موتوری که زیر آب خاموش نمی‌شود؛ کشف جدید هورس

به گزارش مجله خبری نگار/دیجیاتو،تزریق آب به موتور‌های احتراق داخلی، برخلاف تصور اولیه، فناوری کاملاً نامتعارفی نیست. در برخی موتور‌های توربوشارژ و پرفشار، از این روش برای جلوگیری از احتراق ضربه‌ای یا همان ناک استفاده می‌شود.

شرکت هورس پاورترین از یک موتور بنزینی جدید رونمایی کرده است که می‌تواند حتی در شرایط غوطه‌وری کامل در آب نیز به کار خود ادامه دهد. پیشرانه B۲۰ با قابلیت فعالیت در عمق ۱.۱ متری آب، فناوری تازه‌ای برای خودرو‌های آفرودی و هیبریدی به شمار می‌رود؛ موتوری که می‌تواند یکی از نگرانی‌های همیشگی رانندگان هنگام عبور از مسیر‌های سیلابی و رودخانه‌ها، یعنی ورود آب به سیلندر‌ها و قفل هیدرولیکی، را کاهش دهد.

به نقل از autocar، تزریق آب به موتور‌های احتراق داخلی، برخلاف تصور اولیه، فناوری کاملاً نامتعارفی نیست. در برخی موتور‌های توربوشارژ و پرفشار، از این روش برای جلوگیری از احتراق ضربه‌ای یا همان ناک استفاده می‌شود. تزریق آب با کاهش دمای محفظه احتراق، امکان افزایش فشار بوست و جلو انداختن زمان‌بندی جرقه‌زنی را فراهم می‌کند و در نهایت می‌تواند به افزایش توان موتور منجر شود.

اما اینکه یک موتور بنزینی بتواند درحالی‌که کاملاً زیر آب قرار گرفته است به فعالیت خود ادامه دهد، موضوعی کاملاً متفاوت است.

شرکت هورس پاورترین در اوایل ماه سپتامبر از موتور بنزینی B۲۰ رونمایی کرد. این پیشرانه چهارسیلندر خطی با حجم ۲ لیتر، می‌تواند در عمق حداکثر ۱.۱ متری آب روشن بماند و به فعالیت خود ادامه دهد. به گفته سازنده، این موتور علاوه بر خودرو‌های آفرودی، برای استفاده در سامانه‌های هیبریدی نیز مناسب است.

B۲۰ همچنین برای کار در شرایط دشوار و زیر بار‌های سنگین طراحی شده است. هورس اعلام کرده این پیشرانه حتی هنگام حرکت در مسیر‌هایی با شیب ۱۰۰ درصد نیز می‌تواند توان خروجی خود را به‌صورت مداوم حفظ کند.

خروجی موتور بسته به شرایط کاری، بین ۱۸۹ تا ۲۸۰ اسب بخار قدرت و ۳۰۰ تا ۳۸۰ نیوتن‌متر گشتاور است؛ اعدادی که نشان می‌دهند این پیشرانه صرفاً برای حرکت در آب طراحی نشده و توانایی استفاده در شرایط سخت آفرودی را نیز دارد.

قفل هیدرولیکی چگونه موتور خودرو را از کار می‌اندازد؟

یکی از خطر‌های جدی هنگام عبور خودرو از آب‌های عمیق، ورود حجم زیادی از آب به داخل موتور است. برخلاف هوا و مخلوط گازی داخل سیلندر، آب قابلیت فشرده شدن ندارد. به همین دلیل، اگر مقدار قابل‌توجهی آب وارد محفظه احتراق شود، پیستون هنگام حرکت به سمت بالا نمی‌تواند مرحله تراکم را به‌درستی انجام دهد.

این وضعیت که با نام قفل هیدرولیکی (Hydrolock) شناخته می‌شود، ممکن است در مدت کوتاهی به قطعات داخلی موتور آسیب جدی وارد کند. خم شدن شاتون، آسیب دیدن پیستون و حتی از کار افتادن کامل موتور از پیامد‌های احتمالی این اتفاق است.

در خودرو‌های آفرودی معمولاً از اسنورکل استفاده می‌شود تا هوای مورد نیاز موتور از ارتفاع بالاتری تأمین شود و احتمال مکش آب کاهش پیدا کند. بااین‌حال، اسنورکل به‌تنهایی برای عبور ایمن از آب‌های عمیق کافی نیست؛ زیرا سیستم برق، حسگرها، اتصالات و دیگر اجزای خودرو نیز باید در برابر نفوذ آب مقاوم باشند.

استاندارد IPX ۸؛ راز ادامه کار موتور در زیر آب

هورس برای موتور B۲۰ از ساختاری با آب‌بندی ویژه استفاده کرده و اعلام کرده است که این پیشرانه موفق به دریافت استاندارد حفاظتی IPX۸ شده است؛ یکی از بالاترین سطوح حفاظت در برابر نفوذ آب.

