گروه خودروسازی سایپا با بهینهسازی پیشرانه قدیمی خود و معرفی موتور M15GSI، تلاش میکند تا با وجود حفظ ساختار هشت سوپاپ، استانداردهای آلایندگی جدید را پاس کند و بازدهی حرارتی خودروهای اقتصادی خود را ارتقا بخشد.
توسعه پیشرانههای سواری در گروه خودروسازی سایپا دههها با اتکا به پلتفرمهای قدیمی صورت پذیرفت. موتورهای خانواده ام۱۵ که در ابتدا با نام افام۹ در پروژههای اولیه شناخته میشدند، بر پایه موتور پراید شکل گرفتند. مهندسان با افزایش حجم سیلندرها به حدود هزار و پانصد سیسی و ایجاد تغییرات در کورس پیستون، توانستند قدرتی معادل هشتاد و هفت اسب بخار و گشتاوری برابر با صد و بیست و هشت نیوتنمتر از این موتور هشت سوپاپ استخراج نمایند. این موتور که در خودروهای خانواده تیبا، ساینا و کوییک مورد استفاده قرار گرفت، همواره با انتقاداتی در زمینه لرزش بالا، صدای زیاد در دورهای مرتفع و راندمان پایین در مقایسه با استانداردهای جهانی روبرو بود. نیاز مبرم به رعایت استانداردهای زیستمحیطی یورو پنج و یورو شش و همچنین ضرورت کاهش مصرف سوخت سبد محصولات سایپا، این مجموعه را به سمت بازنگری در طراحی این پیشرانه سوق داد که خروجی این تلاش فنی، موتور ارتقایافته M15GSI نام دارد.
تمرکز اصلی در پروژه ارتقای این موتور بر حفظ بلوک سیلندر اصلی و در عین حال تغییر قطعات کلیدی موتور قرار داشت. این رویکرد به دلیل محدودیتهای مالی و تکنولوژیک اتخاذ شد تا هزینههای قالبسازی و خطوط تولید به حداقل برسد. سایپا با همکاری شرکتهای طراحی موتور داخلی و مشاوران خارجی، تلاش کرد تا با ایجاد تغییرات ساختاری در سیستم خروجی دود و زمانبندی سوپاپها، راندمان کلی پیشرانه را بدون افزایش تعداد سوپاپها بهبود ببخشد. این تصمیم هرچند هزینههای تولید را کنترل نمود، اما محدودیتهای ذاتی سرسیلندر هشت سوپاپ را به عنوان یک چالش فنی پابرجا باقی گذاشت.
گروه سایپا پیشرانه جدید را به عنوان قلب تپنده خودروهای نسل جدید خود نظیر اطلس، سهند و نسخههای جیایکس کوییک معرفی کرد. این گام مهندسی نشاندهنده تلاش برای بقای یک پلتفرم قدیمی در دوران سختگیریهای نظارتی سازمان استاندارد به شمار میرود. برای درک بهتر این تغییرات، بررسی دقیق مشخصات فنی و اصلاحات قطعات داخلی پیشرانه ضرورت دارد.
کالبدشکافی فنی و تغییرات پیشرانه M15GSI
تغییرات اعمال شده بر روی موتور M15GSI فراتر از یک برنامهریزی مجدد نرمافزاری ساده در واحد کنترل موتور یا همان ایسییو است. مهمترین تحول فنی در این موتور، تجهیز آن به سامانه زمانبندی متغیر سوپاپهای ورودی یا همان ویویتی محسوب میشود. این سیستم با تغییر زاویه میلسوپاپ ورودی با توجه به دور موتور و بار وارده بر خودرو، زمان باز و بسته شدن سوپاپهای هوا را بهینه میسازد. به کارگیری این فناوری سبب بهبود تنفس موتور در دورهای پایین و میانی میشود و در نتیجه گشتاور خروجی پیشرانه را در محدوده دورهای پرکاربرد روزمره افزایش میدهد.
علاوه بر سامانه زمانبندی متغیر، تغییر منیفولد خروجی دود و جایگزینی منیفولد چدنی قدیمی با هدرز استیل، نقش بسزایی در تخلیه سریعتر و بهتر گازهای حاصل از احتراق ایفا میکند. هدرز به دلیل سطح صیقلی داخلی و طراحی دقیق لولهها، مقاومت در برابر خروج دود را به شدت کاهش میدهد و به موتور اجازه تنفس راحتتر میدهد. طراحی سرسیلندر نیز دستخوش تغییرات ساختاری گشت تا مجاری آب و هوا با شرایط جدید سیستم ویویتی همخوانی پیدا کنند. رینگهای پیستون تقویتشده و طراحی مجدد بالانسر موتور جهت کاهش ارتعاشات افقی و عمودی، از دیگر اصلاحات مکانیکی این پیشرانه به شمار میروند.
