» سیستم های سوخت رسانی پنج تکنولوژی کاهش دهنده ی مصرف سوخت صدمین سالگرد تولید فورد مدل T در حال فرا رسیدن است اما اصول موتورهای احتراق داخلی که قدرت بخش بیشتر خودروهای حال حاضر دنیا است تنها اندکی دچار تغییر گشته است .
عمل احتراق در سیلندر صورت می گیرد و پیستون به سمت پایین حرکت می کند و موجب گردش میل لنگ می شود . میل لنگ نیز به گیربکس متصل است و با حرکت خود میل گاردان را نیز به چرخش وا می دارد و در نهایت خودرو حرکت می کند .
البته این به معنی آن نیست که پیشرفت ها چشمگیر نبوده است . موتورهای چهار سیلندر به جای 20 اسب بخار می توانند بیش از 250 اسب بخار قدرت تولید کنند در حالی که پربازده تر و پاک تر نیز شده اند .
مطمئنا دلیل این پیشرفت طراحی جدید موتورها و استفاده از تکنولوژی های پیشرفته است . اما ماهیت این تکنولوژی ها و نحوه ی کار آن ها برای بسیاری از افراد مبهم است . به طور مثال زمانی که فروشنده در مورد خودرویی که قصد فروش آن را به شما دارد می گوید : این اتومبیل دارای سیستم های تزریق مستقیم سوخت ; توربوشارژر ; سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ ها ; دیزل پاک یا غیر فعال سازی سیلندر است ممکن است که شما اندکی سردرگم شوید .
زمانی که به تمام بخش های اتومبیل به عنوان یک مجموعه ی کامل نگاه می کنیم آن را بسیار پیچیده می یابیم اما در صورت بررسی تک تک اعضای آن متوجه می شویم اغلب از قوانینی ساده پیروی می کنند که با کمی توجه می توان از چیزهایی که در رابطه با کارکرد آن ها می شنویم شگفت زده شد .
این مقاله شما را با بیانی ساده با برخی از تکنولوژی های رایج موتور که موجب افزایش قدرت و بهبود بازدهی می شوند آشنا می کند .
دیزل پاک
با وجود این که این موتورها بسیار کم مصرف هستند اما هرگز به یک انتخاب پرطرفدار در آمریکا تبدیل نشده اند . اولین ماشین های دیزلی که به تعداد کم وارد آمریکا شدند به پر سر و صدا بودن ; بوی بد دادن و کند بودن شهرت پیدا کردند .
اما تکنولوژی دیزل از آن موقع تا حالا پیشرفت عظیمی کرده است و حالا مدت ها پس از آن رسوایی خودروهای دیزلی آماده هستند تا به آمریکا بازگردند . اگر چه قسمت گران تر گازوئیل مرغوب نسبت به بنزین ممکن است از تقاضای مربوط به این خودروها بکاهد .
بزودی بسیاری از کارخانه ها محصولات دیزلی خود را وارد بازار آمریکا می کنند اما دیگر از صدا ; بود و تنبلی در این خودروها خبری نیست .
دیزل های قدیمی گازهای خروجی بار مقدار زیادی اکسید نیتروژن ( NOx) و ذرات معلق تولید می کردند .
اما جدیدترین کاتالیزورها از میزان NOx تا حد قابل توجهی کاسته اند که موجب شده دیزلی های جدید به پاک ترین خودروها تبدیل شوند . تمهید بعدی که برای کاهش آلایندگی این خودروها به کار گرفته شده نصب فیلترهای جاذب ذرات معلق است که این ذرات را در داخل خود به دام می اندازد و مانع از انتشار آن ها می گردد . استفاده از گازوئیل با گوگرد ( سولفور ) پایین که توسط مسئولان ایالتی نیز حکم آن صادر شده به پاک تر شدن خودروهای دیزلی کمک قابل توجهی نموده است .
تزریق مستقیم سوخت
تزریق مستقیم سوخت به محفظه ی احتراق چیز جدیدی در دنیای خودروسازی نیست ; بلکه تنها برای موتورهای بنزینی جدید است چرا که این روش برای مدتهاست که در موتورهای دیزلی استفاده می شود .
نحوه ی کار این سیستم با انژکتورهای عادی متفاوت است . بر خلاف " انژکتورهای دروازه ای " مسوم به a.k.a که سوخت و هوا را در مانیفولد ورودی مخلوط می کنند ; سیستم تزریق مستقیم سوخت زمانی که سیلندر از هوا پر شده سوخت را مستفیما و بدون واسطه به داخل آن تزریق می کند .
تزریق مستقیم سوخت از مصرف این فرآورده می کاهد و عموما قدرت بیشتری را نسبت به موتورهای هم حجم و مشابه خود که به " انژکتورهای دروازه ای " مجهزند به ارمغان می آورد .
بازدهی سوخت بهبود پیدا کرده است زیرا سیستم می تواند سوخت را با دقت بیشتر و متناسب با نیاز هر سیلندر به آن تزریق کند . به طور مثال زمانی که بار کمتری بر دوش موتور است ( مانند جرکت در بزرگراه ها و یا در جا کار کردن ) انژکتورها تا آخرین لحظه ی ممکن صبر می کنند و پس از آن تنها مقدار اندکی سوخت را تزریق می کنند . بدین ترتیب مصرف سوخت کمتر و بازدهی بیشتر به دست می آید . تزریق مستقیم سوخت در موتورهای بنزینی تاثیر خنک کنندگی در سیلندر دارد و تنفس هوای سردتر توسط موتور خود موجب افزایش تولید قدرت نیز می گردد .
