هنر تویوتا در مدیریت گرمای پیشرانه لندکروزر جدید

یکی از کاربران سؤال مهمی درباره نسل جدید تویوتا لندکروزر پرسیده است:

می‌خواهم بدانم با وجود توربو و منیفولد اگزوز در لندکروزر ۳۰۰ جدید، تویوتا چگونه گرمای تولیدی را مدیریت کرده است؟

این یک سؤال جالب محسوب می‌شود و ماشین بازهای زیادی به دنبال یافتن پاسخ آن هستند. اول اینکه بیایید درباره واژه “hot vee” توضیحاتی ارائه کنیم. در پیشرانه ۸ سیلندر ۴.۵ لیتری قدیمی این خودرو، پورت‌های اگزوز در بیرون سرسیلندر نشسته بود. به این ترتیب هوای خنک از داخل گودی یا همان vee بین دو سرسیلندر وارد نیروگاه آهنین می‌شد. به همین خاطر هوای داغ با دمای بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد از منیفولد اگزوز و توربوهای بیرون پیشرانه خارج می‌شد.

این یک طراحی نسبتاً ساده اما نه چندان جمع‌وجور برای پیشرانه توئین توربو محسوب می‌شود. یک توربوشارژر برای هر محفظه در نظر گرفته شده است و گازهای خروجی می‌توانند در عقب پیشرانه جمع شوند تا نهایتاً با سیستم اگزوز به خارج هدایت گردند. در یک پیشرانه ۶ یا ۸ سیلندر خورجینی با پیکربندی به اصطلاح hot vee، هوا می‌چرخد. تمامی این گازهای خروجی داغ به همراه توربوها در داخل vee پیشرانه قرار دارند. مشکل این است که طراحی موردبحث به نوعی شبیه پوشیدن یک پیژامه ضخیم و رفتن به تخت خواب و سپس قرار دادن یک کیسه آب گرم روی سر است. تمامی گرمایی که توسط عبور گازهای خروجی از سیستم توربوی پیچیده تولید می‌شود منجر به بالا رفتن دمای زیر کاپوت خواهد شد.

فضای کافی برای فرار هوای داغ در زمان نصب توربوهای داغ در داخل فضای دره مانند بلوک پیشرانه وجود ندارد. واضح است که چنین چیزی مناسب نخواهد بود و مخصوصاً برای یک خودروی چهار چرخ محرک که تحت‌فشار قرار می‌گیرد شرایط بغرنج‌تری وجود خواهد داشت. حالا به سؤال موردبحث می‌رسیم. تویوتا چگونه این موضوع را مدیریت کرده و چگونه توانسته است لندکروزر سری ۳۰۰ را به خودرویی قابل‌اعتماد همچون نسل‌های قبلی بدل کند؟ پاسخ به مهندسی این خودروساز مربوط می‌شود. اول اینکه تویوتا به صدها هزار تست و آزمایش به ویژه در استرالیا اشاره می‌کند. این خودروساز اظهار می‌دارد لندکروزر سری ۳۰۰ تست‌های دوام و فشار زیادی را تجربه کرده است. طراحی چنین خودرویی یک وظیفه بسیار سنگین به شمار می‌رود و مهندسان اصلاً کار را ساده نمی‌گیرند. البته جزئیات دیگری نیز وجود دارند. تویوتا یک فن خنک‌کن با کنترل الکترونیکی را در نظر گرفته است که واکنش بهتری به دماهای بالا نشان می‌دهد و در صورت نیاز هوای داغ را از پیشرانه دور می‌کند.

دو اینترکولر وجود دارند که هریک برای یک توربو در نظر گرفته شده‌اند و به کاهش دمای زیر کاپوت به ویژه در مقایسه با اینترکولر قدیمی نصب شده در بخش بالا کمک می‌کنند. این اینترکولرها در موقعیت جلویی قرار دارند و این موضوع برای دسترسی به هوای خنک‌تر بهتر خواهد بود اما از نظر حفاظت و تمیزی در زمان آفرود طراحی مناسبی به شمار نمی‌رود. در مقایسه با پیستون‌های آلومینیومی پیشرانه ۸ سیلندر دیزلی، این پیشرانه ۶ سیلندر جدید از پیستون‌های فولادی استفاده کرده است تا دوام بالاتری در برابر دماهای بیشتر داشته باشد. تویوتا همچنین می‌گوید پیشرانه ۶ سیلندر دیزلی جدید لندکروزر سری ۳۰۰ از نسبت چرخشی پایین‌تری در پورت‌های ورودی استفاده می‌کند تا افت خنک‌کنندگی‌اش کمتر شود. اگرچه مشخصات دقیق توربوهای این پیشرانه در دست نیست اما حدس می‌زنیم از آلیاژهای ویژه‌ای برای دوام بهتر در برابر دماهای بالا استفاده شده باشد.

برای مثال فورد از فلزی به نام اینکونل در سیستم توربوی پیشرانه ۲ لیتری بای توربوی خود استفاده می‌کند تا استحکام زیادی در دماهای بالا داشته باشد. اینکونل خانواده‌ای از فلزات است که به خاطر استفاده از پیشرانه راکت‌های فضایی مشهور شده‌اند. اما واقعیت قضیه این است که ما فقط می‌دانیم لندکروزر بازهم مثل همیشه یک جان‌سخت واقعی خواهد بود و دوام و طول عمر پیشرانه‌اش بیش از پیش مشهود خواهد شد.