مهندس کیوان بنی هاشمی/ «مجله ماشین» - در دور ۵۲ مسابقه، ضربان قلب موتور از کار افتاده، روغن داخل آن روی سطح پیست مسابقه ریخته میشود و غباری داخل کابین را پر میکند. این سانحهای است که برای مزدا۶ با موتور دیزلی در پیست مسابقه دیتونا اینترنشنال روی داد. هر سه مزدای شرکت کننده در این مسابقه، دچار خرابی و از کار افتادگی شدند و ایراد همه آنها ناشی از داغ شدن بیش از حد پیستونها بود که منجر به ذوب شدن آنها در داخل سیلندر می شد. این رویداد که در سال ۲۰۱۳ به وقوع پیوست، پایانی بود برای کمپانی مزدا و موتورهای مسابقهای دیزلی آن؛ ولی بلافاصله پس از آن ۶۰ تن از پرسنل فنی مزدا با جمع کردن تمامی تجهیزات برجای مانده، عازم ایالت فلوریدای آمریکا شدند تا به بررسی دقیق تر مسئله بپردازند.
اصولاً چرا خودروسازان مهم و معروف برای شرکت در مسابقات اتومبیلرانی، سرمایهگذاری میکنند؟ بهعنوان یک ورزش، هزینه آن بالاست و برای تیمهای مطرح، هزینه انجام این کار یعنی شرکت در مسابقات در طول یک فصل معادل هزینه یک برنامه فضایی است.
برای اطلاع از میزان سرمایهگذاری جالب است بدانید که در سال ۲۰۱۴ هزینه گروه فولکسواگن برای شرکت دادن آئودی و پورشه در مسابقات ۲۴ ساعته لمان فرانسه، بالغ بر یک میلیارد دلار بوده است. در جایی دیگر شاهد تعطیلی کارخانه ها آن هم فقط چند هفته پس از کسب موفقیت و قهرمانی در مسابقات اتومبیلرانی هستیم. اتفاقی که برای کمپانی کرایسلر بعد از موفقیت مدل وایپر در مسابقات Tudor(TUSCC) روی داد. پس واضح است که اصطلاح «یکشنبه برنده شو و دوشنبه بفروش» دهه ها است که دیگر واقعیت ندارد.
البته هنوز این تفکر که پیست مسابقه ثابت کننده استقامت خودرو است وجود دارد و گفته میشود که هر یک کیلومتر از پیست مسابقه، معادل هزار کیلومتر حرکت در مسیرهای بزرگراهی و اتوبانی است، چرا که از نقطه نظر مکانیکی، دشواری یک مسابقه اتومبیلرانی استقامت مانند لمان فرانسه واقعاً باور نکردنی است.
در یک مسابقه مانند دیتونا که ۲۴ ساعت به طول میانجامد، صدها هزار احتراق در پیستونها و سیلندرها روی میدهد و گرمای غیرقابل تصوری همراه با اصطکاک و تنش به آن ها وارد میشود و طول مسیری که طی میشود چندین هزار کیلومتر و شاید به اندازه دور کره زمین است.
همین چالش منجر به عدم موفقیت سه مدل مسابقهای مزدا در مسابقات دیتونای ۲ سال پیش شد. این خودروساز ژاپنی که ارتباطات نزدیکی با برگزارکنندگان مسابقات در آمریکا دارد، به جانشینی برای مدل قهرمان خود، RX-۸ مجهز به موتور وانکل که تولید آن در سال ۲۰۱۱ متوقف شد نیازمند بود. مزدا ۶GX روی همان شاسی فضایی و فولادی RX-۸ شکل گرفته و در ساخت موتور ۲/۲ لیتری آن تا میزان ۵۱ درصد از قطعات موجود استفاده شده بود که از جمله آنها میتوان به بلوک بالایی موتور، بدنه پائینی موتور، درپوش تایمینگ جلویی و سرسیلندر اشاره کرد.
