پیشرانه بدون میل بادامک Camless چیست و چگونه کار می‌کند؟

با اینکه اکثر رانندگان اهمیتی به آنچه زیر کاپوت خودرو می‌گذرد نمی‌دهند اما برخی از آن‌ها علاقه زیادی به مسائل فنی و مقالات آموزشی دارند. اگرچه نیازی نیست که همه ما کارشناس پیشرانه‌های درون‌سوز باشیم اما اطلاع از مسائل اصلی و ساده آن‌ها خالی از لطف نخواهد بود. احتمالاً می‌دانید که یکی از مهم‌ترین قطعات هر پیشرانه درون‌سوزی میل سوپاپ یا میل بادامک است. این قطعه لوله مانند انواع گوناگونی دارد اما نقش اصلی‌اش تسهیل در عملکرد سوپاپ و باز و بسته کردن آن در زمان مناسب برای عبور بهینه جریان هوا و گازهای حاصل از فرایند احتراق است.

همچنین بخوانید: تفاوت انجین/پیشرانه و موتور؛ نکات مهمی که باید دانست

اکثر پیشرانه‌ها دارای میل سوپاپ یا میل بادامک هستند اما برخی نمونه‌های جالب هم وجود دارند که از میل بادامک استفاده نمی‌کنند. البته که این قضیه درباره موتورهای برقی اصلاً صدق نمی‌کند چراکه اصلاً نیازی به ترکیب سوخت و هوا برای احتراق ندارند و فاقد بسیاری از قطعات متحرک موجود در خودروهای درون‌سوز هستند. یکی از جالب‌ترین پیشرانه‌های موجود در دنیای خودرو پیشرانه بدون میل بادامک Camless است که فاقد این قطعه بوده و در بین علاقه‌مندان دنیای خودرو با نام پیشرانه بدون سوپاپ هم شناخته می‌شود. با اینکه پیشرانه بدون میل بادامک Camless همچنان با بنزین کار می‌کند اما موضوع جالب به طرز عملکردش بدون وجود این قطعه مهم بازمی‌گردد. ما در مقاله پیش رو نگاهی دقیق‌تر به این فرایند خواهیم داشت و برخی خودروهای منحصربه‌فرد با این نوع پیشرانه را معرفی خواهیم کرد. همچنین به‌طور مختصر اشاره‌ای به نقاط قوت و ضعف تکنولوژی موردبحث خواهیم داشت.

پیشرانه بدون میل بادامک همچنان نیازمند باز و بسته شدن سوپاپ‌هاست اما چیزی که نیروگاه‌های Camless ارائه می‌کنند کنترل بیشتر روی این فرایند است. پیشرانه‌های بدون سوپاپ در حقیقت فعال‌سازی سوپاپ کاملاً متغیری دارند به این معنی که سوپاپ‌های جداگانه‌ای برای عملکرد متفاوت یا مستقل از دیگر سوپاپ‌ها وجود دارند. این پیشرانه‌ها بجای میل بادامک‌ها دارای یک سری فعال‌کننده‌ها یا پیستون‌هایی هستند که از طریق هوای فشرده شده فعال می‌شوند. این سیستم منعطف به هر بخش پیشرانه اجازه می‌دهد تا در هر لحظه بهترین عملکرد را داشته باشد. پیشرانه بدون میل بادامک Camless چنین توانایی‌هایی را به مدد هوش مصنوعی به دست می‌آورد. پیشرانه خود را با شرایط جاده‌ای و سایر پارامترها تطبیق می‌دهد و می‌تواند سوپاپ‌ها را به گونه‌ای باز و بسته کند که بهترین راندمان را داشته باشند.

یکی از این پیشرانه‌ها ساخت شرکت کوروس است. این نیروگاه 1.6 لیتری از نظر گشتاور و قدرت تولیدی نسبت به نمونه‌های معمولی به ترتیب 47 و 45 درصد بهبود یافته و می‌تواند پروفایل پیشرانه را تا 3500 میلی‌متر مربع کاهش داده و وزن آن نیز 20 کیلوگرم کمتر از پیشرانه قابل‌مقایسه و مشابه خواهد بود. از آنجایی که یکی از اصلی‌ترین بخش‌های مؤثر روی وزن کلی خودرو پیشرانه است بنابراین به‌کارگیری پیشرانه‌های بدون سوپاپ خواهد توانست تأثیر زیادی روی کاهش وزن وسایل نقلیه بگذارد. یکی از شاخص‌ترین خودروهای مجهز به پیشرانه بدون میل بادامک Camless کونیگزگ جمرا نام دارد. این خودرو می‌تواند با تجهیز به موتور برقی موسوم به ماده سیاه و همچنین پیشرانه 8 سیلندر 5 لیتری سطح بالای خود 2300 اسب بخار قدرت تولید کند. البته پیشرانه بدون میل بادامک جمرا هزینه بالایی دارد و حدود 427 هزار دلار برای توسعه آن هزینه می‌شود. هرچند طبیعی است فردی که حدود 1.7 میلیون دلار برای چنین خودرویی می‌پردازد 400 هزار دلار دیگر نیز برای دستیابی به این پیشرانه بپردازد. جمرا با وجود پیشرانه بدون میل بادامک کونیگزگ می‌تواند به سرعت 399 کیلومتر در ساعت دست یابد و صفر تا صد کیلومتر در ساعت زیر 2 ثانیه داشته باشد. چنین عملکردی برای یک پیشرانه 3 سیلندر بسیار فوق‌العاده خواهد بود.

