این موتور که از سال ۲۰۰۷ روی نسل R۳۵ نیسان GT-R نصب شد، به‌دلیل توانایی تحمل فشارهای بسیار بالا، قابلیت تیونینگ فوق‌العاده و دوام مثال‌زدنی، به یکی از برجسته‌ترین پیشرانه‌های تاریخ خودروهای اسپرت تبدیل شده است. برخلاف بسیاری از موتورهای مدرن که برای کاهش هزینه تولید طراحی می‌شوند، مهندسان نیسان در توسعه VR۳۸DETT تمرکز خود را بر استحکام، راندمان حرارتی و قابلیت تولید قدرت بالا قرار دادند. در ادامه نگاه تخصصی و فنی به این پیشرانه خواهیم انداخت.

مرور مختصری بر موتور VR۳۸DETT

سال ۲۰۰۷ میلادی بود که کمپانی نیسان با معرفی نسل جدید GT-R از شاهکار مهندسی مکانیک نیز پرده برداشت. این شاهکار همان پیشرانه ۶ سیلندر وی-شکل ۳.۸ لیتری است که به راحتی موتورهای پرحجم‎‏تر و با تعداد سیلندر بالاتر را به‌چالش می‎کشد. از آن‌جا که هدف اصلی نیسان از تولید GT-R یک کوپه پرفورمنسی بود تا هم‌رده سوپراسپرت‎های اروپایی قرار گیرد، بنابراین در مهندسی قوای محرکه هیچ‌چیز کم نگذاشته‎‏اند. چراکه این موتور ۶ سیلندر وی-شکل ۳.۸ لیتری مزین به تکنولوژی تویین-توربو (توربوهای دوقلو) بوده تا با بالاترین سطح فناوری نیسان در بخش تایمینگ متغیر سوپاپ‎ها بتواند راندمان و گشتاور بالایی را به ارمغان آورد.

بدنه یا بلوک سیلندر این موتور تمام‌آلومینیومی بوده تا با راندمان حجمی بالا بتواند قدرت و گشتاور چشمگیری را فراهم آورد. این موتور که موسوم به VR۳۸DETT است، حدود یک دهه با کمترین به ‎روزرسانی در ساختار فنی به تولید رسید، اما در اتوشوی توکیو سال ۲۰۱۶ میلادی نسخه به‎روزشده آن معرفی شد که دارای کیت نیسمو (میل‌بادامک، شاتون و پیچ شاتون مخصوص GT۳، اینترکولر، لوله‌کشی بسیار حرفه‎ای اینترکولر، تویین-توربو، کاتالیزور نیسمو و مافلر (صداخفه کن تیتانیومی) است. موتور VR۳۸DETT از زمان معرفی آن در سال ۲۰۰۷ میلادی تنها توسط ۹ مهندس مکانیک آموزش‌دیده به نام Takumi Craftsmens در خط تولید یوکوهامای نیسان به صورت دستی ساخته شده‎اند و نام آن‎ها روی هر موتور حک شده است.

طراحی و ساخت موتور VR۳۸DETT

موتور پرتوان ۶ سیلندر وی-شکل نیسان موسوم به VR۳۸DETT دارای ساختار وی-شکل با زاویه ۶۰ درجه بین سیلندرهاست. این موتور به‌لطف استفاده از متریال آلومینیوم در سیلندر و سرسیلندر و ساختار فورجینگ قطعات اصلی وزن را کاهش و توان را تا حد بسیاری افزایش داده است.

این موتور دارای حجم دقیق ۳۷۹۹ سی‎سی بوده و در کارخانه اختصاصی نیسان در یوکوهاما توسط مهندسان مکانیک مشهور «تاکومی» به‌صورت دستی مونتاژ شده است. این پیشرانه به‌لطف تکنولوژی تویین-توربو، سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها و سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها توانسته توان و گشتاور بسیار بالاتری را فراهم آورد. این موتور قلب تپنده GT-R و مدل نیسمو آن را تشکیل داده تا به‌عنوان قوی‎ترین موتور ۶ سیلندر در صنعت خودرو ژاپن به‌حساب آید.

