رانندگانی که سدانها و هاچبکهای کوچک توربوشارژ را با هدف مصرف سوخت پایین میخرند، گاهی بدون آنکه متوجه شوند، فرسایش موتور را سرعت میدهند. رفتوآمد کمتر از پانزده دقیقه در هوای سرد، که بسیاری از آمریکاییها در فصلهای سرد با آن روبهرو میشوند، یک نقص مکانیکی خاموش ایجاد میکند. موتورهای کوچکشدهی مدرن برای بقا به فشار پایدار روغن وابستهاند، چون گاز خروجی اگزوز توربین را با سرعتی فراتر از صد هزار دور در دقیقه میچرخاند.
بهگزارش تاپ اسپید، سفرهای کوتاه هرگز اجازه نمیدهند این موتورها به دمای کاری درست برسند و همین موضوع محیطی ایدهآل برای افت کیفیت روغن و خستگی قطعات میسازد. موتور تنفس طبیعیِ پورتانژکت، بدون این نقاط تنشِ ناشی از پرخوران کار میکند. در مقابل، پیشرانههای مدرنِ پرخوران وقتی زیر فشار رانندگی کوتاه و هوای سرد قرار میگیرند، ضعفهای مشخصی را آشکار میکنند.
خودروسازان برای رسیدن به مقررات سختگیرانهی جهانیِ آلایندگی و استانداردهای مصرف سوخت، سراغ موتورهای توربوشارژِ کوچکشده رفتهاند. توربوشارژر هوای فشرده را به محفظهی احتراق میفرستد و همین هوای اضافی به یک موتور کمحجم اجازه میدهد سوخت را بهطور کارآمدتری بسوزاند و توانی همسطح با یک موتور تنفس طبیعیِ بزرگتر تولید کند. بلوکهای کوچکتر وزن کمتری دارند و در رانندگی سبک اصطکاک داخلی را پایین میآورند، در حالی که توربو گشتاور اوج را در دورهای پایین فراهم میکند و شتابگیری در ترافیک شهری را بهتر میسازد. با وجود همهی این مزیتها، چنین پیشرانههایی در بلندمدت از نظر دوام با چالشهای مهمی روبهرو هستند.
کسانی که از خودروهای توربوشارژ برای کارهای سریع روزمره استفاده میکنند، مثل موتور EA888 که روی محصولات متعدد فولکسواگن از جمله گلف جیتیآی نصب شده، الگوهای خرابی خاصی را تجربه میکنند که در طراحیهای سادهتر کمتر دیده میشود. دمای پایین زمستان ویسکوزیتهی روغن موتور را بالا میبرد و روغن غلیظشده بهآرامی از مجاری باریکی عبور میکند که یاتاقانهای حیاتی توربو را در استارت سرد تغذیه میکنند. مجموعهی چرخان توربوشارژر بلافاصله پس از روشن شدن میچرخد، اما جریان روغن با تاخیر میرسد.
همین تاخیر، برای لحظههایی کوتاه اصطکاک فلز با فلز را پیش از رسیدن فشار کافی ایجاد میکند. در سوی دیگر، جاذبه روغن را از خطوط بازگشت به سمت کارتل هدایت میکند، اما روغن غلیظشده کند تخلیه میشود و در محفظهی توربو جمع میماند. پسفشار داخلی هم روغن را از کنار کاسهنمدهای دینامیکی عبور میدهد. تکرار این فشارِ هنگام روشن شدن، بهمرور لقی یاتاقان، ناپایداری شفت و خرابی زودرس پوستهی توربو را رقم میزند.
موتوری که فقط در مسیرهای کوتاه کار میکند، هیچوقت آنقدر در دمای کاری اوج باقی نمیماند که رطوبت داخلی را بسوزاند و از بین ببرد. بلوک سرد موتور باعث میشود رطوبت موجود در هوا داخل کارتر تقطیر شود. همزمان، غنیسازیِ استارت سرد سوخت اضافی میپاشد تا موتور نرم و بیلرزش کار کند، اما سوخت نسوخته از کنار رینگهای سرد پیستون عبور میکند و وارد کارتل میشود. در یک موتور کاملا گرم، سوخت و آب از طریق سیستم تهویهی کارتر خارج میشوند، اما در سفرهای کوتاه همین آلایندهها در کارتل باقی میمانند.
رقیقشدن روغن با سوخت، ویسکوزیته را کم میکند و لایهی محافظ آن را میشکند. آب هم وقتی با روغنِ تخریبشده مخلوط میشود، لجن اسیدی میسازد. این مخلوط رقیق و آلوده توان حفاظت از قطعات پربار را از دست میدهد و فرسایش یاتاقانها را در سراسر موتور شتاب میدهد. در موتورهای پرخوران، همین چرخهی سادهی رانندگی کوتاه میتواند بهمرور از یک ضعف موضعی به یک خرابی گسترده تبدیل شود.
موتور دو لیتری TFSI EA888 در نسلهای اولیهی فولکسواگن و آئودی، فشار مکانیکی شدیدِ ناشی از پرخوران و پاشش مستقیم سوخت را بهخوبی نشان میدهد. پاشش مستقیم به پمپ سوخت پرفشار نیاز دارد که در فشارهایی میان ۱۸۰۰ تا بیش از ۲۰۰۰ پیاِسآی کار میکند. یک بادامک مکانیکی روی میلسوپاپ ورودی مستقیما این پمپ را به حرکت درمیآورد و یک فالوئر کوچکِ کاسهای بین بادامک و پیستون پمپ قرار میگیرد. این فالوئر برای روانکاری کامل، کاملا به روغن موتور تمیز و پایدار وابسته است.
وقتی روغن رقیق یا کمروغن شود، پوشش مشکیِ قربانیشوندهی روی فالوئر بهسرعت ساییده میشود. با از بین رفتن این سد اصطکاکی، پیستون پمپ مستقیما به میلسوپاپ میساید. اگر مشکل ادامه پیدا کند، پمپ از میان فالوئر فلزی عبور میکند، میلسوپاپ ورودی را نابود میکند و برادههای فلزی را در سراسر سرسیلندر پخش میسازد. گروه فولکسواگن در نهایت پوشش گارانتی پمپ سوخت پرفشار، میلسوپاپ و فالوئر را تا ۱۲۰ هزار مایل افزایش داد تا به این ایراد ساختاری پاسخ دهد. مالکان پیشگیرانه هم این فالوئر را هر ۱۰ هزار تا ۲۰ هزار مایل بهصورت دستی بازدید میکنند تا از خرابی فاجعهبار موتور جلوگیری شود.
رفتوآمدهای کوتاه، محدودیتهای ساختاریِ سامانههای ورودی با پاشش مستقیم را هم تشدید میکنند. در پاشش سوخت پورتیِ سنتی، بنزین روی پشت سوپاپهای ورودی پاشیده میشود و رسوبات روغنی را پیوسته پاک میکند. در پاشش مستقیم، سوخت مستقیما به محفظهی احتراق میرود. سیستم تهویهی مثبت کارتر هم بخارهای کارتر را برای سوزاندن دوباره به مسیر ورودی برمیگرداند.
سفرهای کوتاه، رطوبت کارتر و گازهای blow-by را بیشتر میکنند. وقتی بنزین برای شستوشوی سوپاپهای ورودی وجود نداشته باشد، این بخارهای روغنی درست روی ساقههای داغ سوپاپ میسوزند و میچسبند. با گذشت زمان، لایههای ضخیم کربن جریان هوا را خفه میکنند و باعث بدکارکردن، لرزش درجا و افت توان میشوند؛ وضعیتی که برای پاکسازی به سندبلاست گردو بهصورت دستی نیاز دارد.
پرخورانسازی قطعات کمکیای هم دارد که زیر گرما و فشار بهصورت طبیعی فرسوده میشوند. EA888 از یک شیر انحرافی الکترونیکی برای بازگرداندن فشار اضافی بوست هنگام بسته شدن دریچهی گاز استفاده میکند. نمونههای اولیه درون محفظهی ولو از یک دیافراگم لاستیکی ظریف بهره میبردند. قرار گرفتن مکرر در معرض هوای پرفشار و داغ، بخار روغن و جهشهای فشار باعث پارگی این دیافراگم میشود.
ولو انحرافیِ پارهشده نشت دائمی بوست ایجاد میکند. در نتیجه، توربوشارژر باید برای جبران افت فشار با سرعت و حرارت بسیار بیشتری بچرخد و همین موضوع فرسایش مجموعهی چرخانِ از پیش تحت فشار را شتاب میدهد. فولکسواگن سرانجام دیافراگم لاستیکی را با ولو پیستونی جایگزین کرد تا این چرخههای سخت کاری را بهتر تحمل کند.
