای بهبود استهلاک
کاهش حجم و تعداد سیلندر در کنار بالا بردن ضریب تراکم توام با استفاده از سیستم‌های پرخوران، فقط معنای استهلاک را به مشتریان منتقل می‌کند. زیرا زمانی که بخواهیم از کمترین توان بیشترین بازده را داشته باشیم، افزایش استهلاک پارامتر جدای ناپذیر از سیستم است. برای کاهش استهلاک در پیشرانه‌های جدید که طراحی و تولید می‌شوند، نسل جدید آلیاژ با طراحی نوین به کار رفته است. در موتورهای نسل آینده پیوند فلزی قوی بین بوش و بلوک آلومینیوم تعبیه خواهد شد. این پیوند فلزی آلیاژی از سیلیکون و آلومینیوم هست که ضریب هدایت حرارتی مناسب، اصطکاک کمتر و مقاومت بالا را برای سیلندرها فراهم خواهد کرد. به موازات این تغییرات، یاتاقان‌ها دستخوش تغییر آلیاژی قرار گرفته‌اند. این یاتاقان‌ها مجهز به فلز هوشمند شده‌اند که ضریب اصطکاک و خوردگی درآن‌ها کاهش یافته و مقدار مقاومت دربرابر دما و انتقال حرارت‌شان افزایش داشته است. این نسل از یاتاقان‌ها علاوه بر افزایش عمرمفید و کاهش استهلاک، مقدار خرابی در پیشرانه را نیز در صورت استفاده از توربوشارژر یا سوپرشارژر یا بالا بردن ضریب تراکم افزایش خواهند داد.
نظر شما