احیای چرخه میلر برای مصرف سوخت بهتر موتور آئودی

یک زمینه از تکنولوژی موتور در دنیای خودرو که تقریباً به دست فراموشی سپرده شده، به مدل بعدی A4 با پیشرانه بنزینی کمک خواهد کرد تا ضمن داشتن مصرف سوختی نزدیک به مدل‌های دیزلی، قدرت و شتاب بیشتری نیز از خود نشان دهد. این تکنولوژی در واقع، به‌کارگیری چرخه تنفس میلر است که در موتورهای نام‌آشنای EA888 چهار سیلندر استفاده خواهد شد. با این حال، آئودی اصرار دارد که از عنوان «روش احتراق جدید» برای آن استفاده کند.

موتور جدید، ابتدا در سمپوزیوم سالانه موتور وین معرفی شده و قرار است که این تکنولوژی، برای اولین بار برای یک موتور ۲ لیتری با توربوشارژٰ و انژکتور مستقیم استفاده شود؛ موتوری که قدرتی برابر ۱۸۸ اسب‌بخار و گشتاوری به اندازه ۳۲۰ نیوتن‌متر تولید خواهد کرد و در نسل بعدی آئودی A4 نصب خواهد شد. نسل جدید A4 که قبل از پایان سال جاری میلادی روانه بازار خواهد شد، از نظر مصرف سوخت، تفاوت زیادی با گذشتگان خود خواهد شد و همین‌طور در این زمینه، رقبایی از مرسدس‌بنز، ب‌ام‌و و مدل جدید جگوار را به چالش می‌کشد و مصرف سوختی برابر ۵ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر به صورت ترکیبی دارد. اگر بخواهیم مقایسه‌ای داشته باشیم، ب‌ام‌و 320i با موتوری با حجم مشابه با استفاده از چرخه مصرف اروپایی، به مصرف سوختی برابر ۶/۰۳ لیتر می‌رسد. همچنین، بهترین نمونه در مرسدس کلاس C، یعنی C250، مصرف سوخت ترکیبی برابر ۵/۳۵ لیتر دارد.

اولریش هاکنبرگ (Ulrich Hackenberg)، عضو تیم توسعه فنی آئودی، در حالی که نمی‌خواهد از عنوان «چرخه میلر» برای موتور جدید استفاده کند، اعتراف می‌کند که:

این تکنولوژی در اساس خود با چرخه میلر قابل‌مقایسه است. امّا در حال حاضر، می‌خواهیم گامی تعیین‌کننده در جهت «اندازه ابعاد مناسب» برداریم. «اندازه ابعاد مناسب» به اثرات متقابل عواملی چون کلاس وسیله نقلیه، گنجایش موتور، خروجی، گشتاور و مشخصه‌های بهینه‌سازی تحت شرایط روزمره رانندگی بستگی دارد.

شهرت سیستم «چرخه میلر» از کاربرد آن در مدل تولیدی «میلنیا» از مزدا نشأت می‌گیرد. مزدا میلنیا، خودرویی بود که از این سیستم در موتور ۲/۳ لیتری KZ-JEM V-6 استفاده می‌کرد و تولیدش در سال ۲۰۰۴ متوقف شد. البته مزدا از این تکنولوژی چشم‌پوشی نکرد و اخیراً از آن در مزدا ۲ استفاده کرده است. این سیستم محصول ذهن مهندس امریکایی، رالف میلر (Ralph Miller) است؛ کسی که ثبت اختراعش را در شب کریسمس سال ۱۹۵۷ انجام داد. این سیستم، هم با بنزین و هم با دیزل و همین‌طور به صورت دو زمانه و چهار زمانه کار می‌کند.

