این مهم موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری اتمسفریک بود که پس از گذشت دو دهه تکنولوژی ساخت آن همچنان زبانزد و پیشرو است. این پیشرانه ۱۰ سیلندر وی-شکل قلب تپنده لکسوس LFA را تشکیل میدهد که طی سالهای اخیر در فهرست بهترین سوپراسپرتهای جهان قرار گرفته و تنها دلیل برتری دردانه خاص اسپرت لکسوس، قوای محرکه آن است. بر این اساس در ادامه به صورت تخصصی و فنی موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری اتمسفریک تویوتا-یاماها را بررسی خواهیم کرد.
آشنایی مختصر با موتور ۱۰ سیلندر لکسوس LFA
لکسوس LFA که از دسامبر سال ۲۰۱۰ میلادی تا دسامبر سال ۲۰۱۲ میلادی به تولید رسید، توانست حتی پس از گذشت دو دهه بهترین سوپراسپرت جهان به‌شمار رود. این سوپراسپرت سامورایی زیر چهره جسورانه خود یک موتور ۱۰ سیلندر را جا داده که تکنولوژی آن بسیار منحصربهفرد است. این موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل با نام ۱LR-GUE شناخته میشود که اولین همکاری یاماها با تویوتا برای طراحی و ساخت کامل یک موتور بود. در بخش طراحی و ساخت سیلندر و پیستونها، سوپاپ و تایمینگ آن، اویل‌پمپ (پمپ روغن) و بخش روانکاری موتور همگی سبب شده است موتور ۱LR-GUE همچنان شاهکار مهندسی مکانیک باشد.
ساختار فنی موتور ۱۰ سیلندر ۱LR-GU
موتور ۱۰ سیلندر ۱LR-GUE از بلوک (بدنه) وی-شکل با زاویه قرارگیری سیلندرها ۷۲ درجهای برخوردار است. این موتور دارای حجم موتور ۴۸۰۵ سیسی و ساختار اتمسفریک است که از بدنه موتور یا بلوک و سرسیلندر از نوع آلومینیوم هستند. در این پیشرانه حجیم قطر سیلندر ۸۸ میلیمتر و کورس پیستون ۷۹ میلیمتر است. نکته مهم این‌که به ازای هر سیلندر ۴ سوپاپ طراحی شده تا ۴۰ سوپاپ را در سرسیلندر روی دو میلسوپاپ با مکانیزم DOHC جا دهد. به‌لطف طراحی محفظه احتراق جدید و کاهش اتاق احتراق نسبت تراکم ۱۲ به‌یک رسیده که در موتورهای بنزینی این یک عدد بینظیر به‌حساب میآید. ناگفته نماند که سیستم سوخترسانی از نوع چند نقطهای یا MPFI است که حساسیت این موتور پرتوان را نسبت به اکتان سوخت بنزین کاهش میدهد.
نوعی تکنولوژی که حرکت آینده را معکوس کرد!
ساختار موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری ۱LR-GUE بر پایه و اساس متریال آلومینیوم شکل گرفته است. چنین ساختاری در سال ۲۰۱۰ میلادی یک تکنولوژی منحصربهفرد به‌حساب میآمد که به‌لطف توان و ایده مهندسان یاماها و تویوتا به‌بهترین شکل در این پیشرانه به‌کار گرفته شد. همچنین ناگفته نماند که سیلندرها هر یک دارای بوش یکپارچه آلومینیومی هستند که به بهترین شکل ممکن انتقال حرارت را امکان‌پذیر کرده و راندمان موتور را بهبود بخشیده است.
فرمول‌یک در موتور ۱۰ سیلندر
همکاری تویوتا و یاماها در این موتور، تحولی اساسی در بخش قوای محرکه خودروها بود. زیرا تکنولوژی ساخت در این پیشرانه به‌حدی نوین و منحصربهفرد است که حتی بزرگان صنعت‌خودرو مانند فراری، لامبورگینی، مرسدسبنز، بامو و... چنین ساختاری را پیادهسازی نکردهاند. زیرا به‌لطف استفاده از تکنولوژی ساخت موتورهای فرمول‌یک در بخش روانکاری، طراحی سیلندرها، تایمینگ سوپاپها و کاهش اتلاف انرژی به‌لطف انتقال حرارت سبب شده است موتور ۱LR-GUE در سال ۲۰۱۲ میلادی رکورد جهانی گینس را به‌عنوان سریعترین موتور تولیدی که از حالت سکون به ردلاین (بالاترین دور موتور) میرسد، ثبت کند و این رکورد را تنها در ۰.۶ ثانیه به‌دست آورد. این مهم در علم مهندسی مکانیک یک شاهکار است؛ چراکه اصطکاک میان قطعات به‌حدی در سطح پایینی قرار گرفته که در کمترین زمان ممکن میتواند با سرعت بالا به‌حرکت دورانی و خطی خود ادامه دهد. به‌بیان سادهتر باید گفت این مدت‌زمان بسیار کوتاه به‌منظور رسیدن دورموتور از حد استاندارد (آیدل) به ۹ هزار آرپیام (دور در دقیقه) است. ناگفته نماند که ردلاین موتور در ۹ هزار آرپیام (دور در دقیقه) تنظیم شده و کات‌آف (قطع پاشش سوخت موتور) در دور ۹۵۰۰ آرپیام (دور در دقیقه) صورت گرفته تا امکان عملکرد پایدار در سرعتهای بالا را فراهم آورد؛ چنین مهندسی تنها به منظور تسریع در شتاب در نظر گرفته شده است.
