چرا پیشرانه نسبت تراکم متغیر نیسان با مشکلات فنی مواجه شد؟

زمانی که نیسان در سال ۲۰۱۶ اولین پیشرانهٔ نسبت تراکم متغیر تولید انبوه جهان را معرفی کرد، سروصدای زیادی به راه انداخت اما هفت سال بعد، این پیشرانه به دلیل خرابی‌های فنی متعدد توسط NHTSA تحت بررسی قرار گرفته است. چرا این‌طور شد؟

در پیشرانه‌های درون‌سوز، نسبت تراکم به نسبت حجم محفظهٔ احتراق زمانی که پیستون در پایین‌ترین حالت خود است با زمانی که پیستون در بالاترین حالت قرار می‌گیرد گفته می‌شود. نسبت تراکم یکی از مؤلفه‌های اصلی در قدرت، مصرف سوخت و قابلیت اطمینان پیشرانه‌ها به‌حساب می‌آید. نسبت تراکم بالاتر معمولاً قدرت تولیدی موتور را افزایش می‌دهد اما اگر نسبت تراکم خیلی بالا باشد، مخلوط سوخت هوا پیش از آنکه شمع جرقه بزند به‌طور خودبه‌خود محترق خواهد شد. این مشکل که اصطلاحاً به آن ناک زدن گفته می‌شود، آسیب‌های زیادی به قطعات مختلف موتور وارد می‌کند.

در پیشرانه‌های توربوشارژ، خودروسازان معمولاً برای جلوگیری از ناک زدن، نسبت تراکم را پایین می‌آورند زیرا توربوشارژر هوای متراکم را وارد محفظهٔ احتراق می‌کند. بااین‌حال، در این پیشرانه‌ها، هنگام پیمایش‌های طولانی با سرعت ثابت که دور موتور خیلی بالا نیست، معمولاً بوست توربو یا وجود ندارد یا خیلی پایین است. این یعنی در چنین شرایطی، افزایش نسبت تراکم می‌تواند راندمان موتور را افزایش دهد.

ازاین‌رو، نیسان برای چند دهه روی پیشرانهٔ نسبت تراکم متغیر کار می‌کرد و درنهایت آن را با نام VC Turbo در سال ۲۰۱۸ به تولید انبوه رساند. پیشرانهٔ ۲ لیتری چهار سیلندر توربوشارژ KR20DDET و برادر کوچک‌تر آن، ۱.۵ لیتری سه سیلندر KR15DDT در حال حاضر تنها موتورهایی هستند که می‌تواند نسبت تراکم آن‌ها از ۸ به یک در هنگام بوست کامل توربو تا ۱۴ به یک در هنگام بار سبک تغییر کند. اما این پیشرانه‌ها چطور به این قابلیت دست پیدا کرده‌اند؟ در ادامه توضیح خواهیم داد.

بخش پایینی این موتور یعنی جایی که شاتون‌ها به میل‌لنگ متصل می‌شود بسیار با پیشرانه‌های معمولی متفاوت است. نیسان این طراحی را مالتی لینک یا چند اتصالی می‌نامد. البته در این پیشرانه شاهد همان پیستون‌ها با حرکت رفت و برگشتی و میل‌لنگی هستیم که در موتورهای معمولی می‌بینیم اما دراین‌بین، یک شاتون اضافی و یک حلقهٔ لوزی شکل هم وجود دارد که هر پیستون را به میل‌لنگ متصل می‌کند؛ بنابراین، برای تغییر نسبت تراکم در موتور VC Turbo میل‌لنگ حرکتی ندارد و فقط حلقهٔ لوزی شکل است که چند درجه تغییر می‌کند.

این تغییر چطور صورت می‌گیرد؟ همه‌چیز بر عهدهٔ یک موتور الکتریکی است که در پایین موتور نصب شده و یک بازو را به بیرون فشار می‌دهد یا به داخل می‌کشد. این بازو روی شفتی زیر میل‌لنگ سوار شده و زمانی که حرکت می‌کند، شفت مذکور و تمام شاتون‌های پایینی روی آن هم حرکت می‌کنند. بدین ترتیب، شاتون‌های بالایی که به میل‌لنگ متصل هستند، میزان بالا رفتن پیستون داخل سیلندر را کم یا زیاد می‌کنند و از این طریق نسبت تراکم تغییر می‌کند.

مطمئناً چنین موتوری به‌طور وحشتناکی پیچیده است و قطعات متحرک بیشتری دارد که همین موضوع باعث خرابی بیشتر می‌شود. به همین دلیل، NHTSA دو پیشرانهٔ ۲ لیتری و ۱.۵ لیتری VC Turbo نیسان را به خاطر مشکلات فنی تحت بررسی قرار داده است. به گفتهٔ این سازمان، سه خودرو شامل نیسان روگ مدل ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۳، نیسان آلتیما مدل ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۱ و اینفینیتی QX50 مدل ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۱ نرخ خرابی بالایی در پیشرانه‌های نسبت تراکم متغیر خود دارند. روگ با فروش حدود ۴۰۰ هزار دستگاه از ابتدای سال ۲۰۲۲ تا پایان سپتامبر امسال، پرفروش‌ترین خودروی نیسان در آمریکا محسوب می‌شود و آلتیما هم با وجود کاهش محبوبیت هنوز فروش بالایی دارد. این یعنی ممکن است یک فراخوان عظیم برای دو خودروی مذکور در راه باشد که خرج هنگفتی روی دست نیسان خواهد گذاشت.

از سوی دیگر، پیشرانهٔ VC Turbo نیسان با وجود این پیچیدگی و تکنولوژی پیشرفته، تأثیر بزرگی روی مصرف سوخت ندارد. به‌عنوان‌مثال، اینفینیتی QX50 چهارچرخ محرک تنها ۰.۴ لیتر در هر صد کیلومتر مصرف سوخت کمتری نسبت به ب‌ام‌و X3 xDrive30i دارد و مصرف سوخت آن با آئودی Q5 و لکسوس NX350 هم برابر است؛ بنابراین، هرچند تکنولوژی نسبت تراکم متغیر VC Turbo نیسان بسیار جالب است اما با قطعات متحرک اضافی که احتمال خرابی را بالا می‌برند، ممکن است دردسرهای آن بیشتر از منفعتش باشد.