ساختار فنی پیشرانه VR۳۸DETT

موتور ۶ سیلندر با ساختار وی-شکل ۶۰ درجه‎ای دارای ۲۴ سوپاپ است. به عبارت دیگر این پیشرانه حجم موتور ۳۷۹۹ سی‎سی داشته که به ازای هر سیلندر ۴ سوپاپ در سرسیلندر تعبیه شده و جالب است بدانید که سیستم CVTCS (سیستم کنترل زمان‌بندی متغیر پیوسته نیسان) که روی دو میل سوپاپ قرار گرفته توان و گشتاور بسیار بالایی را به‌وجود می‎آورد.

بر اساس پارامترهای فنی گودزیلای ژاپنی مانند سیستم تویین-توربو (توربوهای دوقلو)، سیستم تایمینگ متغیر پیوسته نیسان و طراحی ۲۴ سوپاپ روی دو میل‌سوپاپ و مکانیزم DOHC، سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها، قطر سیلندر ۹۵.۵ میلی‎متری، کورس پیستون ۸۸.۴ میلی‎‏متری، طراحی محفظه احتراق گردابی که منجر به رسیدن به نسبت تراکم ۹ به یک شده، قدرت و گشتاور بسیار بالایی را به ارمغان می‎آورد.

ناگفته نماند که ابعاد بزرگ قطر سیلندر نسبت به کورس پیستون نشان می‌دهد که این موتور از طراحی Oversquare بهره می‌برد؛ موضوعی که امکان دستیابی به دورموتور بالا و تنفس بهتر را فراهم می‌کند.

همچنین موتور VR۳۸DETT دارای ۲۴ سوپاپ بود که توسط دو میل بادامک بالاسری (۲ عدد برای هر سرسیلندر) کنترل می‌شدند و زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها فقط در ورودی هوا وجود داشت. بلوک موتور از جنس آلومینیوم ریخته‌گری‌شده با سوراخ‌های آستر سیلندر با پاشش پلاسمایی ۰.۱۵ میلی‌متر است.

این پوشش یک لایه محافظ سخت برای حلقه‌های پیستون ایجاد می‌کند تا هنگام حرکت پیستون در نقطه مرگ بالا و نقطه مرگ پایین در طول چرخه قدرت، روی آن بلغزند. محفظه‌های توربین برای دو توربوشارژر IHI در منیفولدهای اگزوز ادغام شده‌اند تا وزن را کاهش داده و تعادل خودرو را تقویت کنند. این موتور همچنین دارای یک سیستم روغن‌کاری تحت فشار است که به‌صورت ترموستاتیک کنترل می‌شود.

VR۳۸DETT مجهز به‌یک سیستم کنترل بازخورد است که نسبت سوخت و هوا را بسته به بار موتور تغییر می‌دهد که تاثیر قابل توجهی در کاهش مصرف سوخت دارد. از سال ۲۰۱۱، تمام VR۳۸DETT های تولیدشده با پوشش موتور قرمزرنگ در GT-R عرضه شدند. این موتور که کاملا مجهز به اولین مجموعه مبدل‌های کاتالیزوری، توربوها، تمام لوازم جانبی موتور، مجموعه دیفرانسیل جلو و لوله‌های خروجی توربو بود، وزنی معادل (۲۷۶ کیلوگرم) داشت.

بلوک سیلندر و آلیاژ ساخت؛ یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های VR۳۸DETT استفاده از بلوک سیلندر آلومینیومی ریخته‌گری‌شده با فناوری Plasma Transfer Wire Arc است. در این فناوری به جای استفاده از بوش‌های فولادی سنتی، یک لایه بسیار نازک از پوشش پلاسما روی دیواره سیلندر اعمال می‌شود. مزایای این روش عبارتند از: کاهش وزن موتور، انتقال حرارت بهتر، کاهش اصطکاک داخلی، افزایش دوام و بهبود بازده حرارتی. سرسیلندرها نیز از آلیاژ آلومینیوم سبک‌وزن ساخته شده‌اند تا ضمن کاهش جرم کلی موتور، توانایی دفع حرارت افزایش یابد.