۱۰ سیلندر چند اسببخار؟
موتور ۱LR-GUE با ساختار ۱۰ سیلندر وی-شکل با زاویه قرارگیری ۷۲ درجهای و حجم موتور ۴۸۰۵ سیسی میتواند توان و گشتاور بالایی را فراهم آورد. مهندسان یاماها و تویوتا با در نظر گرفتن پارامترهای فنی مانند طراحی ۴۰ سوپاپ، مکانیزم DOHC دو میل سوپاپرو، سیستم هوشمند جرقهزنی مستقیم، سیستم پاشش سوخت چند نقطهای MPFI، سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپها مبتنی بر شبیهسازی در ECM برای عملکرد بهتر و نسبت تراکم ۱۲ به‌یک توان و گشتاور متناسب با حجم موتور را ارائه دادهاند. درحقیقت راندمان حجمی به‌خوبی حفظ شده و حداکثر ۵۶۰ اسببخار قدرت را در ۸۷۰۰ آرپیام (دور در دقیقه) و حداکثر ۴۸۰ نیوتونمتر گشتاور را در ۶۸۰۰ آرپیام فراهم میآورد. جالب است بدانید که باتوجه به‌حجم موتور ۴۸۰۵ سیسی و ساختار ۱۰ سیلندر آن توان و گشتاور نسبتا بالایی را فراهم آورده است. این مهم سبب میشود تا موتور ۱LR-GUE نسبت به‌سایر موتورهای ۸ سیلندر وی-شکل و ۱۲ سیلندر وی-شکل اروپاییها از استهلاک بسیار کمتری برخوردار باشد. مضاف بر این موارد ۹۰ درصد گشتاور موتور بین ۳۷۰۰ آرپیام تا ۹۰۰۰ آرپیام (دور در دقیقه) است که شتاب خوبی را در اختیار راننده لکسوس LFA میگذارد. همچنین هر سیلندر دارای یک دریچه‌گاز جداگانه است تا اینرسی را کاهش دهد و در لحظه پاسخ بسیار خوب و باعملکرد بالا و آنی را به‌راننده هدیه دهد. از سوی دیگر گیربکس ۶ سرعته اتوماتیک ساخت کمپانی آیسین که عملکرد مشابه گیربکسهای دوکلاچه دارد، به منظور انتقال قدرت در نظر گرفته شده است.
سبکسازی و استفاده از متریال جدید
ساختار سبک‌وزن این موتور از بلوک و بدنه موتور گرفته تا کارتر روغن آلومینیومی هستند. پوشش سرسیلندر آلیاژ منیزیم بوده که با شاتونها و سوپاپهای تیتانیومی و پیستونهای فورج‌کاری‌شده وزن را تا حد زیادی کاهش داده و در مقابل منجر به ارتقای توان و گشتاور در موتور نیز شده است. از آن‌جا که موتور ۱LR-GUE فاقد سیستمهای پرخوران توربوشارژ یا سوپرشارژ است، اما پیستونها فورج‌شده هستند. دلیل این مهم نیز عملکرد بهتر موتور در دورهای بالاست؛ زیرا موتور ۱LR-GUE دارای حداکثر دور موتور (رد لاین) ۹۵۰۰ آرپیام (دور در دقیقه) بوده که نیاز است پیستونها فورج و قابلیت تحمل نیروهای تنش حرارتی و تنش فشاری را نیز داشته باشد. تکنولوژی تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپها به‌همراه زنجیر تایم و ساختار آن به‌گونه‌ای است که در آن از پیشرانه خودروهای فرمول‌یک الهام گرفته شده است. ناگفته نماند که پوشش ساق سوپاپها و بادامکها کربن الماس (DLC) بوده که موتور را سبک و در مقابل منجربه افزایش راندمان موتور نیز میشود.
سیستم خنک کاری و روانکاری منحصربه فرد
این موتور از سیستم روانکاری کارتر خشک استفاده می‌کند که روغن را از محفظه میل‌لنگ با فشار مناسب خارج و آن را در یک مخزن جداگانه ذخیره می‌کند و فشار و تغذیه روغن ثابت را حتی تحت نیروهای جانبی G بالا در هنگام پیچیدن‌های تند تضمین می‌کند. به این معنا که خودرو در سرعتهای بالا در پیچها همچنان دبی مورد نیاز را داشته و قطعات مهم را به‌خوبی با پوشش روغن همراه میسازد. اویل‌پمپ (پمپ روغن) و واترپمپ (پمپ آب) نسل جدید در نظر گرفته شده که دبی خروجی از هر دو پمپ نسبت به واتر پمپ و اویلپمپهای متداول ۲۰ درصد عملکرد بهتری دارند.
صدای زیبای پیشرانه یاماها
از آن‌جا که یاماها در طراحی و ساخت موتور ۱LR-GUE مشارکت بالایی داشته و این برند مطرح و خوشنام ژاپنی در تولید آلات موسیقی صاحب‌سبک است، مهندس ارشد برنامه توسعه این موتور ۱۰ سیلندر ژاپنی یعنی هاروهیکو تاناهاشی تمرکز خود را بر صدای خاص خروجی گذاشته که تنظیم آکوستیک سیستم اگزوز برای دستیابی به یک نت سمفونیک با فرکانس بالا که یادآور موتور فرمول‌یک است، به خوبی تداعی کند. این مهم به‌لطف سیستم اگزوز حرفهای تیتانیومی طبق اصل برنولی محقق شده است.
