موتور بدون سوخت ژاپن قوانین را شکست؛ پیشرفت در موتور وانکل

موتور بدون سوخت مزدا (کم سوخت)  شاید تحولی در صنعت خودرو ایجاد کند: مزدا برنامه‌های بزرگی برای موتورهای آینده دارد و مفهوم آنها شامل سیستم‌های کم سوخت است. به‌نظر می‌رسد که این موضوع خیلی جدید و غیرواقعی باشد، اما سال‌ها تحقیقاتی که این غول خودروسازی ژاپنی در زمینه‌ی موتورهای دوار (rotary engines) یا همان وانکل انجام داده، به یک پیشرفت منجر شده‌است. گفته می‌شود فناوری جدید مزدا می‌تواند سیستم‌های هیدروژنی را با فاصله‌ای چشمگیر کنار بزند و همچنین از خودروهای برقی کنونی پیشی بگیرد.

چگونه مزدا به این پیشرفت در موتورهای دوار دست یافته است؟

به گزارش بیت ران، شرکت خودروسازی مزدا از سال 1967 در زمینه‌ی فناوری موتورهای دوار در خط مقدم بوده‌است و اولین بار از این نوع موتور در مدل مزدا کازمو اسپرت استفاده‌کرد. در این نوع موتور، یک روتور مثلثی در یک حلقه دایره‌ای می‌چرخد و سوخت و هوا را به داخل موتور کشیده، و سپس آن را فشرده‌می‌کند تا قدرت پیشرانشی حاصل شود.

از آن زمان، مزدا به‌دنبال راه‌هایی برای بهره‌برداری از خود به‌عنوان تنها تولیدکننده‌ی انبوهِ موتورهای دوار و بهبود جنبه‌های عملکردی مانند صرفه‌جویی در سوخت، خروجی قدرت، دوام و تصفیه گازهای خروجی بوده‌است.

چرا موتور وانکل؟

مزدا به دلایل زیر از موتور وانکل به عنوان ژنراتور استفاده کرده است:

• کارایی بالا در اندازه کوچک : موتور وانکل نسبت به موتورهای پیستونی می‌تواند قدرت بیشتری در ابعاد کوچک‌تری تولید کند. این ویژگی برای خودروهای هیبریدی که نیاز به فضای بیشتر برای باتری دارند، مزیت بزرگی است.
• مصرف سوخت کمتر و عملکرد بهینه : موتور وانکل فقط در زمان‌های خاصی روشن می‌شود و در دورهای بهینه کار می‌کند. این امر به کاهش مصرف سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.
• کاهش صدای موتور : در خودروهای هیبریدی، صدای کم موتور اهمیت زیادی دارد، به ویژه وقتی که موتور فقط برای شارژ باتری‌ها روشن می‌شود. موتور وانکل به دلیل طراحی خود، لرزش و صدای کمتری تولید می‌کند و به همین دلیل برای این کار مناسب است.

احیای تولید موتور وانکل پس از یک وقفه 11 ساله

در سال 2012، مزدا تولید انبوهِ موتور وانکل / موتور دوار را پس از مدل RX-8 متوقف کرد. در ادامه، این تولید را در سال 2023 از سر گرفت. دوازدهمین مدل مزدا که به موتور دوار مجهز است، MX-30 e-SKYACTIV R-EV نام دارد که در حال حاضر در اروپا و ژاپن به فروش می‌رسد. این شرکت به‌دنبال استقرار مجدد خود در فناوری موتورهای دوار است. ایچیرو هیرابه، یکی از مدیران مزدا، اعلام کرده‌است:

«در تاریخ مزدا، موتور دوار نماد ویژه‌ای از روحیه‌ی چالش‌گری ماست. ما به‌شدت از همه‌ی کسانی که از موتور دوار حمایت کرده‌اند، سپاسگزاریم و خوشحالیم که از احیای سازمان توسعه‌دهنده‌ی موتور دوار که از سوی مشتریان در سرتاسر جهان دوست داشته شده‌است، خبر می‌دهیم.»