مکانیزم سوپاپ‌بندی؛ نیسان برای این موتور از سیستم DOHC استفاده کرده است. در این ساختار هر سرسیلندر دارای دو میل‌سوپاپ مستقل است: یک میل‌سوپاپ برای سوپاپ‌های ورودی و یک میل‌سوپاپ برای سوپاپ‌های خروجی. در مجموع چهار میل‌سوپاپ در موتور وجود دارد. سیستم CVTCS یا Continuous Variable Valve Timing Control System نیز به‌طور پیوسته زمان باز و بسته شدن سوپاپ‌های ورودی را تنظیم می‌کند. نتیجه این فناوری عبارت است از: افزایش راندمان حجمی، بهبود پاسخ‌دهی موتور، کاهش مصرف سوخت و افزایش گشتاور در دورهای پایین.

سیستم سوخت‌رسانی؛ در موتور VR۳۸DETT از سیستم تزریق مستقیم سوخت استفاده شده است. در این فناوری، بنزین مستقیما داخل محفظه احتراق پاشیده می‌شود و مزایای زیر را ایجاد می‌کند: احتراق دقیق‌تر، کاهش احتمال ناک زدن، امکان افزایش فشار بوست توربو، مصرف سوخت کمتر و تولید آلایندگی پایین‌تر؛ پمپ فشار بالای سوخت و انژکتورهای چندمرحله‌ای، امکان کنترل بسیار دقیق نسبت سوخت و هوا را فراهم می‌کنند.

سیستم پرخوران (توربوشارژر)؛ بخش مهمی از شهرت موتور VR۳۸DETT به‌سیستم توربوشارژر پیشرفته آن مربوط می‌شود. این موتور از دو توربوشارژر موازی یا Twin Turbo ساخت IHI بهره می‌برد. هر توربو وظیفه تامین هوای فشرده برای یک بانک سیلندر را برعهده دارد.

مزایای استفاده از سیستم تویین-‌توربو عبارتند از: کاهش تاخیر توربو، پاسخ‌دهی سریع‌تر، توزیع یکنواخت فشار هوا و افزایش راندمان تنفسی. نیسان همچنین از اینترکولرهای بزرگ استفاده کرده تا دمای هوای فشرده کاهش یابد. هرچه دمای هوا پایین‌تر باشد، چگالی اکسیژن بیشتر شده و قدرت تولیدی افزایش پیدا می‌کند. در نسخه‌های مختلف GT-R فشار بوست توربو بین حدود ۷ دهم تا بیش از ۱.۱ بار متغیر بوده است.

توان و گشتاور؛ میزان خروجی موتور طی سال‌های تولید افزایش پیدا کرد.

پیستون‌ها و قطعات داخلی؛ مهندسان نیسان برای تحمل فشارهای بالای توربو از قطعات بسیار مقاوم استفاده کردند. ویژگی‌های داخلی موتور عبارت‌اند از: پیستون‌های فورج‌شده آلومینیومی، شاتون‌های فورج‌شده مقاوم، میل‌لنگ فولادی فورج‌شده، یاتاقان‌های تقویت‌شده، سیستم روغن‌کاری پیشرفته. به همین دلیل بسیاری از نمونه‌های تیونینگ‌شده این موتور بدون باز کردن بلوک اصلی قادر به‌تحمل بیش از ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ اسب‌بخار قدرت هستند.

۶ سیلندر برابر با ۸ سیلندر!

