تلفات قدرت قطعات فرعی پیشرانه چقدر است؟

قطعات فرعی پیشرانه برای خود قوای محرکه و ایجاد راحتی برای عملکرد خودرو موردنیاز هستند اما برای این کار چه هزینه‌ای پرداخت می‌کنیم؟

پیشرانه‌های احتراق داخلی تجهیزات شگفت‌انگیزی هستند. قطعاتی فلزی که می‌توانند ما را به سرعت‌های بسیار بالا رسانده و موجبات تفریح و شادی ماشین‌بازها را فراهم می‌آورند. اگرچه عملکرد اصلی آن بالا پایین کردن پیستون‌ها، چرخش میل‌لنگ و انتقال قدرت به سایر بخش‌ها است، اما پیشرانه قطعات دیگری نیز دارد که برای عملکرد مناسب خودرو حیاتی هستند.

این عملکردهای به ظاهر ناچیز اساساً توسط یک یا دو تسمه‌ی ماری (مارپیچی) هماهنگ می‌شوند. این تسمه‌ها در جلوی پیشرانه قرار دارند. جنبه‌ی کلیدی این تسمه‌ها آن است که پشت سر هم با سرعت پیشرانه می‌چرخند و ارتباطی را بین قطعات مخصوصی شکل می‌دهند. قدرت موردنیاز برای چرخاندن تسمه از حرکت پیشرانه به دست می‌آید که این هم به نوبه‌ی خود درصدی از قدرت کلی را به خود اختصاص می‌دهد.

اولین قطعه‌ای که چنین تسمه‌ای را بکار می‌گیرد واترپمپ است. این سیستم که برای خنک کردن کامل پیشرانه و انتقال گرمای تولیدی آن بکار می‌رود. موضوع مهم اینکه این قطعه باید با استفاده از سرعت پیشرانه کار کند. از آنجایی که میزان سیکل احتراق افزایش می‌یابد، گرمای بیشتری تولید می شود بنابراین برهم‌کنش مایع خنک‌کننده‌ی بیشتری لازم است. متأسفانه این امر بخش کوچکی از قدرت پیشرانه را برای گردش پولی واترپمپ می‌گیرد.

قطعه‌ی بعدی آلترناتور است که به منظور شارژ سیستم الکتریکی خودرو استفاده می‌شود. آلترناتور این کار را با استفاده از عمل متقابل برای تولید جریان الکتریکی و مغناطیسی انجام می‌دهد. آلترناتور نیز از پولی‌ای استفاده می‌کند که به تسمه متصل است.

سیستم تهویه مطبوع (کولر) فی‌نفسه به سرعت پیشرانه متصل نیست اما برای عملکرد خود به قدرت نیاز دارد زیرا دارای کمپرسور است. این کمپرسور برای پمپ بخار سرد زیر فشار بالا به کندنسور بکار می‌رود؛ اما این بخش نیز مقداری از سیستم تسمه‌ی ماری را نیاز دارد که به کمپرسور اجازه دهد تا فرایند یاد شده را تکمیل نماید.

مقدار قابل‌توجهی از قدرتی که سیستم تهویه مطبوع نیاز دارد کاملاً قابل‌بحث بوده و ما برخی از اعداد تخمین زده را به دست آورده‌ایم. فشاری که در هنگام روشن شدن کولر به پیشرانه وارد می‌شود کاملاً قابل احساس بوده و در اکثر خودروها دور آرام موتور با روشن شدن کولر بیشتر می‌شود.

استفاده‌ی نهایی تسمه‌ی ماری به سیستم فرمان هیدرولیک مربوط است. با توجه به اینکه سیستم فرمان هیدرولیک سیستمی الکتریکی نیست، اما پمپی برای فرستادن مایع هیدرولیک به منظور اعمال فشار برای کمک به فرمان موردنیاز بوده و این پمپ نیز به منبع قدرتی نیاز دارد. بازهم یک پولی وجود دارد که به پمپ اجازه می‌دهد تا فشار لازم سیستم هیدرولیک را تأمین نماید.

خب حالا چه مقدار از قدرت از طریق این قطعات فرعی از دست می‌رود؟ این موضوعی عاری از جزئیات است زیرا سیستم‌های متفاوت بکار رفته در خودروهای مختلف، میزان قدرت متفاوتی را از پیشرانه به خود اختصاص خواهند داد. خوشبختانه ما می‌توانیم این تلفات قدرت را از مؤسسات خودرویی و دیگر شرکت‌های مهندسی به دست بیاوریم.

گفته شده سیستم تهویه مطبوع حدود ۴ اسب بخار را استفاده می‌کند (محاسبه شده توسط لابراتوار انرژی‌های تجدید پذیر ملی). آلترناتور نیز طبق محاسبات متخصصان پیشرانه‌ی ZENA حدود ۱۰ اسب بخار را به خود اختصاص می‌دهد. سیستم فرمان هیدرولیک نیز بسته به میزان چرخش فرمان بین ۲ تا ۴ اسب بخار پیشرانه را مصرف خواهد کرد.

اما برای واترپمپ جریان چندان ساده نیست. از آنجایی که واترپمپ ارتباطی با سرعت پیشرانه دارد قدرت موردنیاز برای چرخش پروانه‌ی پمپ ارتباطی فضایی با پیشرانه را شکل می‌دهد. این موضوع توسط متخصصان سیستم خنک‌کنندگی صنعت خودرو به دست آمد. آن‌ها فهمیدند که واترپمپ در دور ۱۰۰۰ پیشرانه ۰.۱۳ اسب بخار، در دور ۲۰۰۰ پیشرانه ۱.۱ اسب بخار و در دور ۴۰۰۰ هزار پیشرانه ۸.۶ اسب بخار پیشرانه را استفاده می‌کند.

با انجام یک محاسبه ریاضی به عددی بین ۱۶ تا ۲۷ اسب بخار تلفات قدرتی دست می‌یابد. بسته به میزان فشار وارده به هر بخش این میزان قدرت در بخش‌های فرعی پیشرانه تلف می‌شود. قدرت انفرادی موردنیاز هر قطعه به نوعی ادغام خواهد شد بنابراین در واقعیت حداکثر قدرت تلف شده کمتر از یک جمع‌بندی مستقیم و ساده خواهد بود.

۱۵ درصد دیگر قدرت نیز از طریق اصطکاک، گرما و صدا هدر می‌رود و ناکارآمدی استفاده از تسمه‌ی مارپیچی می‌تواند کاملاً متفاوت باشد. واضح است که قطعات فرعی نقش بسیار مهمی دارند اما اینکه بخشی از قدرت به کف جاده منتقل نشده و هدر می‌رود می‌تواند ناراحت‌کننده باشد.

خوشبختانه مهندسان صنعت خودرو این روزها به دنبال کارآمدی هرچه بیشتر هستند و مرسدس واقعاً با تولید جدیدترین پیشرانه این موضوع را نشان داده است. این پیشرانه‌ی ۶ سیلندر خطی دارای باتری ۴۸ ولت بزرگی است که به قدرت رسانی به قطعات فرعی یاد شده کمک می‌کند و پیشرانه‌ی خودرو تمامی گشتاور را به میل‌لنگ می‌دهد.

با استفاده از ECU، نیروی الکتریکی قادر خواهد بود تا قطعات فرعی را با سرعت پیشرانه ادغام کرده و رفتار تسمه ماری کلاسیک را شبیه‌سازی نماید. در آینده شاید شاهد بازگشت این اسب‌های تلف شده به اسطبل باشیم.

منبع: carthrottle