کمپانی مزدا در زمینه این که تا چه میزان میتوان از قطعات تولیدی انواع غیرمسابقهای در این موتور مسابقهای استفاده کرد از یکی از معروفترین دستاندرکاران تست مسابقات خودرو مشورت گرفته بود. او در پاسخ گفته بود که بهترین کار، کنار گذاشتن آن موتور و نصب یک موتور مسابقهای با قطعاتی سفارشی است که متأسفانه مزدا به این پیشنهاد عمل نکرد.
بعضی از خودروسازان از انتقال تکنولوژی زیاد می گویند، اما شما حتی نمیتوانید یک پیچ از موتورهای دیزلی آنها باز کرده و آن را در موتورهای مسابقهای مورد استفاده قرار دهید، ولی شرکتهایی مانند Speed Source قادر به انجام این کار هستند.
یک خودروی مسابقهای معمولاً در یکی از دو حالت زیر است: یا از کار افتاده (البته در حین انجام مسابقه) و یا در شرف از کار افتادن است. برای درک کامل یک مسابقه اتومبیلرانی باید ابتدا یک مدیریت جامع در خصوص مبحث از کار افتادن و بروز عیب مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور باید اتفاقات روی داده در یک فصل مسابقه تحلیل شود. در مورد یک خودروی مسابقهای، یکی از مهم‌ترین اجزاء موتور، پیستون آن بوده که قطعهای فلزی به اندازه یک مشت دست است.
در دوم ژانویه ۲۰۱۳ (۲۴ روز قبل از شروع مسابقه دیتونا) پیستونی با نام اختصاری BO۳ به مرکز مزدا در اسپید سورس رسید. این پیستون نتیجه یک طراحی یک ماهه برای ارتقاء پیستون استاندارد مزدا و مورد استفاده قرار دادن آن برای مسابقه بود.
بعد از آنکه مباحث گرمایی و سازهای آن با کمک شبیهسازها نهایی شد، فایل CAD آن به یک قطعهساز در ایالت کالیفرنیا ارسال شد و این قطعهساز اقدام به ساخت پیستون با استفاده از بیلِت فرجکاری شده آلومینیم کرد.
بعد از دریافت پیستونها یکی از مهندسین آن را وارد فرایند نیم ساعته کنترل کیفیت کرد و ابعاد حساس آن را با استفاده از یک نرم افزار مهندسی معکوس مورد بازرسی قرار داد. در هفتم ژوئن پیستونهای BO۳ روی موتور با مشخصات ۵۰۰۵ نصب شد.
چندین روز بعد و در حضور دهها هزار علاقهمند مسابقات، پیستون BO۳ بهدلیل دمای وحشتناک داخل موتور ذوب شد و موتور خودروی مسابقهای از کار افتاد. پس از آن، بدون این که تحقیقی روی مزدای شماره ۷۰ انجام گیرد، به اسپید سورس انتقال پیدا کرد تا طی یک دوره ۵ روزه از آن بازرسی کامل به عمل آید. یکی از اقدامات برش دادن پیستون برای انجام آزمایش سختی در نقاط مختلف آن بود. جمعآوری نتایج این آزمایشها و تحقیقات ۶ هفته به طول انجامید.
براساس این نتایج مشخص شد که طراحان موتور باید فشار سیلندر را پائین آورده و قابلیت خنک کنندگی آن را ارتقاء می دادند که هر دوی آنها ارتباطی به طرح پیستون نداشت، ولی امیدوار بودند با چنین تغییراتی، شاهد ذوب شدن مجدد پیستونها نباشند.
به گزارش پایگاه خبری «مجله ماشین»، تلاشهایی دیگر نیز در خصوص پائین آوردن دمای مخلوط ورودی و همینطور خروجی و کالیبره کردن مجدد سامانه تزریق سوخت، آن هم از طریق استفاده از ۲ یا ۳ نازل تزریق به جای یکی انجام گرفت.
