بررسی پیشرانه V4 پورشه 919 هیبرید؛ نیروگاه پیشرفته با تکنولوژی متمایز

به عنوان افرادی که روزانه با اخبار و مطالب گوناگون دنیای خودرو سر و کار داریم، شنیدن خبرهایی درباره پیشرانه‌های 6، 8، 10 و حتی 12 سیلندر خورجینی یا V شکل لذت‌بخش خواهد بود اما به نظر می‌رسد به پیشرانه‌های V4 یا 4 سیلندر خورجینی کمتر پرداخته شده است. اگرچه چنین پیشرانه‌هایی در گوشه و کنار دنیا وجود دارند اما معمولاً خودروسازان از پیشرانه‌های 4 سیلندر خطی استفاده می‌کنند و نمونه‌های V4 اکثراً در موتورسیکلت‌های پرفورمنس و پرقدرت نصب شده‌اند. استقبال خودروسازان از پیشرانه‌های 4 سیلندر خطی می‌تواند به عواملی همچون سادگی کلی، راندمان بالا و هزینه توسعه کم و همچنین فرایند تولید راحت در مقایسه با نمونه‌های V4 مربوط باشد. همین عوامل باعث شده‌اند نمونه‌های 4 سیلندر خطی در طیف وسیعی از وسایل نقلیه، از مدل‌های اقتصادی و ساده گرفته تا نمونه‌های کامپکت اسپرت بکار روند.

با اینکه پیشرانه‌های V4 با موتورسیکلت‌ها گره خورده‌اند اما در برخی موارد شاهد نصب آن‌ها در خودروها نیز بوده‌ایم. در واقع همه‌چیز با تلاش‌های فورد در دوران پس از جنگ جهانی دوم شروع شد و پس از لانچیا توسعه این محصولات را ادامه داد و نهایتاً پورشه به عنوانی که بیشترین استفاده را از پیشرانه V4 کرده شناخته شد. در سال‌های اخیر علاقه بیشتری به نصب پیشرانه‌های V4 در خودروها دیده شده و دلیل آن‌هم پیشرفت‌های تکنولوژی و افزایش تقاضا برای پیشرانه‌های کوچک‌تر و کاراتر بوده است. علیرغم اینکه چنین نیروگاه‌هایی در خودروها به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند اما مزیت‌های متمایزی هم دارند و اینجاست که پورشه پتانسیل‌های واقعی یک پیشرانه V4 را به نمایش می‌گذارد.

این خودروساز آلمانی در فرایند توسعه پیشرانه V4 بکار رفته در مدل 919 هیبرید به راندمان قابل‌توجهی دست ‌یافت. این دستاوردها نه تنها باعث شد پورشه در مسابقات 24 ساعته لمان پیروز شود بلکه رکورد جدیدی را نیز در پیست نوربرگ رینگ ثبت کند. همین رکوردها توانایی‌های مهندسی پورشه در به‌کارگیری پیشرانه V4 در محصولات پرفورمنس را به نمایش گذاشت. ریشه طراحی پیشرانه‌های V شکل یا خورجینی به اوایل قرن بیستم بازمی‌گردد. در ابتدا این نوع پیشرانه‌ها در موتورسیکلت‌ها و خودروهای کوچک بکار می‌رفتند اما پیشرفت‌های فنی و تقاضا برای قدرت بیشتر باعث شد پیشرانه‌های V4 در خودروهای اسپرت و سطح بالا نیز نصب شوند.

در تاریخ صنعت خودرو تنها چند برند به استفاده از چنین پیشرانه‌هایی روی آورده‌اند. فورد اولین تلاش‌ها را کلید زد و پیشرانه‌های ساب سوئد را تأمین نمود. همچنین پیشرانه V4 فورد در خودروی تاروس هم بکار رفت. پس از آن هم لانچیا در خودروهایی همچون فولویا از پیشرانه موردبحث استفاده کرد. پیشرانه V4 لانچیا کاملاً متمایز بود زیرا زاویه بین سیلندرها به حدی کم بود که تنها از یک سر سیلندر برای آن‌ها استفاده شد. نهایتاً هم پورشه وارد میدان شد و تکنولوژی‌های برجسته خود را در 919 هیبرید به نمایش گذاشت.