البته پیشرانه بدون میل بادامک کونیگزگ انتخاب اول همه خریداران جمرا نبوده است. در واقع مدیرعامل این خودروساز چند ماه قبل اعلام کرد افراد بسیار کمی حاضر به سفارش این پیشرانه شده‌اند و تقریباً همه آن‌ها متقاعد شده‌اند پیشرانه 8 سیلندر را انتخاب کنند. به این ترتیب جمرا تا به اینجای کار فقط از پیشرانه 8 سیلندر خورجینی استفاده می‌کند؛ اما باید دانست جمرا تنها خودرویی نیست که از چنین تکنولوژی برجسته‌ای سود می‌برد. پیشرانه بدون سوپاپ اولین بار روی خودروی کوروس 3 سال 2016 دیده شد. این خودرو در نمایشگاه گوانگژو آن سال به نمایش درآمد. گفته می‌شود این پیشرانه مزایای قابل‌توجه از نظر کاهش هزینه‌های تولید، آلایندگی و وزن دارد. همچنین در عین افزایش حدود 50 درصدی قدرت و گشتاور تولیدی، مصرف سوخت خودرو نیز کاهش می‌یابد. پیشرانه بکار رفته در کوروس 3 از نوع 1.6 لیتری توربو با 230 اسب بخار قدرت و 320 نیوتون متر گشتاور بوده است. به نظر می‌رسد امکان نصب این پیشرانه روی خودروهای عادی وجود دارد.

همان‌طور که گفته شد، کنترل مستقل سوپاپ‌ها باعث می‌شود این پیشرانه انعطاف بالایی داشته باشد. همچنین نبود میل بادامک‌ها به معنی عدم نیاز به قطعات دیگر همچون درایو زنجیری خواهد بود. به همین خاطر پیشرانه بدون سوپاپ می‌تواند کوچک‌تر و سبک‌تر از نمونه‌های قابل‌مقایسه باشد و شاید به خاطر تنظیمات قابل‌کنترل با کامپیوتر راندمان بهتری را ارائه کند زیرا توانایی تطبیق با شرایط مختلف جاده را دارد. البته نباید تصور کرد پیشرانه‌های بدون میل بادامک همیشه بهتر از نمونه‌های سنتی هستند. مشکل آن است که با یک تکنولوژی جدید و گران‌قیمت روبرو هستیم و نصب آن در خودروی گران‌قیمتی همچون جمرا چنین چیزی را نشان می‌دهد.

حتی اگر پیشرانه بدون میل بادامک Camless روزی فراگیر هم شود احتمالاً مکانیک‌های کمتری با آن آشنا خواهند بود و بنابراین یافتن تکنسین خبره برای کار روی آن‌ها دشوار خواهد بود که این کار هزینه‌های سرویس و نگهداری را افزایش می‌دهد. در واقع همه‌چیز به زیرساخت‌ها بازمی‌گردد و این همان مشکلی است که خودروهای برقی نیز تجربه کرده‌اند و برای فراگیر شدن باید زیرساخت‌های مطلوبی داشته باشند. البته شرکت‌های دیگر نیز به دنبال تجربه راه‌های جدیدتری بوده‌اند. شرکتی بریتانیایی به نام Camcon اتوموتیو پیشرانه مفهومی جدیدی طراحی کرده که ایده کاملاً متفاوتی برای میل بادامک دارد. در واقع شرکت موردبحث اولین سوپاپ‌های کاملاً دیجیتالی دنیا را توسعه داده است. این سیستم از فعال‌کننده‌های مشابه پیشرانه بدون سوپاپ استفاده می‌کند اما هر سوپاپ توسط معادل موتوردار میل بادامک کنترل می‌شود. مدیر ارشد Camcon می‌گوید نتیجه کنترل دقیق سوپاپ‌ها آن است که عملکرد بسیار بهتری در همه دورهای پیشرانه حاصل می‌شود.

مثال دیگر به شرکت لوتوس مربوط می‌شود که روی سیستم سوپاپ فعال و قدرت الکتروهیدرولیک کار کرده است. شرکت گیگا والو آمریکا نیز در سال 2019 سیستم سیلندر 2 به 8 منعطف را تولید کرد که با آب‌بندی سوپاپ‌ها از محیط بیرون کار می‌کند؛ اما بد نیست بدانید پیشرانه بدون میل بادامک کاربری‌های گسترده‌تری یافته و در دیگر وسایل نقلیه نیز بکار رفته است. این کانسپت توسط شرکت وارتسیلا فنلاند که پیشتاز تکنولوژی‌های کشتی‌هاست بکار رفته و اولین بار در سال 2006 روی کشتی کانتینربری نصب شده است. این پیشرانه از 14 سیلندر استفاده کرده و قدرت بیشتر را با مزایای سیستم ریل مشترک ترکیب نموده است.