آیا پیشرانه توربو کم مصرف تر است؟

 

 

در ظاهر و در ذهن عوام آنچه که جهان صنعت خودرو را به سوی استفاده از انواع سیستم‌های پرخوران سوق داده است، دستیابی به مصرف سوخت کمتر است. اما از نگاه علمی آیا چنین رویکردی منطقی و صحیح است؟

توان و گشتاور موتور خودرو از کجا حاصل می‌شود؟ به صورت مختصر احتراق در پیشرانه‌های درون‌سوز بنزینی (نه دیزلی یا الکلی) رایج حاصل ترکیب دو سیال سوخت و هوا است. برای دستیابی به یک احتراق ایده‌آل نیاز به نسبت سوخت به هوا ۱۴.۷:۱ (۱۴.۷ واحد هوا به ۱ واحد سوخت) هستیم. اما ایده‌آل در این جمله به چه معنا است؟ در این عبارت، یک واحد از بنزین باکیفیت مناسب جایگاه‌های سوخت‌رسانی بین‌المللی بر اساس استاندارد آمریکا و اروپا (نه جایگاه‌های سوخت بی‌کیفیت ایران) با ۱۴.۷ واحد هوا (اکسیژن طبیعی و ناخالص موجود در اتمسفر) و با کمترین میزان آلایندگی و بیشترین بازده ممکن می‌سوزد و به گشتاور تبدیل می‌شود.

اما اگر میزان سوخت را کم کنیم، یا میزان اکسیژن ورودی را افزایش دهیم، با رقیق‌تر کردن این تناسب (بیشتر از ۱۴.۷) احتراق قدرتمندتری خواهیم داشت که با بهبود چشمگیر عملکرد موتور خودرو همراه می‌شود. اما این مهم با افزایش میزان آلایندگی‌های تولیدی پیشرانه، نظیر کربن مونوکسید (CO) و نیتروژن اکسید (NOx/معروف به ناکس) همراه خواهد بود که بر اساس استانداردهای مدرن امروزی، برای محیط زیست بسیار خطرناک به حساب می‌آید. به همین دلیل خودرسازان ستاپ پیشرانه‌های مدرن را بر اساس ضریب ۱۴.۷:۱ تنظیم می‌کنند تا ضمن دستیابی به بالاترین گشتاور، بهترین میزان آلایندگی ممکن نیز حاصل شود.

 

اثرپیشرانه توربو بر مصرف سوخت:

در شرایط استفاده معمول و بدون نیاز به توان بیشتر، موتور با پیشرانه توربو می‌تواند باعث افزایش بهره‌وری سوخت شود. این به دلیل این است که با فشرده‌سازی هوا، موتور می‌تواند بیشترین توان را با حداقل میزان سوخت مصرف کند. اما در شرایط استفاده شدید و نیاز به توان بیشتر (مثلاً در سرعت‌های بالا یا در مسیرهای کوهستانی)، موتور ممکن است نیاز به مقدار بیشتری سوخت داشته باشد. زیرا در این شرایط نیاز به تأمین توان بیشتر از موتور باعث افزایش میزان سوخت مصرفی می‌شود.

به علاوه فناوری‌های جدید و بهینه‌سازی‌های موتور در مدل‌های جدید می‌توانند تأثیرات مثبت بیشتری در کاهش مصرف سوخت داشته باشند. همچنین، استفاده از سیستم‌های مدیریت موتور پیشرفته (ECU) و تکنولوژی‌های تنظیم موتور می‌توانند کمک کنند تا توان و مصرف سوخت متناسب با نیاز فعلی فراهم شود.

 

در موتورهای پیشرانه‌های احتراق داخلی کم‌حجم و کم‌سیلندر مجهز به سیستم پرخوران، به دلیل افزایش راندمان چرخه احتراق سوخت، به طور معمول مصرف سوخت کمتری دارند. این به این معناست که با استفاده از مقدار کمتری سوخت، موتور قادر به تولید گشتاور و توان مطلوب می‌شود. علاوه بر این، این نوع موتورها به دلیل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای همچون سیستم‌های توربوشارژ و پرخوران، به طور معمول پاک‌تر عمل می‌کنند.

با این حال، برای حفظ این نتایج و استفاده بهینه از این نوع موتورها، مهم است که فشار وارده بر آن‌ها در محدوده استاندارد مهندسی نگهداری شود. در غیر این صورت، ممکن است مصرف سوخت بیشتری لازم باشد تا توان و گشتاور مطلوب تولید شود.

این نوع موتورها در برخی موارد می‌توانند مصرف سوخت کمتری داشته باشند نسبت به موتورهای پرحجم V6 و V8، حتی با توان و گشتاور مشابه یا بیشتر. این موضوع نشان می‌دهد که تکنولوژی‌های مدرن و بهینه‌سازی‌های مهندسی در این نوع موتورها تاثیر بسزایی در بهبود کارایی سوخت مصرفی دارند.

استفاده از پیشرانه‌های توربو در موتورها باعث افزایش تنش‌های مکانیکی بر روی اجزا می‌شود. این افزایش تنش‌ها ممکن است باعث افزایش استهلاک و حرارت قطعات داخلی شود که در نتیجه، ممکن است عمر مفید موتور کاهش یابد.

به عنوان مثال، توربوشارژر باعث افزایش فشار و دما در داخل موتور می‌شود، که می‌تواند بر تمامیت مکانیکی اجزا تأثیر بگذارد. همچنین، اجزای موتور که به فشار و دما معرض هستند ممکن است به سرعت فرسوده شوند و نیاز به تعمیر یا تعویض داشته باشند.

با این حال، این نکته مهم است که شرکت‌های خودروسازی با معرفی مدل‌های مجهز به توربوشارژر، از تکنولوژی‌های پیشرفته و مهندسی دقیق برای بهینه‌سازی عملکرد و مقاومت اجزا استفاده می‌کنند. به علاوه، استفاده از مواد جدید و پیشرفته در ساخت قطعات به افزایش استحکام و دوام کمک می‌کند.

در نتیجه، مدل‌های مجهز به پیشرانه‌های توربو امروزه همچنان از پیشرفته ترین تکنولوژی‌ها بهره می‌برند و به طور کلی ارائه کیفیت و قدرت بیشتری دارند.

شرکت‌های خودروسازی همچون رنو، فورد و جنرال موتورز در جهت بهینه‌سازی مصرف سوخت و حفظ تناسب مناسب بین حجم موتور و میزان مصرف سوخت، اعلام کرده‌اند که در آینده نزدیک ممکن است مجبور به افزایش حجم پیشرانه‌های توربو شوند.

این تغییرات به دلیل مسائل مربوط به کاهش بیش از حد حجم و تعداد سیلندر و اعتماد زیاد به سیستم پرخوران در مصرف سوخت نهایی است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در برخی حالات، افزایش حجم پیشرانه توربو می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و افزایش کارایی موتور منجر شود.

با این حال، این تغییرات نیازمند تحقیقات و توسعه‌های بسیار دقیق و حرفه‌ای هستند تا اطمینان حاصل شود که افزایش حجم پیشرانه توربو بهینه و موثر خواهد بود و در عین حال، تعادل مناسبی بین حجم موتور و میزان مصرف سوخت حفظ خواهد شد.