مروری بر مشخصات فنی موتور خودروی پژو ۲۰۰۸

معرفی موتور

با توجه به اینکه در سال 1390 الگوبرداری موتور EP6 در مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو (ایپکو) انجام گرفته بود و با توجه به حضور بنده در تیم الگوبرداری، بر آن شدم که به صورت خلاصه در این گزارش مشخصات فنی و فناوری های مهم بکار رفته در این موتور را معرفی نمایم.
خودروی 2008 شاید اولین ثمره آشتی خودروسازی دنیا با ایران پس از برجام باشد. موتور پرینس یا همان EP6 موتوری است که قرار است بر روی خودروی 2008 به بازار عرضه شود. موتور EP6 محصول طراحی مشترک شرکت های پژو و BMW است که می توان آن را نمادی از خلاقیت در طراحی موتور دانست، برای پی بردن یه میزان نوآوری به کار رفته در طراحی آن همین بس که این موتور هشت سال (در فاصله سالهای 2007 تا 2014) به عنوان بهترین موتور سال (International Engine of the Year) در رده موتورهای حجم 1.4 تا 1.8 لیتر (از جهت شاخص های عملکردی) شناخته شد. البته این مقام از سال 2015 تا کنون در اختیار موتور سه استوانه شاخص BMW با نام B38 قرار گرفته است، همان موتوری که اولین موتور دارای محفظه توربین پرخوران (توربوشارژ) آلومینیومی در دنیا است. ذکر این نکته اینجا ضروری است که موتور پرینس هم روی خودروهای زیر مجموعه BMW (خودروی مینی) و هم بر روی خودروهای پژو از جمله 207، 2008، 508، 3008، 5008، ستیروئن C5 و خودروهای دیگر تاکنون نصب شده است.

 
مقایسه مشخصات عملکردی خودروهای هم رده

جدول 1: مقایسه مشخصات عملکردی خودروهای هم رده

شاخص های عملکردی موتور

از نظر عملکردی این موتور 1.6 لیتری دارای توان 120 کیلووات (165 اسب بخار) است، که اگرچه این موتور به نسبت موتوری است قدیمی ولی توان لیتری 75 کیلووات به ازای هر لیتر حجم موتور با موتورهای روز دنیا هم قابل مقایسه است و هنوز هم جزء بهترین های دنیاست. به لحاظ گشتاور هم این موتور با داشتن گشتاور 240 نیوتن متر و گشتاور دور پایین (Low End Torque) 150 نیوتن متر م منحنی گشتاور تقریبا تخت در محدوده دور وسیع 1500 تا 4000 دور بر دقیقه شرایط بسیار خوبی دارد. مشخصات اصلی فنی موتوری این موتور با موتور خودروهای رقیب در بازار ایران (جدول 1) هم این گفته را تایید میکند. از نظر گشتاور (قدرت) و توان لیتری این موتور در جدول مقایسه ای ارائه شده بهترین است.


موتور EP6 در سه نوع مختلف EP6CDT، EP6CDTX و EP6FDTM روی محصولات مختلف پژو نصب می شود که موتور مربوط به خودروی 2008 بازار ایران EP6FDTM می باشد. این سه نوع موتور گشتاور و حجم یکسانی دارند ولی توان آن ها به ترتیب 115، 147 و 121 کیلووات است.

فناوری های شاخص



تزریق مستقیم

مهمترین فناوری بکار رفته در موتور EP6 فناوری تزریق مستقیم است. در موتورهای تزریق مستقیم سوخت مستقیما داخل سیلندر (استوانه) موتور تزریق میشود در حالی که در موتورهای تزریق غیر مستقیم سوخت در چندراهه (منیفولد) هوا تزریق می شود. تزریق مستقیم سوخت این مزیت را دارد که به هوای بیشتری اجازه می دهد که وارد فضای موتور شود و در نتیجه امکان ایجاد مخلوط سوخت و هوای با وزن بیشتری فراهم است و این به معنای گرفتن توان بیشتر از حجم ثابت موتور است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است دو نوع فناوری اصلی تجاری تزریق مسقیم (هدایت دیواره و هدایت اسپری) وجود دارد که در موتور EP6 از فناوری هدایت دیواره کمک گرفته شده است. در این موتور انژکتور در گوشه محفظه احتراق قرار گرفته است. یکی از معایب این موتور استفاده از نوع چیدمان تقریبا منسوخ شده است. امروزه بیشتر موتورهای جدید تزریق مستقیم دنیا (نظیر موتورهای EB2، EcoBoost و B38) از فناوری هدایت اسپری بهره می برند که در آن ها انژکتور در مرکز محفظه احتراق نصب شده است و بهترین قابلیت را برای احتراق رقیق (Stratified Combustion) و کاهش قابل توجه مصرف سوخت دارد. در شکل 3 چیدمان قطعات مختلف تاثیرگذار در احتراق در موتور EP6 نشان داده شده است.

