بررسی تکنولوژی‌های ولوو VNL جدید؛ کامیونی با 2510 نیوتون متر گشتاور!
اگرچه بسیاری از افراد با شنیدن نام کامیون به یاد نمادهای آمریکایی و به ویژه کامیون‌های دماغ‌دار می‌افتند اما از نظر فروش جهانی ولوو جزو بزرگ‌ترین‌هاست. ولوو از زمان تولید اولین کامیون تجاری خود در سال 1928 تاکنون جزو پیشتازان نوآوری در کلاس خودروهای سنگین بوده است و جدیدترین محصول آن یعنی VNL جدید نشان دهنده سطح جدیدی از تکنولوژی و نوآوری است. 90 درصد قطعات بکار رفته در این کامیون جدید هستند و مهندسی پیشرفته ولوو باعث شده VNL جدید 10 درصد کاراتر از محصولات سال 2015 باشد.
VNL جدید با شش حالت کابین، چهار تیپ برای بدنه و کابین و سه نسخه از پیشرانه 6 سیلندر خطی D13 عرضه می‌شود. نکته مهم اینکه حداکثر گشتاور پیشرانه این کامیون به رقم قابل‌توجه 2510 نیوتون متر می‌رسد. سوئدی‌ها ادعا می‌کنند کامیون یاد شده می‌تواند با سرعت 137 کیلومتر در ساعت مصرف سوخت 27.6 لیتر در هر صد کیلومتر داشته باشد. اگرچه مصرف سوخت کلی این کامیون در مقایسه با مدل‌های پیشین کاهش قابل‌توجهی نداشته اما آنچه زیر کاپوت رخ داده جالب‌تر از مواردی همچون پوشش چرخ‌ها و کروز کنترل تطبیقی است.
کار را با بطن پیشرانه 13 لیتری ولوو آغاز می‌کنیم. سوئدی‌ها طراحی پیستون موج‌دار خود را که اولین بار در سال 2016 معرفی شد بهینه کرده‌اند. مهندسان این شرکت دینامیک سیالات محاسباتی برای مدل‌سازی احتراق مخلوط سوخت و هوا در محفظه درون سیلندر استفاده کرده‌اند. با این کار مهندسان فهمیده‌اند که نقطه‌ضعف پیستون‌های سنتی چیست. زمانی که سوخت از بالا به سمت دیواره‌های محفظه احتراق اسپری می‌شود، بخش جلوی شعله زودتر به سمت دیواره‌ها منتشر می‌شود و ستونی از اکسیژن استفاده نشده در مرکز محفظه احتراق باقی می‌ماند.
برای رفع این مشکل تاج پیستون‌های پیشرانه D13 با آرایش متفاوتی ساخته می‌شوند. نازل‌های انژکتورهای سوخت به حالتی نصب می‌شوند که سوخت را بین فرورفتگی‌های تاج‌ها اسپری کنند و شعله‌ها به گونه‌ای شکل بگیرند که ابتدا به سمت دیواره سیلندر حرکت کرده و سپس به میانه بازگردند. در طرح اولیه پیستون موج‌دار شش بخش وجود داشته اما نسخه ارتقا یافته از هفت بخش سود می‌برد. احتمالاً در نسل‌های بعدی این پیستون‌ها حتی شاهد پیشرفت‌های بیشتری خواهیم بود. اضافه کردن بخش دیگر به طراحی موجی پیستون نیازمند نازل اضافی در انژکتور سوخت بوده است. تقسیم خروجی کلی انژکتور به بخش‌های کوچک‌تر به معنی استفاده از نازل‌های کنترل کوچک‌تر است. همان‌طور که می‌دانید کنترل دقیق انژکتورها برای بهینه‌سازی احتراق امری حیاتی است و استفاده از قطعات کوچک‌تر و سبک‌تر به معنی کنترل بیشتر این فرایند خواهد بود. این امر نه تنها باعث بهبود 2 درصدی مصرف سوخت شده بلکه میزان آلایندگی را نیز به شکل چشمگیری کاهش داده است.
ولوو در حین بازطراحی پیستون‌ها از تاجی با دیواره کوتاه‌تر استفاده کرده است. این نوع طراحی باعث می‌شود از یاتاقانی با طول بیشتر و بدون افزایش ارتفاع بلوک سود برد. یاتاقان طویل‌تر باعث نزدیک‌تر شدن به جهت پیستون می‌شود و این امر فشار جانبی به دیواره سیلندر را کاهش می‌دهد که در نهایت به معنی کاهش اصطکاک قطعات خواهد بود. تمامی این بهینه‌سازی‌های کوچک در مجموع باعث بهبود کارایی و کاهش مصرف سوخت می‌شوند. توربوی پیشرانه D13 ولوو هم کوچک‌تر از قطعاتی است که معمولاً در پیشرانه‌هایی با این ابعاد بکار می‌روند. پیشرانه‌های قبلی حداکثر گشتاور خود را بین دورهای 1300 تا 1500 ارائه می‌کردند اما حداکثر گشتاور پیشرانه VNL جدید از دور 1050 شروع شده و تا دور 1500 ادامه می‌یابد. ولوو ادعا می‌کند هر 100 دور کاهش دوران پیشرانه در دقیقه حین رانندگی به معنی کاهش 1.5 درصدی مصرف سوخت است.
اما شاید آنچه پس از بخش توربین توربو اتفاق می‌افتد جالب‌تر باشد. پیشرانه D13 از مرکب کننده توربو برای بازپس‌گیری انرژی‌ای استفاده می‌کند که معمولاً به هدر می‌رود. بله تاریخچه این تکنولوژی به صنعت هوانوردی جنگ جهانی دوم بازمی‌گردد و استفاده از آن نتایج مختلفی در بر داشته است. باید دانست تکنولوژی‌هایی همچون تزریق مستقیم سوخت در دهه 50 میلادی نیز وجود داشته‌اند اما در دو دهه اخیر توانسته‌اند به خودروهای رده میانی راه پیدا کنند. مرکب کننده توربو در واقع یک توربین اضافی است که با گازهای اگزوز کار می‌کند و به‌صورت مکانیکی به میل‌لنگ متصل می‌شود. این قطعه در پیشرانه ولوو از طریق جفت کننده سیال به میل‌لنگ متصل شده تا سرعت را کنترل کند. هم توربو و هم مرکب کننده عایق‌بندی شده‌اند تا انرژی گرمایی را قبل از ورود گازهای اگزوز به سیستم تصفیه حفظ کنند. ولوو VNL جدید همچنین با قوای محرکه برقی نیز تولید می‌شود اما سوئدی‌ها می‌گویند نسخه سلول سوخت هیدروژن آن را نیز تولید خواهند کرد.
درحالی‌که خودروهای سواری ولوو همچون V60 تنها با چهار رنگ بدنه متالیک و برخی آپشن های کابین عرضه می‌شوند اما کامیون‌های آن کاملاً قابل شخصی‌سازی هستند و البته که باید این آپشن ها در دسترس باشند چراکه قیمت محصولات سنگین ولوو به راحتی از 200 هزار دلار عبور می‌کند و کابین آن همانند خانه دوم راننده است چراکه ساعت‌های زیادی را در داخل کامیون سپری می‌کند.