در بخش الکترونیک و سوخترسانی نیز کالیبراسیون جدیدی برای زمانبندی جرقه ایجاد شد. استفاده از دریچه گاز برقی به صورت استاندارد در تمام تیپهای مجهز به این موتور، امکان مدیریت دقیقتر هوای ورودی را فراهم میسازد. پاشش سوخت نیز با انژکتورهای جدید و تحت زاویه بهینهتری صورت میپذیرد تا احتراق کاملتر حاصل آید و تولید آلایندههای هیدروکربنی کاهش یابد. مجموع این تغییرات توان موتور را به حدود نود تا نود و دو اسب بخار و گشتاور حداکثر را به صد و سی و پنج تا صد و سی و هفت نیوتنمتر میرساند که نشاندهنده ارتقای جزئی اما موثر در نمودار خروجی موتور است.
تحلیل رفتار پیشرانه در رانندگی واقعی و جاده
رانندگی با خودروهای مجهز به موتور M15GSI نظیر سهند و کوییک جیایکس، تفاوتهای محسوسی را نسبت به مدلهای قدیمی آشکار میکند. در شروع حرکت و دورهای پایین بین هزار و پانصد تا دو هزار و پانصد دور در دقیقه، کشش خودرو بهبود یافته است. به لطف وجود سامانه ویویتی و هدرز استیل، نیاز به فشردن بیش از حد پدال گاز جهت شتابگیریهای ناگهانی در ترافیکهای شهری تا حدی کاهش مییابد. این ویژگی لرزشهای اولیه اتاق را که در نسخههای قدیمی موتور ام۱۵ بسیار شایع بود، کم رنگ میکند.
با این حال، با افزایش دور موتور به بالای سه هزار و پانصد دور در دقیقه، محدودیت سیستم هشت سوپاپ خود را نشان میدهد. صدای پیشرانه با افزایش دور به شدت بالا میرود و نفوذ صدا به داخل کابین همچنان آزاردهنده است. اگرچه بالانسر جدید موتور تا حدی ارتعاشات بدنه را در مقایسه با گذشته مهار میکند، اما ماهیت صدای خشن موتور در فرکانسهای بالا تغییر چندانی نکرده است. در مسیرهای کوهستانی و سربالاییهای تند، بهبود گشتاور به راننده کمک میکند تا دیرتر اقدام به معکوس کردن دنده نماید، اما برای دستیابی به حداکثر شتاب، راننده ناگزیر به نگه داشتن دور موتور در محدوده پر سر و صدا خواهد بود.
مصرف سوخت در سیکل ترکیبی بر اساس تستهای جادهای و شرایط واقعی کشور، حدود هفت درصد کاهش نسبت به پیشرانه قبلی را نشان میدهد. در مسیرهای اتوبانی با سرعت ثابت، مصرف سوخت به حدود شش لیتر در هر صد کیلومتر نزدیک میشود، اما در سیکل شهری و با توجه به کیفیت بنزین موجود و نوع کالیبراسیون دریچه گاز برقی، این عدد به راحتی به کانال هشت لیتر در صد کیلومتر متمایل میگردد. تاخیر اندک دریچه گاز برقی در هنگام شتابگیریهای سریع ناگهانی پدیدار میشود که ناشی از تلاش برنامهریزان نرمافزاری برای پاس کردن استانداردهای آلایندگی سختگیرانه است.
مقایسه M15GSI با موتورهای ۱.۵ لیتری چینی
بازار خودروی ایران میزبان پیشرانههای متنوع یک و نیم لیتری تنفس طبیعی چینی است که مقایسه آنها با M15GSI، سطح مهندسی سایپا را مشخص میسازد. یکی از نمونههای بارز در این زمینه، موتور به کار رفته در خودروی جک جی۴ است. این پیشرانه چینی با حجم تقریبی هزار و پانصد سیسی، مجهز به سرسیلندر شانزده سوپاپ و سیستم زمانبندی متغیر سوپاپها است که قدرتی معادل صد و سه اسب بخار و گشتاور صد و چهل و شش نیوتنمتر تولید میکند. مقایسه اعداد نشان میدهد که موتور چینی حدود یازده تا سیزده اسب بخار قدرت بیشتر و نه تا یازده نیوتنمتر گشتاور بالاتری ارائه میدهد.