در موتورهای تزریق مستقیم به دلیل فشار زیاد تزریق سوخت (بین 150 تا 200 بار) و نیاز به تبدیل سوخت یه قطرات بسیار ریز برای احتراق، قطر سوراخهای انژکتور بسیار ریز خواهد بود (0.38 میلی متر برای موتور EP6) [1] این موضوع، چیدمان انژکتور و شمع و وابستگی شدید عملکرد این نوع موتورها با کیفیت سوخت باعث می شود که دوده در نقاط مختلف محفظه احتراق از جمله نوک انژکتور جمع شود[2] و مشکلاتی برای عملکرد موتور ایجاد کند، نمونه این مشکلات قبلا در خودروهای تزریق BMW (موتور N54) بازار داخل مشاهده شده است و برای موتور EP6 هم احتمال آن می رود که مصرف کنندگان با چنین مشکلاتی مواجه شوند[3] . ذکر این نکته هم ضروری است که سامانه سوخت رسانی این موتور ساخت شرکت بوش آلمان می باشد.

 

پرخوران با ورودی مجزا (Twin Scroll Turbocharger)

یکی دیگر از فناوری های بکار رفته در این موتور استفاده از فناوری پرخورانی است. پرخوران (توربوشارژر) قطعه است که از یک توربین و کمپرسور به هم چسبیده با یک شفت (محور) مشترک تشکیل شده است. با چرخش شفت توربین که در اثر برخورد دود خروجی از چندراهه (منیفولد) دود ایجاد می شود، محور مشترک با سرعت بسیار زیاد (حدود 180 هزار دور بر دقیقه) به چرخش در می آید و از طرف دیگر کمپرسور هوای ورودی به موتور را فشرده کرده و در نتیجه جرم آن افزایش خواهد یافت و منجر به افزایش توان و گشتاور موتور (خصوصا گشتاور در دورهای کند (Low End Torque)) خواهد شد. در این موتور از فناوری پرخوران با دو ورودی مجزا استفاده شده است که با جدا کردن مسیرهای ورود دود از سیلندرهای مختلف به داخل توربین پرخوران باعث افزایش کاریایی پرخوران خواهد شد. در حالت معمولی با یک ورودی به توربین، تداخل دود خروجی از سیلندرهای مختلف موتور (به دلیل توالی احتراق) باعث کاهش انرژی جنبشی دود و کاهش بازدهی پرخوران می شود. در شکل 4 پرخوران این موتور نشان داده شده است. پرخوران این موتور محصول شرکت بورگ وارنر (BorgWarner) می باشد.

 

تلمبه آب (water Pump) قابل تنظیم

یکی از طراحی های خلاقانه ای که در موتورهای محدودی در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از تلمبه آب قابل تنظیم است. در این طرح با استفاده از کلاچ اصطکاکی که در شکل 5 نشان داده شده است، در برخی مواقع از زمانهای کارکرد موتور مثلا زمان راه اندازی در هوای سرد (Cold Start) این کلاچ با پولی تلمبه آب درگیر شده و آنرا متوقف می کند، این مساله باعث می شود موتور زودتر گرم شود که در زمستان ها مزیت بسیار خوبی برای مشتری است از طرفی با کنترل عملکرد تلمبه آب، 1درصد کاهش مصرف سوخت با استفاده از این مفهوم در موتور EP6 حاصل شده است.