پورشه در صنعت خودرو جایگاه خاصی دارد و با معرفی پیشرانه V4 توربویی که از 4 سیلندر نصب شده در اکسل عقب سود می‌برد توانایی‌های خود را نشان داد. این پیشرانه نوآورانه با یک سیستم ریکاوری انرژی سطح بالا همراه شد. همچنین باتری لیتیوم یون پیشرفته‌ای در خودرو نصب گردید تا از نظر راندمان عملکرد برجسته‌ای داشته باشد. ابعاد جمع‌وجور، استحکام بالا و مصرف سوخت بسیار کم این پیشرانه باعث شد گزینه اول برای 919 هیبرید باشد. در ادامه هم نسخه Evo از این خودرو پذیرای پیشرانه V4 شد. مزیت‌های پیشرانه V4 از جمله توزیع وزن بهینه و هندلینگ بهتر در پیست سبب شدند پورشه نهایت استفاده را از آن ببرد.

با تخصیص بودجه‌ای قابل‌توجه برای توسعه 919 هیبرید، پورشه منابع و تخصص کافی برای استفاده حداکثری از پتانسیل‌های این پیشرانه و تکنولوژی هیبریدی را داشت که نتیجه آن هم تولید یک خودروی مسابقه‌ای عالی برای قهرمانی در مسابقات استقامت جهانی بود. پورشه 919 هیبرید Evo از پیشرانه V4 با حجم 2 لیتر و توربوشارژر سود می‌برد و حداکثر قدرت حدود 720 اسب بخار دارد. این پیشرانه در اکسل عقب جای گرفته است. همچنین یک موتور برقی با 440 اسب بخار در اکسل جلو نصب شده و الکتریسیته را از طریق دو سیستم ریکاوری انرژی دریافت می‌کند تا راندمان و پرفورمنس خودروی پورشه افزایش یابد.

اولین سیستم همان باتری لیتیوم یون پیشرفته است که به‌صورت موقتی انرژی لازم را در زمان ترمز گرفتن دریافت و ذخیره می‌کند. همچنین انرژی تولیدی توسط گازهای اگزوز نیز ذخیره خواهد شد. این امر باعث شده پورشه 919 هیبرید جزو قوی‌ترین و کاراترین خودروهای تاریخ لمان باشد. همچنین پیشرانه 2 لیتری یاد شده کم‌مصرف‌ترین و کاراترین پیشرانه تاریخ پورشه است و قدرت ترکیبی آن به همراه واحد برقی به 1160 اسب بخار می‌رسد. وزن این خودرو هم تنها 849 کیلوگرم گزارش شده است.

خودروی 919 را می‌توان ادای احترامی به تاریخچه مسابقه‌ای درخشان پورشه و به ویژه مدل 917 دهه 70 میلادی و همچنین ابرخودروی برجسته 918 دانست. در دنیای مهندسی خودرو، ماهیت جمع‌وجور پیشرانه V4 باعث ارائه مزیت‌های قابل‌توجهی به ویژه از نظر تناسبات و جایگذاری می‌شود. این طراحی کوچک باعث خواهد شد پیشرانه راحت‌تر در خودرو نصب شود که نتیجه آن استفاده بهینه از فضا و پروفایل کلی آیرودینامیک تر است. همچنین میل‌لنگ‌های کوتاه این نوع پیشرانه باعث کاهش لرزش‌های ناخواسته در زمان استفاده می‌شود. با زاویه 90 درجه‌ای سیلندرها نسبت به یکدیگر، نیروهای اصلی متوازن خواهند شد که این امر به معنی نرمی پیشرانه V4 است.

جدای از این موارد، استحکام پیشرانه نیز دیگر مزیت برجسته آن است. این امر باعث می‌شود پیشرانه یک عضو ساختاری خودرو باشد که تأثیر مثبتی روی استحکام کلی شاسی می‌گذارد. در دنیای مسابقات که پرفورمنس اهمیت زیادی دارد استحکام یک فاکتور کلیدی خواهد بود. با افزایش استحکام پیشرانه V4، تیم‌های مسابقه‌ای می‌توانند چابکی و سرعت بیشتری در پیست داشته باشند که این امر موجب بهبود زمان طی پیست و عملکرد کلی خودرو می‌شود.

البته پیشرانه‌های V4 در کنار مزایای خود مشکلاتی نیز دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به پیچیدگی و هزینه‌های توسعه بیشتر نسبت به نمونه‌های خطی مرسوم اشاره کرد. برخلاف پیشرانه‌های خطی، مدل‌های V4 معمولاً دارای دو سر سیلندر و دو منیفولد اگزوز هستند که این امر روی هزینه‌های توسعه و تولید تأثیر چشمگیری می‌گذارد. ماهیت دوگانه این پیشرانه‌ها اگرچه بر انعطاف و پتانسیل‌های آن‌ها می‌افزاید اما نیازمند سطح مهندسی بالا و دقت تولید زیاد است. به همین خاطر پیشرانه‌های V4 معمولاً کاربردهای ویژه‌ای دارند و به‌صورت محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در حقیقت طرفداران دنیای موتورسیکلت آشنایی بیشتری با این نیروگاه‌ها دارند زیرا چندین برند مشهور از V4 استفاده کرده‌اند. برای مثال می‌توان از آپریلیا RSV4 و دوکاتی پانیگاله V4 به عنوان نمونه‌های برجسته با پیشرانه‌های V4 نام برد؛ اما در صنعت خودرو تنها سه خودروساز از این پیشرانه‌ها استفاده کرده‌اند. پورشه 919 هیبرید و هیبرید Evo برجسته‌ترین خودروهای مجهز به پیشرانه V4 هستند هرچند باید دانست چنین محصولاتی به‌طور خاص برای رقابت‌های سطح بالا طراحی شده‌اند. ژرمن‌ها با انتخاب پیشرانه V4 یک تصمیم تاریخی در عدم به‌کارگیری نمونه‌های مرسوم گرفتند. این برند در کنار پیشرانه V4 از سیستم هیبریدی هم سود برده تا حداکثر پرفورمنس و حداقل مصرف سوخت را داشته باشد.

ابعاد جمع‌وجور چنین پیشرانه‌ای به پورشه کمک کرد به توزیع وزن و آیرودینامیک بسیار خوبی دست یابد. این فاکتورها در دنیای مسابقات استقامتی اهمیت بسیار زیادی دارند. همچنین استحکام بالای پیشرانه نیز روی ساختار کلی 919 هیبرید تأثیر مثبت گذاشت و بر پایداری خودرو افزود. چنین عواملی به خوبی گویای وضعیت پورشه در مسابقات بوده‌اند. 919 هیبرید در حال حاضر رکورددار نوربرگ رینگ است و یک دور این پیست را در 5 دقیقه و 19.55 ثانیه طی کرده است. همچنین پورشه سه بار قهرمان مسابقه لمان شده و یک دستاورد بزرگ کسب کرده است. باید دانست 919 هیبرید Evo همچون دیگر محصولات سطح بالای این برند در مرکز تحقیق و توسعه وایساخ متولد شده و این مرکز به عنوان قطب خلاقیت و نوآوری دنیای خودرو شناخته می‌شود. در نهایت باید گفت اگر پیشرانه V4 توسط مهندسان و طراحان کارکشته طراحی و ساخته شود علیرغم مشکلاتی همچون پیچیدگی و هزینه بالا خواهد توانست قابلیت‌های شاخص خود را به نمایش بگذارد. پورشه مثالی درخشان از این امر است...