به منظور پایین آوردن فشار بر پیستون، اقدام به انجام تغییراتی در تنظیم موتور و منحنی تولید نیرو توسط آن شد که البته در تولید حداکثر نیرو تغییری حاصل نشد، ضمناً دمای داخل سیلندر نیز اندکی کاهش پیدا کرده و برای آنکه حداکثر بازدهی از آن دریافت شود، تغییراتی در مدیریت کنترل موتور به انجام رسید تا ضمن به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان از عملکرد آن از میزان کارآیی موتور کمتر کاسته شود. علیرغم همه این تلاش ها، این تغییرات در عملکرد خودرو تأثیر فاحشی داشت؛ به طوریکه در مسابقات تگزاس و در کلاسی که فقط ۳ شرکتکننده حضور داشتند، مزدا مقامهای دوم و سوم را بهدست آورد.
پیستون اصلاح شده و تغییر شکل یافته در سوم ماه می، به محل شرکت رسید و یکی از مسؤولین فنی به این جمعبندی رسید که از کار افتادگی پیستونهای BO۳ ناشی از خستگی حرارتی بوده و بهدلیل انجام محاسبات غلط در شبیه سازیهای اولیه بروز کرده است. چون پیستون اولیه برای خودروهای مسافرتی طراحی و ساخته شده بود و مدل مسابقهای آن برای شرکت در رقابتها مورد آزمایش قرار نگرفته بود، بنابراین شرکت اسپید سورس با بهرهگیری از استانداردهای مختلف صنعتی بهعنوان نقاط راهنما در طول انجام آزمایشها، اقلامی را بهدست آورد که نشان میداد میزان گرم شدن قطعات مختلف موتور در حین انجام مسابقات دست کم گرفته شده است.
تحقیقات نشان داد که درجه حرارت اگزوز در مزدای شماره ۷۰ به حدود ۶۴۸ تا ۷۰۴ درجه سانتیگراد رسیده بود و حداکثر فشار سیلندر به ۲۴۸ بار و دمای پیستون قبل از آنکه از کار بیفتد، به بیش از ۳۹۸ درجه سانتیگراد رسیده بود (برای اطلاع بد نیست بدانید که حداکثر فشار سیلندر در یک خودروی توربو دیزلی به حدود ۲۰۰ بار میرسد)، البته بهطور کلی فشار سیلندر در موتورهای دیزلی، به مراتب بالاتر از موتورهای بنزینی بوده که همین امر باعث بالاتر بودن راندمان آنها میشود، اما در عین حال روی پیستونها فشار وارد میآید و فشار بالاتر یعنی گرمای بیشتر.
در طرح جدید پیستون، شکل تاج تغییر پیدا کرده که تأثیر آن افزایش پایداری و کاهش اندک راندمان بود، همچنین از دو جت روغن برای هر پیستون به منظور توان سرمایش بیشتر و یک پوشش سرامیکی در بخشی که در مجاورت محفظه احتراق قرار داشت، به عنوان مانعی برای جلوگیری از انتقال حرارت استفاده شده بود.
تغییرات هندسی باعث پائین آمدن ضریب کمپرس موتور شد ، چرا که فشار داخل سیلندر و به دنبال آن دمای آن کاهش پیدا کرده بود. کمپانی مزدا با چنین پیستونی برای موفقیت و قهرمانی در ۹ مسابقه باقیمانده فصل ۲۰۱۳ خیز برداشت.
متأسفانه فصل مسابقات ۲۰۱۴ یک شکست کامل برای مزدا بود چون مجدداً مشکل گرمای بیش از حد برای سرسیلندر، دامنگیر آنها شد و هیچ یک از خودروهای این خودروساز شرقی نتوانست جزء ۵ خوردوی اول در پایان خط مسابقه باشد و ساخته های مزدا در ۹ مسابقه از ۱۱ مسابقه حتی نتوانستند به خط پایان برسند.
مخاطبان پایگاه خبری «مجله ماشین» از این پس می‌توانند مهم‌ترین اخبار روز خودروسازی ایران و جهان را در اسرع وقت روی تلفن همراه و رایانه خود دریافت کنند.
جهت عضویت از طریق لـیـنـک زیر وارد کانال پایگاه خبری «مجله ماشین» شوید و گزینه join (پیوستن) را بزنید.
telegram.me/machine_magazine