این مهم موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری اتمسفریک بود که پس از گذشت دو دهه تکنولوژی ساخت آن همچنان زبان‎زد و پیشرو است. این پیشرانه ۱۰ سیلندر وی-شکل قلب تپنده لکسوس LFA را تشکیل می‎دهد که طی سال‎های اخیر در فهرست بهترین سوپراسپرت‎های جهان قرار گرفته و تنها دلیل برتری دردانه خاص اسپرت لکسوس، قوای محرکه آن است. بر این اساس در ادامه به صورت تخصصی و فنی موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری اتمسفریک تویوتا-یاماها را بررسی خواهیم کرد.

آشنایی مختصر با موتور ۱۰ سیلندر لکسوس LFA

لکسوس LFA که از دسامبر سال ۲۰۱۰ میلادی تا دسامبر سال ۲۰۱۲ میلادی به تولید رسید، توانست حتی پس از گذشت دو دهه بهترین سوپراسپرت جهان به‌شمار رود. این سوپراسپرت سامورایی زیر چهره جسورانه خود یک موتور ۱۰ سیلندر را جا داده که تکنولوژی آن بسیار منحصربه‎فرد است. این موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل با نام ۱LR-GUE شناخته می‎شود که اولین همکاری یاماها با تویوتا برای طراحی و ساخت کامل یک موتور بود. در بخش طراحی و ساخت سیلندر و پیستون‎ها، سوپاپ و تایمینگ آن، اویل‌پمپ (پمپ روغن) و بخش روانکاری موتور همگی سبب شده است موتور ۱LR-GUE همچنان شاهکار مهندسی مکانیک باشد.

ساختار فنی موتور ۱۰ سیلندر ۱LR-GU

موتور ۱۰ سیلندر ۱LR-GUE از بلوک (بدنه) وی-شکل با زاویه قرارگیری سیلندرها ۷۲ درجه‎ای برخوردار است. این موتور دارای حجم موتور ۴۸۰۵ سی‎سی و ساختار اتمسفریک است که از بدنه موتور یا بلوک و سرسیلندر از نوع آلومینیوم هستند. در این پیشرانه حجیم قطر سیلندر ۸۸ میلی‎متر و کورس پیستون ۷۹ میلی‎متر است. نکته مهم این‌که به ازای هر سیلندر ۴ سوپاپ طراحی شده تا ۴۰ سوپاپ را در سرسیلندر روی دو میل‎سوپاپ با مکانیزم DOHC جا دهد. به‌لطف طراحی محفظه احتراق جدید و کاهش اتاق احتراق نسبت تراکم ۱۲ به‌یک رسیده که در موتورهای بنزینی این یک عدد بی‎نظیر به‌حساب می‎آید. ناگفته نماند که سیستم سوخت‎رسانی از نوع چند نقطه‎ای یا MPFI است که حساسیت این موتور پرتوان را نسبت به اکتان سوخت بنزین کاهش می‎دهد.

نوعی تکنولوژی که حرکت آینده را معکوس کرد!

ساختار موتور ۱۰ سیلندر وی-شکل ۴.۸ لیتری ۱LR-GUE بر پایه و اساس متریال آلومینیوم شکل گرفته است. چنین ساختاری در سال ۲۰۱۰ میلادی یک تکنولوژی منحصربه‎فرد به‌حساب می‎آمد که به‌لطف توان و ایده مهندسان یاماها و تویوتا به‌بهترین شکل در این پیشرانه به‌کار گرفته شد. همچنین ناگفته نماند که سیلندرها هر یک دارای بوش یکپارچه آلومینیومی هستند که به بهترین شکل ممکن انتقال حرارت را امکان‌پذیر کرده و راندمان موتور را بهبود بخشیده است.

فرمول‌یک در موتور ۱۰ سیلندر

همکاری تویوتا و یاماها در این موتور، تحولی اساسی در بخش قوای محرکه خودروها بود. زیرا تکنولوژی ساخت در این پیشرانه به‌حدی نوین و منحصربه‎فرد است که حتی بزرگان صنعت‌خودرو مانند فراری، لامبورگینی، مرسدس‎بنز، ب‎ام‎و و... چنین ساختاری را پیاده‎سازی نکرده‎اند. زیرا به‌لطف استفاده از تکنولوژی ساخت موتورهای فرمول‌یک در بخش روانکاری، طراحی سیلندرها، تایمینگ سوپاپ‎ها و کاهش اتلاف انرژی به‌لطف انتقال حرارت سبب شده است موتور ۱LR-GUE در سال ۲۰۱۲ میلادی رکورد جهانی گینس را به‌عنوان سریع‎ترین موتور تولیدی که از حالت سکون به ردلاین (بالاترین دور موتور) می‎رسد، ثبت کند و این رکورد را تنها در ۰.۶ ثانیه به‌دست آورد. این مهم در علم مهندسی مکانیک یک شاهکار است؛ چراکه اصطکاک میان قطعات به‌حدی در سطح پایینی قرار گرفته که در کم‎ترین زمان ممکن می‎تواند با سرعت بالا به‌حرکت دورانی و خطی خود ادامه دهد. به‌بیان ساده‎تر باید گفت این مدت‌زمان بسیار کوتاه به‌منظور رسیدن دورموتور از حد استاندارد (آیدل) به ۹ هزار آرپی‎ام (دور در دقیقه) است. ناگفته نماند که ردلاین موتور در ۹ هزار آرپی‎ام (دور در دقیقه) تنظیم شده و کات‌آف (قطع پاشش سوخت موتور) در دور ۹۵۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) صورت گرفته تا امکان عملکرد پایدار در سرعت‎های بالا را فراهم آورد؛ چنین مهندسی تنها به منظور تسریع در شتاب در نظر گرفته شده است.