خانوادهی موتور EA888 گروه فولکسواگن، از نسل یک تا نسل چهار، برای پیشگیری از خرابیهای شدید مکانیکی به پایبندی سختگیرانه به برنامهی سرویس نیاز دارد. تعویض دورهای روغن و فیلتر باید هر 8 تا 16 هزار کیلومتر یا هر ۱۲ ماه انجام شود و روغن تمامسنتتیکِ تاییدشدهی فولکسواگن باید به کار برود؛ هزینهی این کار برای سرویس شخصی بین ۸۰ تا ۱۵۰ دلار و در نمایندگی بین ۱۵۰ تا ۲۵۰ دلار است. شمعها در موتورهای استاندارد هر 48 تا 64 هزار کیلومتر تعویض میشوند، هرچند نسخههای تیونشده این بازه را به 16 تا 24 هزار کیلومتر کاهش میدهند و هزینهی سرویس بسته به اینکه مالک خودش کار را انجام دهد یا به نمایندگی مراجعه کند، بین ۶۰ تا ۳۵۰ دلار متغیر است.
کوئلهای احتراق معمولا هر 64 هزار تا 96 هزار کیلومتر یا در نخستین نشانههای بدکارکردن نیاز به تعویض دارند و هزینهی قطعات برای یک مجموعهی چهارعددی ۱۲۰ تا ۲۰۰ دلار تمام میشود. فیلترهای کابین و هوای موتور هم به واحدهای تازه در هر ۲۰ هزار تا ۳۰ هزار مایل نیاز دارند و هزینهی آنها ۴۰ تا ۸۰ دلار است. قطعات قوای محرکه هم به همان اندازه نیازمند مراقبتاند، چون مدلهای مجهز به گیربکس دیاِسجی به تعویض روغن و فیلتر هر 64 هزار کیلومتر با هزینهی ۳۰۰ تا ۸۰۰ دلار نیاز دارند و سامانههای چهارچرخ محرک هالدکس نیز باید هر 48 هزار کیلومتر با تعویض روغن و پاکسازی صافی پمپ سرویس شوند که ۱۵۰ تا ۳۰۰ دلار خرج برمیدارد.
در نهایت، تسمهی دینام باید در 64 هزار کیلومتر بازرسی شود و تعویض آن بین 96 هزار کیلومتر انجام گیرد که ۱۵۰ تا ۳۰۰ دلار هزینه دارد. تجمع کربن در پاشش مستقیم هم هر 80 هزار تا 120 هزار کیلومتر به سرویس دستی سندبلاست گردو نیاز پیدا میکند و این کار در تعمیرگاههای تخصصی مستقل ۴۰۰ تا ۸۰۰ دلار هزینه دارد. برای مالکانی که رفتوآمد شهریِ کوتاه دارند، همین فاصلههای نگهداری میتواند تعیینکنندهی عمر واقعی موتور باشد.
تاریخچهی فراخوانهای مهم کارخانهای، بولتنهای خدمات فنی و توافقهای دعوای دستهجمعی، آسیبپذیریهای ساختاری معماری EA888 را در طول دورهی تولید آن برجسته میکند. موتورهای نسل یک و نسل دو در ابتدا از کشندههای زنجیر زمانبندیِ مکانیکیِ معیوب رنج میبردند که کشش خود را از دست میدادند یا میشکستند، در نتیجه زنجیر تایم از روی دنده میپرید و موتور را نابود میکرد؛ موضوعی که در نهایت به یک توافق بزرگ دعوای دستهجمعی انجامید و برای خودروهای مدل ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۳ گارانتی و تعمیرات گسترده فراهم کرد.
نمونههای نسل سه بهطور مکرر با نشتی زودرس مایع خنککننده از پوستههای پلاستیکی ترموستات و مجموعهی واترپمپ مواجه شدند که زیر گرما ترک میخوردند یا تاب برمیداشتند. همین ایراد، توافق دعوای دستهجمعی دیگری را رقم زد و پوشش گارانتی را برای بسیاری از مدلهای ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۱ تا ۱۰ سال یا 160 هزار کیلومتر افزایش داد. علاوه بر این، برخی موتورهای نسل سه و نسل چهار بهدلیل پیچهای ریل سوخت با گشتاور نادرست یا ایراد پمپ سوخت پرفشار، فراخوان ایمنی رسمیِ ادارهی ملی ایمنی ترافیک بزرگراههای آمریکا را تجربه کردند؛ ایرادهایی که نشتی سوخت و خطر آتشسوزی بهدنبال داشتند.
اجزای مکانیکی ثانویه هم بار مالکیت را سنگینتر میکنند، زیرا لینکهای وِیستگیت توربوشارژر در نمونههای اولیهی نسل سه اغلب دچار خوردگی و گیرکردن میشدند و خطاهای بوست ایجاد میکردند که به تعویض کامل توربو نیاز داشت. در نسخههای قدیمیتر هم سلونوئیدهای تنظیم میلسوپاپ نشتی داشتند و روغن را به دستهسیمهای موتور میکشیدند و واحدهای کنترلی را آسیب میزدند.
موتور ویآر۶ فولکسواگن در مقابلِ پیچیدگی توربو یک پاسخ روشن بهشمار میآید. این پیشرانهی تنفس طبیعی با طراحی ویششِ زاویهباز و یک سرسیلندر واحد، بدون افزونههای پرفشارِ پرخوران، قدرتی نرم و یکنواخت ارائه میدهد. پاشش سوخت پورتی باعث میشود سوخت پیوسته روی سوپاپهای ورودی جاری شود و از شکلگیری رسوب کربنی جلوگیری کند. فشار کاری پایینتر هم بهجای حدود ۲۰۰۰ پیاِساِی، در سطح استاندارد خط سوخت باقی میماند و نقاط اصطکاکی فالوئر را بهکلی حذف میکند.
مدیریت حرارتی ویآر۶ نیز بهتر عمل میکند، چون توربین سرخداغِ اگزوز در آن وجود ندارد و دمای کلی محفظهی موتور پایینتر میماند؛ در نتیجه، شلنگهای خلا، قطعات پلاستیکی و آببندهای مصنوعی دوام بیشتری پیدا میکنند. این موتور برای محافظت از یاتاقانهای اصلی، مجاری روغنکاری ساده و مقاومی دارد و برای باز شدن مسیر روغن توربو منتظر نمیماند. ویآر۶ با نگهداری پایه بهراحتی به ۲۰۰ هزار مایل میرسد و رانندگان مسافتهای کوتاه با آن با ریسک اندکی از رقیق شدن روغن روبهرو میشوند، اما از فروپاشی کامل یاتاقان توربو، نابودی پمپ سوخت پرفشار و گرفتگی ورودی هوا در امان میمانند.
توربوشارژرها فقط زمانی بهترین بازده را دارند که موتور در دمای مطلوب کار کند. در مسیرهای طولانیِ بزرگراهی، روغن گرم میماند و رطوبت را میسوزاند، اما همان خودرو در رفتوآمد کمتر از پانزده دقیقه در هوای سرد، موتور را در آسیبزنندهترین محدودهی کاریاش قرار میدهد. کسانی که برای مالکیت بلندمدت در مسیرهای شهری کوتاه بهدنبال گزینهی مناسب هستند، از موتورهای تنفس طبیعی مثل ویآر۶ بیشتر سود میبرند، هرچند این انتخاب به بهای افت مصرف سوخت تمام میشود.
طراحیهای مکانیکی سادهتر برای تحمل استارتهای سردِ پیاپی، رقیق شدن شدید روغن و الگوهای استفاده با کارکرد پایین برتری دارند. تطبیق الگوی رانندگی با نوع مناسب موتور، از خرابیهای پرهزینه و زودرس جلوگیری میکند. در بازار دستدوم هم خریداران معمولا اشتباه میکنند و کارکرد پایین کیلومترشمار را معادل فرسایش کم میگیرند، در حالی که در خودروهای پرخوران این منطق برعکس میشود.
یک خودروی توربوشارژ با کارکرد بالا که عمرش را در بزرگراهها و با دمای کاری پایدار گذرانده باشد، اغلب قطعات داخلی تمیز و سالمتری دارد و از رقیق شدن سوخت، پوستهپوسته شدن کربن یا تخریب ناشی از داغیِ طولانی دور مانده است. در سوی دیگر، یک خودروی کمکارکرد که مدام در چرخههای سرد، توقف و حرکتِ مکرر و رطوبت تبخیرنشدهی کارتر زندگی کرده، عملا چندین دورهی فرسایش حرارتی را در فاصلهای بسیار کوتاه تجربه میکند. برای ارزیابی دوام بلندمدت یک خودروی مدرنِ پرخوران، باید به جای عدد کیلومترشمار، سابقهی عملیاتی موتور را مبنا قرار داد. خریدارانی که دوام طولانی در مسیرهای شهری کوتاه برایشان اولویت دارد، باید بدانند کارکرد پایین در شرایط سختِ استارت سرد، تهدیدی بسیار بزرگتر برای عمر موتور بهحساب میآید تا کارکرد بالایی که در شرایط حرارتی ایدهآل بهدست آمده باشد.
شما تجربهی نگهداری و خرابی موتورهای توربو در رانندگی شهری را داشتهاید؟ نظر خودتان را بنویسید.