 

تلمبه روغن متغیر

به مانند تلمبه آب عملکرد تلمبه روغن را نیز می توان به نحوی بهینه کرد که در هر دوری فقط به میزان نیاز موتور فشار و دبی روغن تامین نماید و در نتیجه از افزایش فشار روغن به میزان بیش از حد نیاز موتور در دورهای پایین عملکرد موتور جلوگیری شود. این موضوع باعث بهبود عملکرد موتور،کاهش اتلافات و کاهش مصرف سوخت می شود. در شکل 6 نمودار مربوط به فشار مورد نیاز برای روغنکاری قطعات مختلف موتور ( از جمه انگشتی های سازوکار دریچه ها که در دورترین فاصله از تلمبه روغن قرار دارند) در دورهای مختلف برای تلمبه روغن متغیر و معمولی نشان داده شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داده است که استفاده از این نوع تلمبه متغیر روغن می تواند تا 2.5 درصد مصرف سوخت ویژه موتور (bsfc) را کاهش دهد]4[. تلمبه روغن موتور EP6 از نوع متغیر مکانیکی است و جای بهتر شدن دارد. تلمبه های روغن امروزی به عنوان نمونه در موتور EcoBoost به صورت پره ای هستند و الکترونیکی کنترل می شوند. تلمبه روغن موتور EP6 در شکل 7 نشان داده شده است.

 

علاوه بر مشخصه های اصلی که برای موتور EP6 بدان اشاره شد این موتور دارای سامانه زمان بندی متغیر دریچه ها (سوپاپ ها) (CVVT) برای میل بادامک هوا نیز می باشد. از این جهت این موتور به موتور ملی (EF7) شباهت دارد. نوع سامانه زمان بندی متغییر پره ای به مانند موتور EF7 در این موتور مورد استفاده قرار گرفته است. دمابان (ترموستات) این موتور هم برقی کنترل می شود که خود در کاهش مصرف سوخت بسیار تاثیرگذار است.

 

نتیجه گیری



در بین موتورهای نصب شده بر روی خودروهای هم اندازه (هم کلاس) خودروی پژو 2008 در بازار ایران، که در این مقاله از جهت مشخصات موتوری مقایسه شدند، موتور EP6 که بر روی خودروی 2008 نصب شده است، شرایط بسیار خوبی دارد و بهترین موتور محسوب می شود، اگرچه طراحی آن مربوط به سال 2007 است اما هنوز هم حرف های زیادی برای گفتن دارد. در این موتور فناوری های شاخص متعددی از قبیل پرخوران با ورودی مجزا، تزریق مستقیم، تلمبه آب و روغن متغیر، دمابان برقی و سامانه زمان بندی متغیر دریچه ها (CVVT) به صورت همزمان مورد استفاده قرار گرفته است که از این حیث این موتور را بین رقبایش شاخص می کند. البته نسبت به موتورهای روز دنیا معایبی نظیر مشکلات دوده در انژکتورها که مختص موتورهای تزریق مستقیم است، عدم استفاده از مفهوم تزریق هدایت اسپری و عدم استفاده از تلمبه روغن متغییر برقی را دارا میباشد. ذکر این نکته اینجا ضروری است که برخی از فناوری های روز مورد استفاده در موتور EP6 نظیر زمان بندی متغییر دریچه ها (CVVT) و پرخورانی (توربوشارژر) در موتور ساخت داخل EF7 مورد استفاده قرار گرفته است و با توجه به برنامه ریزی خوبی که در حوزه تحقیقات و محصولات جدید در صنعت موتورسازی انجام شده است، برای موتورهایی که در آینده نه چندان دور بر روی خودروهای ملی نصب خواهند شد نیز شاهد استفاده از این فناوری های شاخص روز دنیا خواهیم بود.

مراجع



[1] Hajialimohammadi A, Honnery D, Abdullah A, Mirsalim MA. “Time resolved characteristics of gaseous jet injected by a group-hole nozzle”. Fuel 2013;113:497–505.
[2] Parsinejad F, Biggs W, “Direct Injection Spark Ignition Engine Deposit Analysis: Combustion Chamber and Intake Valve Deposits”, SAE Technical Paper 2011-01-2110
]3[ گزارش الگوبرداری موتور پرینس (EP6)، مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو (ایپکو)، 1389پ
[2] Kandavalli P, Karthi R, Suresh Kumar S, and Anand M, "Benefits of Variable Discharge Oil Pump on Performance of 3 Cylinder SI Engine," SAE Technical Paper 2017-26-0051

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *