این قوای محرکه بنزینی ۸ سیلندر V شکل با کد 2UR-GSE شناخته می‌شود. در ادامه نگاهی تخصصی و فنی به این پیشرانه خواهیم داشت.
مروری مختصر بر موتور 2UR-GSE
با توجه به اینکه لکسوس برند لوکس زیرمجموعه تویوتاست، این شرکت با طراحی و ساخت موتور 2UR-GSE توانسته است جایگاه خود را در کلاس پیشرانه‌های ۸ سیلندر تثبیت کند. این موتور براساس فناوری نسل جدید تویوتا توسعه یافته و با استفاده از متریال آلومینیومی و طراحی جدید، ضمن کاهش وزن کلی مجموعه، راندمان حجمی بالایی را ارائه می‌دهد. همین ویژگی سبب شده است مهندسان تویوتا بار دیگر توانمندی فنی خود را در توسعه پیشرانه‌های پرقدرت به نمایش بگذارند.
طراحی و ساختار موتور 2UR-GSE
پیشرانه پرتوان ۸ سیلندر V شکل 2UR-GSE لکسوس از بلوک سیلندر و سرسیلندر آلومینیومی بهره می‌برد. این ویژگی به‌لطف فناوری‌های فورجینگ و دایکستینگ، به کاهش وزن مجموعه موتور کمک کرده است. این پیشرانه به دو میل‌بادامک در هر سرسیلندر (DOHC) مجهز است و در مجموع ۳۲ سوپاپ دارد. بنابراین، با توجه به فناوری ساخت، تعداد سوپاپ‌ها و ساختار جدید سوپاپ‌بندی، راندمان بالاتری نیز فراهم می‌شود. همچنین تغییرات اعمال‌شده در محفظه احتراق، به بهبود فرآیند احتراق کمک می‌کند.
این پیشرانه در محصولاتی از لکسوس مانند IS500 F Sport Performance، LC500، RC F، GS F و IS F مورد استفاده قرار گرفته است. هرچند این موتور به‌عنوان قلب تپنده سدان اسپرت و پرفورمنس IS500 F Sport Performance نیز شناخته می‌شود و نقش مهمی در ارتقای توان فنی این خودرو دارد.
ساختار فنی پیشرانه 2UR-GSE
موتور 2UR-GSE در حقیقت از معماری ۸ سیلندر V شکل با زاویه ۹۰ درجه بهره می‌گیرد. این پیشرانه به‌واسطه مشخصات فنی مانند حجم ۴۹۶۹ سی‌سی، تنفس طبیعی، طراحی چهار سوپاپ به ازای هر سیلندر، سیستم نسل جدید زمان‌بندی متغیر هوشمند سوپاپ‌ها (VVT-iE) و سیستم پاشش سوخت مستقیم و غیرمستقیم D-4S تویوتا، توان و گشتاور قابل‌توجهی تولید می‌کند.
در حقیقت، به‌لطف کورس پیستون ۸۹.۵ میلی‌متری، قطر سیلندر ۹۴ میلی‌متری و نسبت تراکم ۱۱.۸ به یک، این پیشرانه توان و گشتاوری در سطح موتورهای توربوشارژ قدرتمند اروپایی ارائه می‌دهد. نکته بسیار مهم درباره موتور 2UR-GSE، ساختار تنفس طبیعی آن است که بدون استفاده از توربوشارژر، توان و گشتاور قابل‌توجهی را در اختیار راننده قرار می‌دهد.
طبق اعلام تویوتا، موتور 2UR-GSE که به‌عنوان قلب تپنده IS500 F Sport Performance ایفای نقش می‌کند، از به‌روزرسانی‌هایی در برنامه‌ریزی واحد کنترل الکترونیکی (ECU) برخوردار شده تا توان بیشتری تولید کند. همچنین بد نیست بدانید این موتور با توجه به طراحی محفظه احتراق نسل جدید، می‌تواند نسبت تراکم را تا ۱۲.۳ به یک افزایش دهد.
محفظه احتراق ایده‌آل به‌لطف طراحی پیستون‌های تورفته و شکل هندسی محفظه که جریان گردابی مناسب‌تری ایجاد می‌کند، بر کیفیت اختلاط سوخت و هوا تأثیرگذار است. این نسبت تراکم به محدوده بالایی نزدیک می‌شود و با توجه به حساسیت موتورهای پربازده به کیفیت سوخت، مهندسان تویوتا نسبت تراکم ۱۲.۳ به یک را تنها با استفاده از سوخت E85 (شامل ۸۵ درصد اتانول و ۱۵ درصد بنزین) محقق کرده‌اند.
۸ سیلندر به سبک سامورایی
پیشرانه ۸ سیلندر V شکل ۹۰ درجه‌ای و تنفس طبیعی 2UR-GSE لکسوس، به‌لطف طراحی سوپاپ‌های تیتانیومی با مشارکت مهندسان یاماها، سرسیلندر آلومینیومی دایکستینگ و بلوک سیلندر آلومینیومی، توان چشمگیری تولید می‌کند.
به این معنا که با تکیه بر کورس پیستون ۸۹.۵ میلی‌متری، قطر سیلندر ۹۴ میلی‌متری و نسبت تراکم ۱۱.۸ به یک، سیستم زمان‌بندی متغیر هوشمند سوپاپ‌ها که به مکانیزم الکتروموتوری مجهز است، امکان تنظیم دقیق آوانس و ریتارد سوپاپ‌ها را فراهم می‌کند. این مجموعه می‌تواند حداکثر تا ۵۰۰ اسب‌بخار قدرت و ۵۳۰ نیوتون‌متر گشتاور تولید کند.
