مهمترین پیشرفت ها در فناوری موتور خودرو

اولین موتور خودرو حدود 150 سال قبل توسط کارل بنز ابداع گردید. از آن زمان تاکنون فناوری موتور خودرو مسیر زیادی را پیموده است: از موتورهای دوسوپاپه که مخلوط قابل احتراق توسط نیروی وزن به درون ۀآنها وارد می شد تا سیستم های مدرن پاشش سوخت امروزی. همچنین فناوری موتور خودروی برقی نیز گسترش شتابانی یافته که نیاز به یک موتور احتراق داخلی آلوده ساز را کاملا برطرف می کنند. در این مقاله ده تا از مهمترین فناوری های نوین موتور خودرومعرفی می گردد.

موتور هیبرید

هیبرید بطور ساده به معنای ترکیب دو نوع منبع قدرت است، به عبارتی یک موتور معمولی بنزینی (یا دیزلی) که توسط یک موتور برقی پشتیبانی می شود. موتور برقی هنگام بره افتادن خودرو، حرکت با سرعت ثابت در بزرگراه ها و برقی شرایطی که نیاز به بار کم دارد بکار می آید. این امر به کاهش قابل ملاحظه مصرف سوخت می انجامد. هر سال تعداد بیشتری از خودرسازها به تولید خودروی هیبرید روی می آورند.

پاشش مستقیم

روزهای موتورهای کاربوراتی به پایان رسیده است. پاشش مستقیم با اسپری کردن دقیق هوا و سوخت بطور مستقیم به داخل سیلندر (اتاق احتراق) کار می کند. پاشش منظم سوخت یا پاشش الکتریکی سوخت (EFI) تنها آمیزه سوخت و هوا را به درون مانیفولد درون کش (intake manifold) پاشیده و سپس با بازشدن هر سوپاپ این مخلوط به درون هر سیلندر مکیده می شود. فناوری جدید پاشش مستقیم با دقیق تر کردن روش تزریق سوخت بر کارایی موتور افزوده است. میزان سوخت مورد نیاز برای هر سیلندر نیز به دقت اندازه گیری شده و کنترل می شود. این فناوری در موتورهای دیزل یا توربودیزل جدید نیز به خدمت گرفته شده است.

زمانبندی متغیر سوپاپ

این فناوری پیچیده یکی از انقلابی ترین فناوری ها در موتورهای نوین است. در این فناوری کنترل سوپاپ بطور پیوسته بر حسب شرایط تنظیم می شود تا توان و گشتاور مفیدتری برای هر بخش از گشتره دور موتور فراهم آید. بدین ترزتیب حدود هفت درصد از مصرف سوخت و انتشار گازهای آلاینده کاسته می شود.

توربوشارژ

وقتی توربوشارژ در دهه 1970 ارائه شد، تنها در خودروهای مسابقه مورد استفاده قرار می گرفت. لیکن امروزه توربوشارژ به مولفه ای ضروری در ارتقای بازده، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده ها تبدیل شده است. توربوشارژ با دمیدن مخلوط هوا و سوخت به درون موتور با استفاده از یک پروانه عمل می کند که خود این پروانه توسط گازهای خروجی چرخانده می شود. همانطور که مکش اکسیژن تازه بجای هوایی که مخلوطی از گازهاست بر کارایی شش های انسان می افزاید، دمیدن مخلوط قابل احتراق به داخل موتور نیز بر کارایی آن خواهد افزود.