مهندسی نیسان در موتور VR۳۸DETT باتوجه به حجم ۳۷۹۹ سی‎سی و تکنولوژی تویین-توربو؛ قدرتی برابر با یک موتور ۸ سیلندر وی-شکل تولید می‎کند. این راندمان را باید مرهون تکنولوژی سطح بالا در طراحی موتور، استفاده از سیستم پرخوران تویین-توربو، اصلاح در قطعان مکانیکی توربو و حذف لگ یا تاخیر در بوست توربو دانست. به این معنا که در دورهای پایین بوست توربو در حدی بوده که می‎تواند بالاترین میزان راندمان را به‌وجود آورد.

علاوه‌بر این موارد بهره‎گیری از سیستم تایمینگ متغیر پیوسته نیسان یعنی CVTCS که دارای دو شیر هیدرولیکی OCV بوده تا در زمان افزایش روغن بتواند زمان‌بندی سوپاپ‎ها را آوانس یا ریتارد کند، توان و گشتاور بالایی را در یک موتور ۶ سیلندر ۳.۸ لیتری به‌نمایش گذاشته و ارائه می‌دهد. ناگفته نماند که طبق آن‌چه کمپانی نیسان اعلام کرده حداقل اکتان سوخت مورد استفاده در موتور VR۳۸DETT باید ۹۰ باشد؛ این ساختار سبب شده است این موتور در مناطقی مانند کشورهای خاورمیانه همچون ایران و حاشیه خلیج‌فارس سازگاری بهتری نیز به نسبت توان و گشتاور داشته باشد.

توان و گشتاور مبتنی بر دیاگرام

موتور ۶ سیلندر وی-شکل ۶۰ درجه‎ای ۳۷۹۹ سی‎سی نیسان موسوم به VR۳۸DETT در نسخه پایه می‎تواند با استفاده از سوخت بنزین دارای اکتان ۹۰ حداکثر قدرت ۵۶۵ اسب‎بخار را در ۶۴۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و حداکثر ۶۳۳ نیوتون‎‏متر گشتاور را در ۳۲۰۰ آرپی‎ام به‌ارمغان آورد.

به‌عبارت دیگر در زمان فشردن پدال گاز و رساندن دورموتور به مرز ۶۴۰۰ آرپی‎ام، روند توان شیب صعودی به‌خود گرفته تا لحظه رسیدن به ۶۵۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) به سرعت توان نزول پیدا کرده و در مقابل گشتاور از زمان فشردن پدال گاز تا رسیدن به‌دور ۳۲۰۰ آرپی‎ام شیب صعودی داشته و پس از آن به‌تدریج خطی شده و پس از رسیدن به دورموتور ۴۰۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) روند نزولی به‌خود می‎گیرد.

از سوی دیگر نسخه نیسمو که نسخه تیون‌شده به حساب می‎آید با ECM موتور با سوخت بنزین دارای حداقل اکتان ۹۲ کالیبره شده و با به انتها رساندن کورس پدال گاز توان خروجی ۶۰۰ اسب‎بخار را در ۶۸۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و حداکثر گشتاور خروجی ۶۵۲ نیوتون‎متر را در ۵۸۰۰ آرپی‎ام به‌ارمغان می‎آورد.

در این بخش دیاگرام توان و گشتاور برحسب دورموتور به این شکل است که با رسیدن پدال گاز به انتهای کورس روند توان شیب صعودی گرفته و تا رسیدن به ۶۸۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) ۶۰۰ اسب‎بخار را در اختیار گذاشته و به‌محض رسیدن به ۷۰۰۰ آرپی‎ام سریعا شیب نزولی گرفته و در مقابل گشتاور ۶۵۲ نیوتون‎متر را به‌محض رسیدن به دورموتور ۵۸۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) روند صعودی داشته و پس از آن شیب خطی و نزولی به خود می‎گیرد.

سیستم خنک کننده و کنترل دما

این موتور دارای مدیریت حرارتی هوشمند است که یک رادیاتور بزرگ آلومینیومی، خنک‌کننده روغن‌موتور و اینترکولرهای دوقلو دارد که منجر به کاهش تنش حرارتی می‎شود.