غیر فعال سازی سیلندر ( ظرفیت متغیر )
ظرفیت کلی یک موتور برابر حجم یک سیلندر ضرب در تعداد سیلندرها است . موتور مجهز به سیستم " غیر فعال سازی سیلندر " تنها تعداد سیلندرهایی را که مشغول فعالیت هستند را تغییر می دهد که موجب تغییر ظرفیت موتور نیز می گردد .
جریان سوخت ورودی به سیلندرهای غیر فعال ; قطع می شود و سوپاپ ها نیز از کار می افتند . بنابر این با تعداد سیلندرهای کم تر مصرف سوخت نیز کاهش پیدا می کند .
کادیلاک در ابتدای دهه ی 80 برای اولین بار این سیستم را در موتورهای V8 ; V6 و چهار سیلندر خود به کار برد اما این تکنولوژی اخیرا مورد توجه قرار گرفته است .
موتورهایی که از سیستم غیر فعال سازی سیلندر استفاده می کند شامل V8 های همی کرایسلر ; V8 و V6 های GM و 5/3 لیتری V6 هوندا می شود .
توربوشارژر
با وارد شدن مخلوط احت فشار قرار گرفته شده مانند چیزی که توربوشارژر عرضه می کند ; موتور می تواند سوخت بیشتری را بسوزاند . برای فهم بهتر یک قوطی نوشابه ی گازدار را قبل از بازکردن تکان دهید . قوطی نوشابه همان سیلندر است و زمانی که در قوطی را باز می کنید فشار آزاد شده چیزی است که قدرت را به وجود می آورد .
فشار بیشتر به معنی قدرت بیشتر است به همین دلیل موتورهای توربوشارژ شده عموما بیش از 100 اسب بخار به ازای هر لیتر حجم موتور تولید می کنند در حالی که موتورهای معمولی ( بدون توربو یا سوپر شارژر ) نمی توانند به این رقم دست پیدا کنند .
یک توربوشارژر از دو توربین تشکیل شده است ; یکی در جریان گازهای خروجی ( توربین خروجی ) و دیگری در جریان هوای ورودی به موتور ( توربین کمپرسور ) قرار دارد . بار خروج گازها از موتور توربین خروجی که به توربین کمپرسور متصل است شروع به چرخش می نماید و در نتیجه با حرکت توربین کمپرسور ; هوای ورودی به موتور نیز فشرده می شود و فشار درون سیلندر بالا می رود ; دقیقا شبیه تکان دادن قوطی نوشابه .
توربوشارژر ها به طور مستقیم مسایل اقتصادی موتور را بهبود نمی بخشند . چیزی که آن ها ارایه می کنند در یافت بیش ترین قدرت از موتورهای کوچک است . فایده ی آن ها شبیه سیستم غیر فعال سازی سیلندر است یعنی می توان قدرت مورد نیاز را از حجم موتور کم تر گرفت در نتیجه سوخت کمتری نیز مصرف می شود و بازدهی افزایش می یابد . با این حال اگر یک یا دو توربوشارژر بر روی یک موتور بزرگ نصب شود توان خروجی به یک عدد نجومی خواهد رسید .
زمان بندی و جابجایی متغیر سوپاپ ها
موتور خودروها ( به جز موتور وانکل که تنها در مزدا RX-8 استفاده می شود ) از سوپاپ ها برای ورود سوخت و هوا به سیلندر و خروج دود از آن استفاده می کنند . این سوپاپ ها در حقیقت صفحه های گردی هستند و هر کدام حفره ای را پوشش می دهند ( به این حفره پُرت یا دروازه ی ورود یا خروج نیز گفته می شود ) . زمانی که سوپاپ از جلوی این حفره جابجا می شود هوا به داخل موتور وارد ; یا از آن خارج می شود . و زمانی که سوپاپ بسته شده و در نشیمنگاه خود قرار می گیرد هوا امکان خروج از سیلندر را پیدا نمی کند .
در دور موتور 6000 که نزدیک محدوده ی قرمز موتور در اغلب خودروهاست هر سوپاپ 50 مرتبه در هر ثانیه باز و بسته می شود .
حتی در سرعت های پایین تر زمان بندی ; مدت و میزان باز و بسته شده سوپاپ در مصرف سوخت موتور و قدرت آن تاثیر گذار است .
در ساختارهای متداول امکان تغییر این زمان بندی وجود ندارد اما در گونه های پیشرفته نظیر موتور i-VTEC ( کنترل زمان بندی و جابجایی هوشمند ) نه تنها امکان تغییر زمان بندی باز و بسته شده سوپاپ وجود دارد بلکه می توان میزان بازشدن سوپاپ ( ارتفاع باز شدن سوپاپ ) را نیز تغییر داد .
اما چه نیازی به نصب این سیستم است ؟ مطمئنا زمان بندی سوپاپ ها مصرف سوخت کمتر و قدرت بیشتری را ارایه می کند . موتوری که به سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ ها مجهز است می تواند در دورهای پایین نیز قدرت مناسبی را ارایه کند .
مانند توربوشارژر ; این تکنولوژِی نیز به طور مستقیم موجب کاهش مصرف سوخت نمی شود بلکه قدرت بیشتری را به موتور می بخشد که موجب کاهش مصرف سوخت می شود .
پایان سخن :
تکنولوژی های پیشرفته راهکار فعلی بشر برای سر پا نگه داشتن موتورهای احتراقی است اما مطمئنا در آینده ای نه چندان دور این تکنولوژی ها نیز دیگر راهگشا نخواهند بود و باید جای خود را به تکنولوژی های جدیدتر و موتورهای پاک و بدون آلاینده بدهند .