  موتور بدون سوخت( کم سوخت) در راه است

در حالی‌که بیشتر دنیای خودروسازی به سیستم‌های هیدروژنی و خودروهای برقی برای پیشبرد انقلاب سوخت‌های پاک و سبز نگاه می‌کند، مزدا در حال ایجاد راه‌های جدیدی در حوزه‌ی موتورهای دوار است.

سیستم‌های هیدروژنی با چالش‌هایی مواجه هستند؛ زیرساخت‌های محدود سوخت‌گیری، هزینه‌های تولید بالا و کمبود انرژی. خودروهای برقی کنونی هم مشکلات فراوانی دارد. اما فناوری جدید موتورهای دوار مزدا در سیستم هیبریدی کارکرد بهینه تری دارد.

موتوری که نیازی به حداقل شارژ یا سوخت‌گیری دارد

تیم مزدا ادعا می‌کند که موتور آنها می‌تواند بسیار بهینه‌تر از سیستم‌های کنونی کار کند . برنامه این است که از موتورهای دوار به‌عنوان ژنراتور برای شارژ باتری‌های داخلی استفاده‌شود که همچنین با همه معیارهای پایداری مطابقت دارد.

این سیستم چگونه کار می‌کند؟

در خودروهای هیبریدی مزدا که از  موتور وانکل به عنوان ژنراتور  استفاده می‌کنند،  باتری‌ها از طریق عملکرد این ژنراتور شارژ می‌شوند . در اینجا نحوه‌ی شارژ باتری با استفاده از موتور وانکل را به طور دقیق‌تر توضیح می‌دهم:

1. فعال شدن موتور وانکل به عنوان ژنراتور

• وقتی شارژ باتری خودرو کاهش می‌یابد و نیاز به شارژ دارد،  سیستم مدیریت انرژی  خودرو به‌طور خودکار موتور وانکل را روشن می‌کند.
• در این حالت، موتور وانکل به چرخ‌ها متصل نیست و  تنها به یک ژنراتور متصل شده است . به همین دلیل، نیروی تولیدی توسط وانکل مستقیماً برای حرکت خودرو استفاده نمی‌شود، بلکه فقط برای تولید برق استفاده می‌شود.

2.  تولید برق توسط ژنراتور

• وقتی موتور وانکل روشن می‌شود و می‌چرخد،  ژنراتور  متصل به آن نیز به گردش در می‌آید.
• این ژنراتور، انرژی مکانیکی تولیدشده توسط موتور وانکل را به  انرژی الکتریکی  تبدیل می‌کند.
• سپس برق تولید شده به سیستم  مدیریت باتری  منتقل می‌شود.

3.  شارژ باتری‌ها

• انرژی الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور به  باتری‌ها  منتقل می‌شود و شروع به شارژ آن‌ها می‌کند.
• این شارژ در حالتی که خودرو در حال حرکت است یا حتی در حالت ایستا (مثلاً در ترافیک) انجام می‌شود، بنابراین راننده نیازی به توقف برای شارژ باتری‌ها ندارد.
• به این ترتیب، باتری‌ها دوباره شارژ شده و انرژی لازم برای موتورهای الکتریکی خودرو فراهم می‌شود تا خودرو بتواند مسافت بیشتری را طی کند.

4.  بهره‌وری و کاهش مصرف سوخت

• از آنجا که موتور وانکل فقط برای  شارژ باتری‌ها  روشن می‌شود و در دورهای بهینه‌ای کار می‌کند، این روش باعث می‌شود که مصرف سوخت بسیار کمتر از خودروهای معمولی باشد.
• علاوه بر این، باتری‌ها در صورت امکان می‌توانند از  منابع خارجی  مانند برق خانگی هم شارژ شوند، که این نیز نیاز به استفاده از موتور وانکل و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد.