برتری موتور شانزده سوپاپ چینی عمدتاً به دلیل بازدهی حجمی بالاتر در دورهای مرتفع است. جریان هوای ورودی و خروجی در ساختارهای شانزده سوپاپ به مراتب روانتر صورت میگیرد و همین امر به موتور اجازه میدهد تا در اتوبانها و سرعتهای بالا تنفس بهتری داشته باشد. در مقابل، پیشرانه سایپا به دلیل ساختار قدیمی هشت سوپاپ، در دورهای بالا دچار افت شدید تنفس میشود. البته باید در نظر داشت که گیربکس پیوسته یا همان سیویتی در جک جی۴ بخشی از این توان را در انتقال قدرت مستهلک میکند، در حالی که اتصال M15GSI به گیربکس پنج سرعته دستی در اطلس و سهند، حس شتابگیری اولیه مستقیمتری به راننده منتقل میسازد.
از منظر هزینههای نگهداری و پیچیدگیهای تعمیراتی، کفه ترازو به سمت پیشرانه سایپا سنگینی میکند. موتور هشت سوپاپ سایپا به دلیل سادگی ساختار و اشتراک قطعات بلوک سیلندر با نسخههای قدیمی، تعمیرات بسیار آسانتری دارد و هزینه خرید لوازم یدکی آن به مراتب کمتر از پیشرانههای شانزده سوپاپ چینی است. دسترسی تعمیرکاران در سراسر کشور به قطعات مصرفی و دانش فنی تعمیر موتور ام۱۵، مزیتی غیرقابل انکار برای خریداران خودروهای اقتصادی محسوب میشود، در حالی که مالکان خودروهای چینی همواره دغدغه تامین قطعات اصلی و قیمت بالای لوازم یدکی سیستمهای پیچیده ویویتی-آی را دارند.
چالشهای کیفی و دوام در بلندمدت
یکی از موضوعات حائز اهمیت در بررسی موتور M15GSI، بررسی استهلاک قطعات جدید تحت شرایط جوی و سوختی ایران است. اضافه شدن سیستم زمانبندی متغیر سوپاپها حساسیت موتور را نسبت به کیفیت روغن موتور مصرفی به شدت افزایش میدهد. مجاری روغن سیستم ویویتی بسیار باریک هستند و استفاده از روغنهای بیکیفیت یا تعویض دیرهنگام روانکار، میتواند منجر به گرفتگی این مجاری و از کار افتادن مکانیزم تغییر زاویه میلسوپاپ شود. بروز این مشکل مستقیماً کاهش شدید توان موتور و افزایش مصرف سوخت را به همراه دارد.
همچنین دمای کاری این موتور به علت کالیبراسیون یورو پنج و هدرز استیل، بالاتر از نسخههای قدیمی تخمین زده میشود. هدرز استیل حرارت بیشتری را در فضای محفظه موتور منتشر میسازد که این امر نیازمند عایقبندی حرارتی مناسب سیمکشیها و قطعات پلاستیکی مجاور است. گزارشهای اولیه خریداران نشان میدهد که در صورت عدم دقت در مونتاژ عایقهای حرارتی، احتمال آسیب دیدن سنسورها و قطعات پیرامونی در ترافیکهای سنگین تابستانی وجود دارد. با این وجود، تقویت رینگهای پیستون و اصلاحات واشر سرسیلندر تا حدودی مقاومت پیشرانه را در برابر پدیده سوختن واشر سرسیلندر که از عیوب رایج خانواده موتورهای تیبا بود، ارتقا میدهد.
مسئله دیگر، سازگاری نرمافزاری ایسییو با بنزین کمکیفیت توزیع شده در کشور است. موتورهای مجهز به سیستم ویویتی به تغییرات اکتان سوخت حساسیت نشان میدهند. در صورت استفاده از بنزین با اکتان پایین، صدای ضربه یا همان ناک در موتورهای هشت سوپاپ جدید شنیده میشود که ایسییو با عقب کشیدن ریتارد جرقه تلاش در مهار آن میکند. امری که در نهایت کاهش راندمان و افت محسوس شتاب خودرو را در پی دارد. بنابراین نگهداری صحیح و پایش مداوم سیستم خنککننده و تعویض به موقع فیلترهای سوخت و روغن، برای تضمین بقا و دوام بلندمدت این پیشرانه ارتقایافته حیاتی تلقی میشود.