نکته بسیار مهم این است که سیستم زمان‌بندی متغیر هوشمند سوپاپ‌ها (VVT-iE) به‌گونه‌ای عمل می‌کند که چرخ‌دنده‌های تعبیه‌شده روی میل‌بادامک‌های ورودی و خروجی و مجموعه چرخ‌دنده‌های میانی، با کمک مکانیزم الکتروموتوری، زمان‌بندی سوپاپ‌ها را با دقت بالایی کنترل می‌کنند.
در این فرآیند، شیر OCV که یک شیر الکتروهیدرولیکی است، به‌کمک مکانیزم کنترل الکترونیکی، فشار هیدرولیکی موردنیاز را تأمین می‌کند تا فرآیند آوانس یا ریتارد زمان باز و بسته‌شدن سوپاپ‌ها به‌درستی انجام شود.
توان و گشتاور مبتنی بر دیاگرام
آنچه همواره تویوتا و لکسوس را متمایز کرده، کیفیت ساخت و سازگاری بالای محصولات این دو برند با شرایط مختلف سوختی است. همین رویکرد در طراحی و ساخت موتور ۸ سیلندر V شکل ۵ لیتری و تنفس طبیعی 2UR-GSE نیز دنبال شده است.
به این معنا که براساس بررسی‌ها، این پیشرانه حجیم و پرتوان تویوتا با سوخت دارای حداقل اکتان ۸۹ نیز سازگاری دارد و می‌تواند با این نوع سوخت تا ۳۹۵ اسب‌بخار قدرت تولید کند. به‌عبارت دیگر، مهندسان لکسوس با همکاری تیم مهندسی یاماها تلاش کرده‌اند منحنی توان را در محدوده‌ای مناسب و منحنی گشتاور را با رفتاری نسبتاً خطی ارائه دهند.
بنابراین، با در نظر گرفتن حداکثر دور موتور ۷۳۰۰ دور در دقیقه و استفاده از سوخت با اکتان ۹۵، موتور 2UR-GSE می‌تواند براساس نمودار توان و گشتاور، حداکثر ۴۸۱ اسب‌بخار قدرت را در دور موتور ۷۱۰۰ دور در دقیقه و حداکثر ۵۴۰ نیوتون‌متر گشتاور را در دور موتور ۴۸۰۰ دور در دقیقه تولید کند.
جالب است بدانید با افزایش دور موتور و رسیدن آن به ۷۱۰۰ دور در دقیقه، نمودار توان روند صعودی خود را حفظ می‌کند؛ اما پس از ورود به محدوده ۷۱۵۰ دور در دقیقه، به‌تدریج نزولی شده و با رسیدن به ۷۳۰۰ دور در دقیقه، توان خروجی به کمتر از ۴۷۵ اسب‌بخار می‌رسد.
در مقابل، برای جلوگیری از بروز احتراق زودرس در دور موتور پایین (LSPI)، مهندسان تویوتا تلاش کرده‌اند رفتار منحنی گشتاور را به شکلی کنترل کنند که فشار ناگهانی به مجموعه موتور وارد نشود. به بیان ساده‌تر، با افزایش دور موتور از ۱۰۰۰ تا ۴۸۰۰ دور در دقیقه، منحنی گشتاور روندی صعودی دارد و در ۴۸۰۰ دور در دقیقه به بیشترین مقدار خود، یعنی ۵۴۰ نیوتون‌متر، می‌رسد.
با افزایش دور موتور به محدوده ۵۰۰۰ دور در دقیقه، منحنی گشتاور به‌تدریج روند نزولی پیدا می‌کند و با نوسانات محدود، از حدود ۵۳۰ به ۵۰۰ نیوتون‌متر کاهش می‌یابد. این رفتار منحنی گشتاور به حفظ عملکرد متعادل موتور در دورهای مختلف کمک می‌کند.
مهندسی سیستم خنک‌کاری
با توجه به ساختار تیتانیومی سوپاپ‌ها، سرسیلندر دایکستینگ و بلوک سیلندر تمام‌آلومینیومی، سیستم خنک‌کاری این پیشرانه از مجموعه‌ای از فناوری‌های پیشرفته بهره می‌برد. واترپمپ (پمپ آب) مکاترونیکی با مکانیزم کنترل الکترونیکی، اویل‌ماژول پیشرفته مجهز به کنترلر الکترونیکی و اویل‌پمپ نسل جدید، از جمله اجزای این مجموعه هستند.
بر اساس اطلاعات منتشرشده از سوی لکسوس، به‌لطف سوپاپ‌های تیتانیومی یاماها، فناوری دایکستینگ و استفاده از متریال آلومینیومی، عملکرد سیستم خنک‌کاری موتور تا ۲۱ درصد بهبود یافته است.
همچنین بهره‌گیری از جت‌اویل (مدارهای پاشش روغن روی قطعات متحرک و دوار موتور) و آلیاژ آلومینیوم، به کاهش تنش حرارتی و افزایش راندمان حجمی کمک می‌کند. مجموعه این فناوری‌ها در کنار مدیریت حرارتی مناسب، می‌تواند زمینه افزایش دوام قطعات و عمر مفید پیشرانه را فراهم کند.