یک موتور با چرخه میلر، معمولاً در فاز تراکم، سوپاپ مکش را در مدت زمان بیشتری نسبت به یک موتور معمولی باز نگه می‌دارد. عملکرد آن تقریباً شبیه به موتور با چرخه اتکینسون است، ولی در این میان از القای اجباری (معمولاً یک سوپرشارژر) برای ایجاد مخلوط سوخت و هوا به طرف خارج از سیلندر، در هنگامی که سوپاپ باز است و پیستون به بالا می‌رود، استفاده می‌شود. سپس توربوشارژر از هدر رفتن قدرت موتور با چرخه میلر جلوگیری کرده و حتی با افزایش اختلاط سوخت و هوا در سیلندر، پس از بسته شدن سوپاپ مکش، به احتراق بهتر سوخت کمک می‌کند.

آئودی برای موتور EA888، دوره مکش معمولی را تغییر زیادی داده است و آن را از ۱۹۰ یا ۲۰۰ درجه میل‌لنگ به ۱۴۰ درجه رسانده است. همچنین در این موتور، سوپاپ‌های مکش دیرتر از حدّ معمول بسته می‌شود؛ درست پس از آن که پیستون در نزدیکترین موقعیت نسبت به میل‌لنگ قرار می‌گیرد. بخش انبساطی چرخه بسیار بیشتر از فاز تراکم است تا بتواند بیشترین کارآیی را از یک مخلوط سوخت و هوا بیرون بکشد.

در همین حال، این موتور بر روی تکنولوژی‌های موجود در صنعت خودرو نیز تکیه کرده تا فلسفه چرخه میلر را فراتر ببرد. در این حالت، از ترکیبی از انژکتور سوخت مستقیم و غیرمستقیم در مانیفولد مکش و همین‌طور از زمان‌بندی متغیر سوپاپ استفاده شده است. این موضوع باعث شده تا دامنه گشتاور موتور ۲ لیتری چهار سیلندر TFSI افزایش پیدا کرده و حداکثر گشتاور ۳۲۰ نیوتن‌متری‌اش از دور موتور ۱۴۵۰ در دسترس باشد و آن را تا ۴۴۰۰ دور بر دقیقه به صورت پایدار حفظ کند. این موتور ۱۹۸۴ سی‌سی با وزن ۱۴۰ کیلوگرمی‌ خود، همچنین دارای یک مانیفولد اگزوز هماهنگ با سرسیلندر است و از یک روغن با ویسکوزیته بسیار کم (0W-20) استفاده می‌کند تا هدر رفتن ناشی از اصطکاک هوا را به حداقل برساند.

استفان کنیرش (Stefan Knirsch)، رئیس بخش توسعه موتور در آئودی می‌گوید:

به لطف این رویکرد «اندازه ابعاد مناسب»، موتور جدید می‌تواند مصرفی همانند یک موتور با حجم کوچکتر در هنگام کارکرد‌های سبک داشته باشد و در عین حال، وقتی سطح کارکرد بالاتر می‌رود، از همه حجم موتور استفاده می‌شود. در نتیجه، یک حالت بهینه و ویژگی‌های عملکردی مناسبی در دامنه سرعت‌های مختلف موتور خواهیم داشت.

انتظار می‌رود که نسل بعدی آئودی A4 در پاییز سال جاری در نمایشگاه اتومبیل فرانکفورت معرفی شود. این مدل همچنین از شاسی جدید با عناصر آلومینیومی گسترده MLBEvo استفاده می‌کند که می‌تواند تا ۱۰۰ کیلوگرم نسبت به وزن A4 سدان کنونی، وزن را کاهش دهد. همچنین تصاویر غیر رسمی نشان می‌دهد که آئودی A4 از زبان طراحی جدیدی که در کانسپت آئودی پرولوگ رونمایی شده، استفاده می‌کند. علاوه بر موتور جدید ۲ لیتری با توربوشارژر و چهار سیلندر، نسخه‌های جدید آئودی A4 احتمالاً بتوانند از یک موتور ۳ لیتری سوپرشارژر V-6 نیز استفاده کنند.