به این ترتیب، سیستم به صورتی طراحی شده که موتور وانکل فقط به عنوان یک  پشتیبان  و  تامین‌کننده برق  عمل کند، و بیشتر مسافت خودرو با باتری و موتورهای الکتریکی طی شود. این فناوری باعث می‌شود که خودرو  بیشتر اوقات به صورت برقی  حرکت کند و در عین حال، امکان استفاده از بُرد اضافی با کمک موتور وانکل برای مسافت‌های طولانی‌تر فراهم شود.

چرا موتور وانکل به جای پیستونی؟

مزدا با وجود راندمان پایین‌تر موتور  وانکل  نسبت به موتورهای پیستونی، همچنان از آن در خودروهای هیبریدی خود استفاده می‌کند. دلایل این انتخاب به چند مزیت منحصر به فرد موتور وانکل برمی‌گردد که برای سیستم‌های هیبریدی می‌تواند مناسب باشد. در اینجا به مزایای کلیدی استفاده از موتور وانکل در خودروهای هیبریدی می‌پردازیم:

1.  اندازه کوچک و وزن کم

• موتور وانکل به دلیل طراحی فشرده و ساده خود  بسیار کوچک‌تر و سبک‌تر  از موتورهای پیستونی است.
• این کوچکی و وزن کم باعث می‌شود فضای بیشتری برای باتری‌ها و اجزای دیگر سیستم هیبریدی در خودرو وجود داشته باشد، که به  سبک‌تر شدن خودرو  و  کاهش مصرف انرژی  کمک می‌کند.

2.  لرزش و صدای کمتر

• موتورهای وانکل به دلیل طراحی بدون پیستون و حرکت دورانی،  لرزش کمتری  نسبت به موتورهای پیستونی دارند.

• در خودروهای هیبریدی که نیاز به تجربه رانندگی آرام و بی‌صدا دارند، موتور وانکل صدای کمتری ایجاد می‌کند و از این نظر برای کاربرد به عنوان ژنراتور باتری ایده‌آل است.

3.  کارکرد در دورهای ثابت و بهینه

• در یک خودروی هیبریدی، موتور وانکل تنها به عنوان  ژنراتور  استفاده می‌شود و نیازی به کارکرد در تمام محدوده‌های دور موتور ندارد.

• این یعنی می‌توان آن را طوری تنظیم کرد که فقط در  دور بهینه خود  کار کند، جایی که راندمان آن نسبتاً بهتر است. در نتیجه، موتور وانکل به شکل کارآمدتری انرژی لازم را برای شارژ باتری تولید می‌کند.

4.  انعطاف‌پذیری در سوخت

• موتورهای وانکل می‌توانند به راحتی  انواع مختلف سوخت  را مصرف کنند، از جمله بنزین یا حتی سوخت‌های جایگزین مانند هیدروژن.
• این ویژگی امکان انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی سیستم‌های هیبریدی و حتی برقی را فراهم می‌کند.

5.  کاهش هزینه‌های تولید

• موتورهای وانکل به دلیل طراحی ساده‌تر و تعداد قطعات کمتر،  هزینه تولید کمتری  نسبت به موتورهای پیستونی دارند.
• در نتیجه، برای شرکت‌هایی مانند مزدا که به دنبال توسعه خودروهای هیبریدی اقتصادی‌تر هستند، موتور وانکل انتخاب مناسبی است.

نتیجه‌گیری

با توجه به این مزایا، مزدا معتقد است که موتور وانکل برای کاربرد به عنوان ژنراتور در خودروهای هیبریدی مناسب‌تر از موتورهای پیستونی است، زیرا کوچکی، وزن کم و صدای پایین این موتور برای خودروهای برقی و هیبریدی ایده‌آل است. این موتورها می‌توانند به طور کارآمد باتری‌ها را شارژ کنند و در عین حال به طراحی خودروهای هیبریدی  سبک‌تر، کوچک‌تر و مقرون به صرفه‌تر  کمک کنند.