پیشرانه‌هایی که صنعت خودروسازی را متحول کردند

پیشرانهٔ درون‌سوز نزدیک به 150 سال است که اختراع شده است. در طول این سال‌ها، هزاران موتور مختلف آمده و رفته‌اند ولی برخی از این موتورها پیشرفت‌های بزرگی را در یک یا چند زمینه رقم زده‌اند. این موتورها مسیر پیشرانه‌های درون‌سوز را تغییر دادند.

پیشرانهٔ 1 لیتری تک سیلندری که کارل بنز در سال 1886 ساخت، به اولین خودروی کاربردی جهان نیرو بخشید. موتورواگن در سال 1888 به تولید رسید و به اولین خودروی تولیدی تبدیل شد. پیشرانهٔ تک سیلندر این خودرو فلایویل بزرگ افقی داشت و تنها تا 300 rpm دور می‌گرفت. این پیشرانه در ابتدا 0.9 اسب بخار قدرت داشت و می‌توانست خودرو را به حداکثر سرعت 15 کیلومتر بر ساعت برساند. در نسل سوم این موتور اما قدرت به 2 اسب بخار افزایش یافت. درمجموع 25 دستگاه از موتورواگن ساخته شد.

موتور سرتخت یا فلت‌هد فورد که در سال 1932 روی خط تولید رفت، قدرت V8 را به شکل ارزان‌قیمتی به بازار خودروهای تولید انبوه آورد. به این پیشرانه موتور سوپاپ جانبی هم گفته می‌شد زیرا سوپاپ‌های آن بجای روی سرسیلندر، در داخل بلوک موتور قرار داشتند. این پیشرانه تا سال 1953 در خودروهای مختلفی مورداستفاده قرار گرفت درحالی‌که در فرانسه شرکت سیمکا تا سال 1990 به‌صورت تحت لیسانس آن را برای استفاده در یک کامیون نظامی تولید می‌کرد. یکی از نوآوری‌های این موتور، ساخت بلوک هشت سیلندر در قالب یک واحد از طریق ریخته‌گری بود که باعث کاهش هزینه‌های ساخت می‌شد. فلت‌هد همچنین خیلی زود به موتور موردعلاقهٔ طرفداران خودروهای هات راد تبدیل شد.

موتور V8 بلوک کوچک شورلت که برای اولین بار در سال 1954 معرفی شد، پرکاربردترین موتور V8 جهان محسوب می‌شود. این V8 پوشراد نمادین از آن زمان تاکنون پنج نسل را پشت سر گذاشته و در خودروهای بی‌شماری از پیکاپ تراک‌ها و ون‌های بزرگ گرفته تا خودروهای اسپرت افسانه‌ای مثل کامارو و کوروت مورداستفاده قرار گرفته است. طی 70 سال، 113 میلیون دستگاه موتور V8 بلوک کوچک ساخته شده است. پیشرانهٔ بلوک کوچک شورلت به لطف سادگی، جان‌سختی و قابلیت تیونینگ بالا، به خودروهای بی‌شماری در سراسر جهان حتی سوپراسپرت‌های گران‌قیمت نیرو بخشیده است. جنرال موتورز همچنین برای توسعهٔ نسل ششم این موتور افسانه‌ای 854 میلیون دلار سرمایه‌گذاری کرده است.

پیشرانه‌های پیستون مخالف پیشینه‌ای به قدمت تاریخ خودرو دارند و عمدتاً در کشتی‌ها، زیردریایی‌ها، قطارها و خودروهای نظامی استفاده شده‌اند. در این نوع پیشرانه، دو پیستون داخل یک سیلندر مقابل یکدیگر قرار گرفته و به میل بادامک، سوپاپ و سرسیلندر نیازی ندارد. در سال 2015، کامینز و شرکت Achates Power برای توسعهٔ نسل بعدی پیشرانه‌های ماژولار برای وسایل نقلیهٔ جنگی زمینی با وزارت دفاع آمریکا قراردادی منعقد کردند که منجر به ساخت یک پیشرانهٔ جدید 14.3 لیتری پیستون مخالف شد. این پیشرانه که تا 1000 اسب بخار قدرت تولید می‌کند، هم‌اکنون در چندین خودروی نظامی جدید مورداستفاده قرار گرفته است. موتور ACE کامینز با اندازهٔ جمع‌وجور و مصرف سوخت کمتر نسبت به پیشرانه‌های درون‌سوز سنتی، قوای محرکهٔ خودروهای جنگی را متحول کرده است. این تکنولوژی همچنین هم‌اکنون برای استفاده در خودروهای سواری هم در حال آزمایش است.