۱۰ سیلندر چند اسب‎بخار؟

موتور ۱LR-GUE با ساختار ۱۰ سیلندر وی-شکل با زاویه قرارگیری ۷۲ درجه‎ای و حجم موتور ۴۸۰۵ سی‎سی می‎تواند توان و گشتاور بالایی را فراهم آورد. مهندسان یاماها و تویوتا با در نظر گرفتن پارامترهای فنی مانند طراحی ۴۰ سوپاپ، مکانیزم DOHC دو میل سوپاپ‎رو، سیستم هوشمند جرقه‎زنی مستقیم، سیستم پاشش سوخت چند نقطه‎ای MPFI، سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها مبتنی بر شبیه‎سازی در ECM برای عملکرد بهتر و نسبت تراکم ۱۲ به‌یک توان و گشتاور متناسب با حجم موتور را ارائه داده‎اند. درحقیقت راندمان حجمی به‌خوبی حفظ شده و حداکثر ۵۶۰ اسب‎بخار قدرت را در ۸۷۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و حداکثر ۴۸۰ نیوتون‎متر گشتاور را در ۶۸۰۰ آرپی‎ام فراهم می‎آورد. جالب است بدانید که باتوجه به‌حجم موتور ۴۸۰۵ سی‎سی و ساختار ۱۰ سیلندر آن توان و گشتاور نسبتا بالایی را فراهم آورده است. این مهم سبب می‎شود تا موتور ۱LR-GUE نسبت به‌سایر موتورهای ۸ سیلندر وی-شکل و ۱۲ سیلندر وی-شکل اروپایی‎ها از استهلاک بسیار کم‎تری برخوردار باشد. مضاف بر این موارد ۹۰ درصد گشتاور موتور بین ۳۷۰۰ آرپی‎ام تا ۹۰۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) است که شتاب خوبی را در اختیار راننده لکسوس LFA می‎گذارد. همچنین هر سیلندر دارای یک دریچه‌گاز جداگانه است تا اینرسی را کاهش دهد و در لحظه پاسخ بسیار خوب و باعملکرد بالا و آنی را به‌راننده هدیه دهد. از سوی دیگر گیربکس ۶ سرعته اتوماتیک ساخت کمپانی آیسین که عملکرد مشابه گیربکس‎های دوکلاچه دارد، به منظور انتقال قدرت در نظر گرفته شده است.

سبک‎سازی و استفاده از متریال جدید

ساختار سبک‌وزن این موتور از بلوک و بدنه موتور گرفته تا کارتر روغن آلومینیومی هستند. پوشش سرسیلندر آلیاژ منیزیم بوده که با شاتون‎ها و سوپاپ‎های تیتانیومی و پیستون‎های فورج‌کاری‌شده وزن را تا حد زیادی کاهش داده و در مقابل منجر به ارتقای توان و گشتاور در موتور نیز شده است. از آن‌جا که موتور ۱LR-GUE فاقد سیستم‎های پرخوران توربوشارژ یا سوپرشارژ است، اما پیستون‎ها فورج‌شده هستند. دلیل این مهم نیز عملکرد بهتر موتور در دورهای بالاست؛ زیرا موتور ۱LR-GUE دارای حداکثر دور موتور (رد لاین) ۹۵۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) بوده که نیاز است پیستون‎ها فورج و قابلیت تحمل نیروهای تنش حرارتی و تنش فشاری را نیز داشته باشد. تکنولوژی تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها به‌همراه زنجیر تایم و ساختار آن به‌گونه‌ای است که در آن از پیشرانه خودروهای فرمول‌یک الهام گرفته شده است. ناگفته نماند که پوشش ساق سوپاپ‎ها و بادامک‎ها کربن الماس (DLC) بوده که موتور را سبک و در مقابل منجربه افزایش راندمان موتور نیز می‎شود.

سیستم خنک‎ کاری و روانکاری منحصربه ‎فرد

این موتور از سیستم روانکاری کارتر خشک استفاده می‌کند که روغن را از محفظه میل‌لنگ با فشار مناسب خارج و آن را در یک مخزن جداگانه ذخیره می‌کند و فشار و تغذیه روغن ثابت را حتی تحت نیروهای جانبی G بالا در هنگام پیچیدن‌های تند تضمین می‌کند. به این معنا که خودرو در سرعت‎های بالا در پیچ‎ها همچنان دبی مورد نیاز را داشته و قطعات مهم را به‌خوبی با پوشش روغن همراه می‎سازد. اویل‌پمپ (پمپ روغن) و واترپمپ (پمپ آب) نسل جدید در نظر گرفته شده که دبی خروجی از هر دو پمپ نسبت به واتر پمپ و اویل‌پمپ‎های متداول ۲۰ درصد عملکرد بهتری دارند.

صدای زیبای پیشرانه یاماها

از آن‌جا که یاماها در طراحی و ساخت موتور ۱LR-GUE مشارکت بالایی داشته و این برند مطرح و خوشنام ژاپنی در تولید آلات موسیقی صاحب‌سبک است، مهندس ارشد برنامه توسعه این موتور ۱۰ سیلندر ژاپنی یعنی هاروهیکو تاناهاشی تمرکز خود را بر صدای خاص خروجی گذاشته که تنظیم آکوستیک سیستم اگزوز برای دستیابی به یک نت سمفونیک با فرکانس بالا که یادآور موتور فرمول‌یک است، به خوبی تداعی کند. این مهم به‌لطف سیستم اگزوز حرفه‎ای تیتانیومی طبق اصل برنولی محقق شده است.