پیشرانه ۸ سیلندر V8 چگونه کار می‌کند؟
پیشرانه‌های ۸ سیلندر با آرایش V شکل، به‌دلیل توانایی در تولید قدرت بالا و انتقال خوب آن، از محبوب‌ترین موتورهای صنعت خودروسازی هستند. بسیاری از خودروهای اسپرت، سوپراسپرت و حتی ابرخودروها هم از این نوع پیشرانه استفاده می‌کنند و البته نباید مدل‌های عضلانی V8 آمریکایی را هم فراموش کرد. کانال یوتیوب «مهندسی به‌زبان ساده» یا Engineering Explained ویدئویی جالب از نمونه‌ی پرینت سه‌بعدی پیشرانه‌ی V8 منتشر کرده است که می‌توان عملکرد آن را بهتر درک کرد. پیشرانه‌ای که ویدئوی آن قرار داده شده، ۸ سیلندر V شکل ۶.۲ لیتری LS3 جنرال موتورز؛ قلب تپنده‌ی نسل ششم شورولت کوروت و نسل پنجم شورولت کامارو است. با دعوت به تماشای ویدئوی قرار داده شده، در ادامه نحوه‌ی عملکرد پیشرانه‌ی پرطرفدار V8 را شرح می‌دهیم.
پیشرانه V8 چیست؟
به پیشرانه‌های ۸ سیلندری که بلوک سیلندر آن‌ها با شکل V نصب شده است، V8 گفته می‌شود. پیشرانه‌ی LS3 که ویدئوی آن قرار داده شده است، زاویه‌ی نصب بلوک سیندر ۹۰ درجه دارد اما نمونه‌های مختلف با زاویه‌های ۴۵، ۶۰ و ۷۲ درجه هم تولید می‌شود. علاوه بر این ممکن است، ترتیب شمارش سیلندرها هم در تولیدات برندهای مختلف، متفاوت باشد. پیشرانه‌های V8 از نوع احتراقی چهارزمانه هستند که به‌این ترتیب، تولید قدرت در چهار مرحله‌ی تنفس، تراکم، انفجار و تخلیه انجام می‌شود. با مکش هوا و پایین رفتن پیستون، مرحله‌ی تنفس و ترکیب شدن هوا و سوخت آغاز می‌شود؛ با برگشتن پیستون به بالا، مخلوط سوخت و هوا فشرده می‌شود. در مرحله‌ی بعد، با جرقه‌زنی شمع مخلوط هوا و سخت شعله‌ور و منفجر شده و پیستون دوباره به پایین رانده می‌شود. مرحله‌ی آخر خروج دود انفجار است که با بالا رفتن پیستون و قبل از تکرار این چرخه، انجام می‌شود.
اجزای اصلی؛ V8 چگونه کار می‌کند؟
در پیشرانه‌ی ۸ سیلندر V شکل، به‌دلیل تولید و انتقال قدرت روان چرخه‌ی احتراق در هر سیلندر همزمان انجام نمی‌شود. چرخه‌ی انفجار هر سیلندر در پیشرانه‌ی LS3 به‌صورت ۱، ۸، ۷، ۲، ۶، ۵، ۴، ۳ است؛ در واقع با وجود ۸ سیلندر، در هر چرخش ۹۰ درجه‌ای میل لنگ یک انفجار در یک سیلندر انجام می‌شود. با این طراحی، در هر زمان دو سیلندر در جریان احتراق فعال هستند تا تولید و انتقال قدرت روان انجام شود. در پیشرانه‌های ۴ سیلندر در هر زمان، فقط یک سیلندر درگیر چرخه‌ی احتراق است. در ادامه عملکرد مجموعه سوپاپ پیشرانه‌ی V8 را بررسی می‌کنیم تا از نحوه‌ی ورود و خروج هوا درک بهتری داشته باشیم. نقطه‌ی ورودی هوا از بالای پیشرانه شروع و سپس به بخش جانبی (به سمت داخل) سرسیلندر ختم می‌شود. خروجی هوا از سمت خارجی سرسیلندر به منیفولد و سیستم اگزوز فرستاده می‌شود. با مشاهده‌ی سرسیلندر، می‌توان سوپاپ‌های ورودی و خروجی پیشرانه را تشخیص داد؛ در برخی نمونه‌ها، دو سوپاپ ورودی و خروجی تعبیه شده است اما در پیشرانه‌ی LS3، یک سوپاپ ورودی و خروجی وجود دارد که البته سوپاپ ورودی بزرگ‌تر از خروجی است.
LS3 از نوع مجموعه سوپاپ با میله‌های فشاری است که با نوع بادامک بالاسری با اتصال زنجیری موجود در برخی محصولات جنرال موتورز، مانند پیشرانه‌ی V8 کادیلاک CT6 تفاوت دارد. در LS3 جنرال موتورز، میله‌های فشاری به میل اسبک‌ها فشار وارد می‌کنند تا سوپاپ‌ها باز شوند. میل سوپاپ که در مرکز شکل V بلوک پیشرانه قرار گرفته است با لوب‌ها یا برآمدگی‌های خود به میله‌های فشاری تماس پیدا می‌کند تا در نهایت سوپاپ باز شود. میل سوپاپ که باعث باز و بسته شدن سوپاپ‌ها می‌شود، با یک دنده به میل لنگ متصل شده است؛ باتوجه به ابعاد دو دنده‌ی اتصالی میل سوپاپ و میل لنگ، با هر بار چرخش میل سوپاپ، میل لنگ دو بار چرخش پیدا می‌کند. با حذف محفظه‌ی روغن موتور، می‌توان عملکرد و اجزای میل لنگ را مشاهده کرد. در کنار میل لنگ و وزنه‌های تعادل آن‌ها، شاتون‌ها قرار گرفته‌اند تا اتصال به پیستون‌ها ممکن شود. نکته‌ی جالب در پیشرانه‌های V8 این است که دو سیلندر روبروی هم، به یک یاتاقان میل لنگ متصل شده‌اند.
در چرخش کامل میل لنگ، وزنه‌های متعادل کننده نقش مهمی ایفاء می‌کنند. به‌عنوان مثال در یک جفت سیلندر، با بالا رفتن پیستون وزنه تعادل میل لنگ درست در زاویه‌ی مخالف پایین آن قرار می‌گیرد. با چرخش ۹۰ درجه‌ی دیگر، هیمن مورد برای پیستون دیگر انجام می‌شود تا عملکرد پیشرانه در هر حرکت ۹۰ درجه‌ای متعادل باشد. در طراحی میل لنگ باید به طرح تخت یا ۹۰ درجه‌ای (ضربدری) آن هم توجه کرد. در پیشرانه‌ی LS3 میل لنگ با طرح ۹۰ درجه استفاده شده است. از مزایای این طرح از پیشرانه‌ی V8 می‌توان به حجم بالا، قدرت تولیدی بیشتر و لرزش‌های کم اشاره کرد. در مقابل این نوع پیشرانه‌ها، در مقایسه با نمونه‌های دیگر به‌دلیل داشتن دو سرسیلندر مجزا پیچیده‌تر هستند و مرکز ثقل بالاتری هم دارند. از طرفی با اینکه V8 جمع و جور است، اما در مقایسه با نمونه‌های کوچک‌تر، وزن بیشتری دارد که البته با توانایی قدرت بیشتر این مورد قابل چشم‌پوشی خواهد بود.
برای درک بهتر پیشرانه‌ی V8 و عملکرد آن، توصیه می‌کنیم حتماً ویدئوی پایان مطلب را مشاهده کنید.
نظرات