غیرفعال سازی سیلندرها

این فناوری غالبا در موتورهای بزرگتر مانند V6 و V8 بکار می رود. وقتی با سرعت ثابت در حال حرکت در بزرگراه هستید بریا نگهداشتن سرعت ثابت تنها به بخشی از توان خودرو نیاز دارید. برای مثال اگر یک خودرو با موتور V8 را می رانید برای ادامه حرکت به همه سیلندرها نیاز ندارید. غیرفعال سازی سیلندر در عمل قتی توان زیادی مورد نیاز نیست، دو یا چهار سیلندر را بطور خودکار موقتا غیرفعال می کند. بیشتر سیستم ها در این حالت از هشت سیلندر به چهارسیلندر تبدیل می شوند. این عمل بدون اطلاع راننده صورت می پذیرد و در صورت نیاز دوباره تمامی سیلندرها به مدار باز می گردند. نتیجه این فناوری، بهره گیری از صرفه جویی یک موتور چهار سیلندر در هنگام حرکت بر بزرگراههاست.

موتور برقی

موتورهای برقی روز بروز متداول تر می شوند. مهمترین فایده آنها انتشار آلاینده در حد صفر است. عیب بزرگ آنها نیاز به باتری است. در مورد خودروی بنزینی یا دیزلی تنها لازم است به یک پمپ بنزین مراجعه کنید اما ایستگاه های شارژ باتری خودری برقی هم اکنون کم شمارند و برد خودروی برقی نیز کوتاه است. بسیاری از دولتها در سراسر جهان در حال بروز سازی زیرساختها برای گسترش استفاده از خودری برقی هستند.

موتور احتراق داخلی هیدروژنی

هم اکنون آزمایشاتی برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت در موتورهای احتراق داخلی در دست انجام است. این موتورها طرحی مشابه موتورهای بنزینی دارند و تنها از هیدروژن به عنوان سوخت احتراقی استفاده می کنند. این موتورها بیست درصد توان بیشتر تولید کرده و تقریبا هیچ آلاینده ای منتشر نمی کنند. گاز خروجی از اگزوز این موتورها بخار آب است. تنها مشکل این است که هنوز راه مناسبی برای ذخیره هیدروژن به عنوان سوخت در خودرو و ایستگاه های پمپ هیدروژن یافت نشده است.

پیل سوختی هیدروژنی

برخلاف موتورهای احتراقی هیدروژن سوز، پیل های سوختی همانند یک موتور برقی کار می کنند. در این نوع موتورها از هیدروژن در یک واکنش شیمیایی که ایجاد الکتریسیته می کند استفاده می شود. این الکتریسیته برای راندن یک موتور برقی مصرف می شود. بهترین بخش این طرح این است که احتیاج به هیچ شارژ مجدد ماند باتری ندارد. در عوض تنها باید هیدروژن را دوباره وارد باک موتور کرد. گرچه تمیزترین نوع موتور است لیکن ذخیره مناسب هیدروژن هنوز یک مساله بشمار می رود.

آلترناتور فعال

آلترناتور یک مولد برق است که هنگام کارکردن موتور باتری خودرو را شارژ می کند. این وسیله از دوران موتور برای گرداندن یک قرقره و تولید و تبدیل انرژی دورانی به برق مورد نیاز برای شارژ باتری استفاده می کند. هر موتوری برای ادامه کار به یک آلترناتور نیاز دارد. آلترناتورهای فعال در خودروهایی ماند مزدا و BMW بکار رفته اند و از یک سیستم کلاچ برای هرزچرخیدن آلترناتور هنگامی که باتری پر است استفاده می کنند. بدین ترتیب موتور نیاز به صرف توان برای گرداندن آلترناتور هنگامی که نیاز به آن نیست ندارد. برخی سیستم ها زمانی که نیاز به حداکثر توان و شتاب موتور است نیز آلترناتور را جدا می کنند تا تمام توان تولیدی برای تولید خروجی مصروف شود.

سازگاری با LPG

تقریبا تمام خودروهای بنزینی می توانند با تغییرات اندکی از LPG (گاز مایع) استفاده کنند. LPG نه تنها با محیط زیست سازگار تر است، بسیار ارزانتر از بنزین نیز هست. مطالعاتی در دست است تا موتورهای جدید از پایه قابلیت سوزاندن LPG بدون هیچ تغییری را داشته باشند.

https://www.carloans.com.au/blog/top-ten-advances-in-engine-technology