در سال 1997، تویوتا پریوس به‌عنوان اولین خودروی هیبریدی تولید انبوه جهان به بازار آمد. پریوس در ابتدا فروش پایینی داشت ولی زمانی که نسل دوم این خودرو با کد XW20 در سال 2003 رونمایی شد، همه‌چیز تغییر کرد. این مدل به یک پیشرانهٔ 1.5 لیتری تنفس طبیعی با نام 1NZ-FXE از نوع چرخهٔ اتکینسون به همراه یک موتور الکتریکی مجهز بود که داخل گیربکس CVT نصب شده بود. این قوای محرکه مجموعاً 110 اسب بخار قدرت تولید می‌کرد که هرچند رقم بالایی نبود ولی مصرف سوخت بسیار پایین 5.9 لیتر در هر صد کیلومتر داشت. پریوس XW20 همچنین مردم جهان را با تکنولوژی هیبرید آشنا کرد.

موتور مشهور شش سیلندر خطی S54 ب‌ام‌و از زمان معرفی در M3 نسل E46 در سال 2001 جوایز زیادی کسب کرد. پیشرانهٔ سال، بهترین پیشرانهٔ جدید و بهترین موتور جهان در دستهٔ سه تا چهار لیتری ازجملهٔ این جوایز هستند. S54 هرچند 340 اسب بخار قدرت تولید می‌کرد که خیلی زیاد به نظر نمی‌رسد ولی ردلاین بیش از 8 هزار rpm داشت، برای هر سیلندر به بدنهٔ دریچه گاز مجزا مجهز بود و از سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ بهره می‌برد. به لطف این ویژگی‌ها، موتور S54 جایگاه بخش M ب‌ام‌و را در دنیای خودروهای پرفورمنس بسیار ارتقاء بخشید.

«رودولف دیزل» در سال 1897 اولین پیشرانهٔ دیزلی موفق جهان را ساخت و دنیای پیشرانه‌های درون‌سوز را برای همیشه تغییر داد ولی این مرسدس بنز بود که در سال 1974 موتور دیزلی را از وسایل نقلیهٔ تجاری و سنگین به خودروهای سواری آورد. موتور 3 لیتری پنج سیلندر OM617 هرچند با تنها 77 اسب بخار قدرت، چندان قوی نبود ولی گشتاور بالایی تولید می‌کرد و مهم‌تر از آن، بسیار جان‌سخت بود به‌گونه‌ای که معمولاً بدون نیاز به تعمیرات اساسی می‌توانست تا یک میلیون کیلومتر کار کند. OM617 اولین موتور دیزلی در خودروهای سواری محسوب می‌شد.

هرچند توربوشارژر در سال 1905 اختراع شد ولی اولین خودروهای توربو مثل الدزمبیل جت‌فایر با مشکلات زیادی مثل تأخیر توربو و ناک زدن مواجه بودند. پورشه اما که از دههٔ 60 این تکنولوژی را آزمایش می‌کرد، از طریق برنامه‌های مسابقه‌ای خود، تنظیم‌کننده‌های بوست را توسعه داد که فشار بوست را مدیریت می‌کرد تا از بروز مشکلات ناشی از پرخوران موتور جلوگیری کند. بدین ترتیب، پورشه توانست با موفقیت یک موتور توربوشارژ تولید انبوه را عرضه کند. امروز اکثر خودروهای جهان از توربوشارژر استفاده می‌کنند.

تویوتا در سال 1993 سوپرای توربوشارژ را معرفی کرد که به موتور افسانه‌ای 2JZ مجهز بود. این موتور شش سیلندر خطی خیلی زود به گزینهٔ محبوب تیونرهای سراسر جهان برای بیرون کشیدن قدرت‌های چهاررقمی تبدیل شد؛ اما چرا موتور 2JZ امروز با وجود گذشت 30 سال هنوز هم بین تیونرها محبوب است؟ راز این محبوبیت در بلوک موتور نهفته است. این موتور شش سیلندر بلوک فوق‌العاده مستحکمی دارد که می‌تواند بدون ارتقاء قطعات داخلی، به‌راحتی تا دو برابر قدرت استاندارد 320 اسب بخاری را تحمل کند. همچنین به اعتقاد خیلی‌ها، می‌توان با ارتقاءهایی، از موتور 2JZ تا 2000 اسب بخار قدرت بیرون کشید. به همین دلایل، این موتور برای سه دهه یکی از محبوب‌ترین موتورها در عرضهٔ تیونینگ بوده است.

موتور F136 که توسط فراری و مازراتی توسعه پیدا کرد، مجموعه‌ای از موتورهای V8 تنفس طبیعی 90 درجه با حجمی از 4.2 تا 4.7 لیتر بود. این موتور همچنین از میل‌لنگ تخت استفاده می‌کرد که امکان رسیدن به دورهای بالاتر و تولید قدرت بیشتر را فراهم می‌کرد اما در نسخهٔ مازراتی از میل‌لنگ صلیبی استفاده شده بود. موتور F136 در فراری 458 اسپشیاله تا 600 اسب بخار قدرت و در مازراتی گرن‌توریسمو اسپرت تا 460 اسب بخار قدرت تولید می‌کرد. این موتور که تا سال 2020 با به‌روزرسانی‌هایی تولید شد، یکی از بهترین موتورهای V8 تنفس طبیعی تاریخ محسوب می‌شود. F136 همچنین جوایز متعددی را کسب کرده و در موتوراسپرت هم سابقه‌ای درخشان دارد.