پایان یک شاهکار مهندسی، چرا موتورهای توئین شارژر منقرض شدند؟

زمانی مهندسان برای رسیدن به قدرت مطلق و حذف تأخیر توربوشارژرها، یک رؤیای جسورانه داشتند که ترکیب دو نوع سیستم پرخوران در یک موتور بود. این ایده که به توئین شارژر معروف شد، بهترین‌های هر دو دنیا را نوید می‌داد؛ اما آن دوران به سر آمده است. فناوری‌های جدید، از توربوهای برقی گرفته تا پیشرانه‌های هیبریدی قدرتمند، راهکارهایی هوشمندانه‌تر و بهینه‌تر ارائه داده‌اند که پیچیدگی و وزن اضافی توئین شارژرها را به یک خاطره تبدیل کرده است. درواقع، پیشرفت تکنولوژی، این ایده نابغه را از رده خارج کرد.

یک موتور احتراق داخلی برای تولید قدرت به هوا نیاز دارد. سیستم‌های پرخوران، هوای بیشتری را به‌زور وارد موتور می‌کنند تا قدرت بیشتری تولید شود. دو بازیگر اصلی این میدان سوپرشارژرها و توربوشارژرها هستند. سوپرشارژر مستقیماً توسط یک تسمه به موتور متصل است. به‌محض فشردن پدال گاز، قدرت را آنی و بدون تأخیر تحویل می‌دهد اما در عوض، بخشی از نیروی خود موتور را برای کار کردن مصرف می‌کند و بازدهی را کاهش می‌دهد. در مقابل، توربوشارژر از انرژی گازهای داغ خروجی اگزوز که در حالت عادی هدر می‌روند، برای چرخاندن یک توربین و فشرده کردن هوا استفاده می‌کند. این سیستم بسیار بهینه است اما یک نقطه‌ضعف بزرگ به اسم تأخیر توربو دارد. این یعنی تا زمانی که دور موتور بالا برود و گازهای اگزوز به‌اندازه کافی توربین را بچرخانند، خبری از قدرت کامل نیست. به همین دلیل، ایده توئین شارژر مطرح شد که شامل استفاده از یک سوپرشارژر برای پاسخ آنی در دورهای پایین و یک توربوشارژر برای قدرت انفجاری در دورهای بالا می‌شد. این ترکیب، تأخیر را حذف و قدرت را در تمام محدودهٔ دور موتور فراهم می‌کرد.

این سیستم دو ایراد اساسی داشت. اول، پیچیدگی فوق‌العاده. هماهنگ کردن عملکرد یک سوپرشارژر و یک توربوشارژر، مدیریت لوله‌کشی‌ها، خنک‌کاری و انتقال قدرت بین این دو سیستم، یک کابوس مهندسی بود. دوم، وزن و حجم زیاد بود زیرا عملاً دو سیستم سنگین و حجیم را به موتور اضافه می‌شد. این وزن و حجم اضافی، چالشی جدی برای طراحی و جانمایی در فضای محدود محفظه موتور ایجاد می‌کرد و روی هندلینگ خودرو نیز تأثیر منفی می‌گذاشت.

با وجود تمام چالش‌ها، چند خودروساز شجاع این فناوری را به تولید انبوه رساندند. اولین آن‌ها، لانچیا دلتا S4 افسانه‌ای در سال ۱۹۸۵ بود؛ یک خودروی رالی که برای مسابقات گروه B متولد شد و نسخه خیابانی آن حدود ۲۵۰ اسب بخار قدرت داشت. فولکس‌واگن نیز با موتور معروف ۱.۴ لیتری TSI خود در خودروهایی مانند شیراکو از این تکنولوژی بهره برد و نیسان هم در هاچ‌بک کوچک مارس سوپر توربو در اواخر دههٔ ۸۰ میلادی از این فناوری بهره برد و از یک موتور ۹۳۰ سی‌سی چهار سیلندر ۱۱۰ اسب بخار قدرت بیرون کشید؛ اما شاید بزرگ‌ترین قهرمان معاصر این فناوری، ولوو بود که با موتور ۲ لیتری T6 در محصولاتی مانند شاسی‌بلند XC90، قدرتی معادل ۳۰۰ اسب بخار را از یک موتور کوچک بیرون می‌کشید.

امروز، دیگر نیازی به این پیچیدگی نیست. فناوری توربوشارژرها به لطف یاتاقان‌های بهتر، طراحی‌های هوشمندانه و توربین‌های با هندسه متغیر، به‌قدری پیشرفت کرده که تأخیر آن‌ها به حداقل رسیده است. از طرفی، ظهور توربوهای برقی ورق را برگردانده است. شرکت‌هایی مانند مرسدس در مدل AMG SL43، یک موتور الکتریکی کوچک را مستقیماً به توربوشارژر متصل کرده‌اند. این موتور برقی، توربین را قبل از رسیدن گازهای اگزوز می‌چرخاند و تأخیر را کاملاً به صفر می‌رساند. راه‌حل دیگر، استفاده از موتورهای الکتریکی قدرتمند در سیستم‌های هیبریدی است. لامبورگینی در سوپراسپرت جدید خود یعنی تمراریو از یک موتور برقی برای ارائه گشتاور آنی در دورهای پایین استفاده می‌کند. این کار به مهندسان اجازه می‌دهد تا از یک توربوشارژر بسیار بزرگ و وحشی برای تولید قدرت حداکثری در دورهای بالا بهره ببرند، بدون آنکه نگران تأخیر باشند. بدین ترتیب، رؤیای توئین شارژر با راهکارهایی ساده‌تر و کارآمدتر به حقیقت پیوسته است.

منبع: CarBuzz