این سطح از مقاومت تنها به بدنه اصلی موتور محدود نمی‌شود. قطعات الکتریکی و حسگر‌ها نیز با هدف جلوگیری از نفوذ آب طراحی شده‌اند. همچنین، یک سامانه آب‌بندی اختصاصی در محل اتصال موتور به جعبه‌دنده به کار رفته است تا از ورود آب به بخش‌های حساس جلوگیری کند.

نکته دیگر، استفاده از حسگر‌هایی است که ورود موتور به آب را تشخیص می‌دهند. پس از شناسایی شرایط غوطه‌وری، واحد کنترل پیشرانه می‌تواند تنظیماتی مانند محدود کردن توان خروجی یا تغییر واکنش دریچه گاز را اعمال کند تا موتور در وضعیت مناسب‌تری به کار خود ادامه دهد.

بازده حرارتی ۴۸ درصدی؛ تمرکز هورس بر مصرف سوخت

هورس در طراحی B۲۰ تنها به مقاومت در برابر آب توجه نکرده و افزایش بهره‌وری سوخت را نیز در اولویت قرار داده است. این موتور از چرخه میلر (Miller Cycle) بهره می‌برد؛ روشی در طراحی و عملکرد موتور‌های احتراق داخلی که با هدف بهبود بازده حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بر اساس اعلام شرکت سازنده، B۲۰ می‌تواند تا ۴۸ درصد از انرژی سوخت مصرفی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. سیستم تزریق سوخت با فشار بالا و مجرا‌های ورودی هوای ویژه نیز برای بهبود فرایند احتراق در این پیشرانه به کار رفته‌اند.

طراحی مجرا‌های ورودی به‌گونه‌ای است که جریان چرخشی شدیدی در مخلوط هوا و سوخت ایجاد می‌کند. این جریان که با اصطلاح High-Tumble شناخته می‌شود، به ترکیب بهتر سوخت و هوا و احتراق کارآمدتر کمک می‌کند.

طراحی ویژه پیستون‌ها برای احتراق کارآمدتر

یکی دیگر از ویژگی‌های فنی B۲۰، طراحی خاص پیستون‌ها برای تقویت پدیده‌ای به نام Squish است. در این طراحی، بخشی از تاج پیستون در نزدیکی لبه‌های آن با سطح بالایی محفظه احتراق فاصله بسیار کمی دارد.

هنگامی که پیستون به بالاترین نقطه حرکت خود نزدیک می‌شود، مخلوط هوا و سوخت از فضای باریک میان این دو سطح به سمت مرکز محفظه احتراق رانده می‌شود. این حرکت، تلاطم بیشتری در مخلوط ایجاد می‌کند و به بهبود کیفیت احتراق کمک می‌کند.

هورس همچنین از بلوک سیلندر آلومینیومی تقویت‌شده با ساختار موسوم به Gantry استفاده کرده است. منیفولد اگزوز نیز به‌صورت یکپارچه با بلوک سیلندر ساخته شده و طراحی مجموعه شفت‌های تعادل ساده‌تر شده است تا لرزش و صدای تولیدی موتور کاهش پیدا کند.

در کنار این موارد، یک پمپ روغن با حجم جابه‌جایی متغیر نیز در B۲۰ وجود دارد. این پمپ متناسب با نیاز موتور، میزان روغن در گردش را تنظیم می‌کند تا از مصرف انرژی غیرضروری برای پمپاژ روغن جلوگیری شود. هدف از این طراحی، کاهش تلفات انرژی و بهبود مصرف سوخت است.

آیا موتور ضدآب هورس مشکل آفرود در آب را حل می‌کند؟

قابلیت فعالیت در عمق ۱.۱ متری آب، B۲۰ را به گزینه‌ای متفاوت در میان موتور‌های بنزینی تبدیل می‌کند. بااین‌حال، ضدآب بودن پیشرانه به معنای مصونیت کامل خودرو در برابر خطر‌های عبور از آب نیست. اجزای دیگر خودرو، از سیستم انتقال قدرت گرفته تا تجهیزات الکتریکی و سامانه‌های کنترلی، همچنان باید برای چنین شرایطی آماده باشند.

با وجود این محدودیت، فناوری به‌کاررفته در موتور B۲۰ می‌تواند راه تازه‌ای برای استفاده از خودرو‌های آفرودی در مسیر‌های دشوار باز کند؛ به‌ویژه در شرایطی که ورود آب به موتور و خطر قفل هیدرولیکی یکی از مهم‌ترین نگرانی‌های رانندگان محسوب می‌شود.