آشنايي با پيشرانه ميل سوپاپ بالاسري و دلايل محبوبيت آن
پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري (OHC: Overhead camshaft)، يكي از قديمي‌ترين طرح‌ها در دنياي مهندسي خودرو محسوب مي‌شود؛ اما بسياري از خودروسازان هنوز هم از اين شيوه در محصولات خود استفاده مي‌كنند. به طور مشخص شركت‌هايي نظير فيات كرايسلر و جنرال موتورز، هنوز هم از پيشرانههاي خورجيني هشت سيلندر ميل‌سوپاپ بالاسري در زير كاپوت خودروهاي خود بهره مي‌برند.
چرا پيشرانههاي ميل‌سوپاپ بالاسري با پيشرفت فناوري ساخت هنوز هم مورد استفاده قرار مي‌گيرد؟ به طور خاص وقتي اين مدل را با پيشرانههاي دو ميل‌سوپاپ بالاسري (DOH: double overhead camshaft) مقايسه كنيم، مي‌بينيم كه تمايل بيش‌تري به ساخت آن‌ها وجود دارد. در ويدئوي جيسون فنسكه از وب‌سايت "مهندسي به زبان ساده" توضيح مختصري در اين مورد مي‌دهد و پنج دليل را براي استقبال از ساخت پيشرانههاي ميل‌سوپاپ بالاسري برمي‌شمارد.
فنسكه از گشتاور پيشرانه در دورهاي پايين شروع مي‌كند؛ اگرچه پيشرانههاي ميل‌سوپاپ بالاسري معمولا ساده به انديشه متخصصين مي‌رسند، اما آن‌ها در دورهاي پايين، گشتاور بالايي توليد مي‌كنند. چنين گشتاوري به اين دليل است كه پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري معمولا از دو سوپاپ به ازاي هر سيلندر استفاده مي‌كند كه باعث افزايش سرعت هوا مي‌شود. در دورهاي پايين و زماني كه جريان هوا محدودتر است، داشتن دو سوپاپ براي جريان يافتن هوا، باعث افزايش جريان هواي ورودي مي‌شود. سرعت بيش‌تر هوا منجر به احتراق بهتر و در نهايت گشتاور بيش‌تر خواهد شد. برعكس در دورهاي بالاتر كه سرعت حركت خودرو بيش‌تر شود، دو سوپاپ براي يك سيلندر كافي نيست و در نتيجه هواي كمتري نسبت به نياز پيشرانه وارد خواهد شد؛ اين اتفاق باعث كاهش گشتاور در دورهاي بالا مي‌شود.
به عنوان دومين دليل، پيشرانههاي ميل‌سوپاپ بالاسري كاملا ساده هستند. بدون نياز به فرآيند ساخت پيچيده مانند پيشرانههاي دو ميل‌سوپاپ بالاسري، خودروسازان مي‌توانند از شر اشكالات در زمينه طراحي و مهندسي خلاص شوند. همان گونه كه جيسون فنسكه مي‌گويد، گاهي اوقات ساده‌ترين طرح‌ها، قابل اطمينان‌ترين هستند و اگر يك طرح ساده‌تر بتواند ما را به هدف برساند، مزيت بيش‌تري به همراه خواهد داشت. با اشاره به يك مدل پيشرانه چاپ سه‌بعدي، جيسون از سادگي پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري صحبت مي‌كند و سادگي آن را مي‌ستايد. علاوه بر اين پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري تنها به يك ميل‌بادامك در كنار ميل‌لنگ نياز دارد، بنابراين مي‌توان با استفاده از يك تسمه، چرخدنده يا زنجير، انتقال نيرو را انجام داد. در حالي كه پيشرانه دو ميل‌سوپاپ بالاسري خورجيني هشت سيلندر براي انتقال نيرو به ميل بادامك، از چهار ميل‌بادامك، چهار چرخدنده، دو زنجير و قطعات بيش‌تري استفاده مي‌كند. آشكار است كه هر چه سادگي در طراحي وجود داشته باشد، قطعات كمتري مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
جيسون دو دليل بعدي را به صورت يك بخش تركيب مي‌كند: اندازه و وزن. باز هم مدل توليد شده توسط چاپ سه‌بعدي نشان مي‌دهد كه چگونه پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري بسيار جمع‌وجورتر از مدل DOHC است. استفاده از يك ميل‌بادامك در مركز پيشرانه خورجيني هشت سيلندر باعث مي‌شود كه اندازه سرسيلندر كوچك شود، در نتيجه خيلي بزرگ و عريض نمي‌شود. مزيت اين طراحي هنگامي بيش‌تر مشخص خواهد شد كه مهندسان توليد بخواهند پيشرانه را زير كاپوت خودرو جاسازي كنند. علاوه بر اين استفاده از پيشرانه ميل‌سوپاپ بالاسري مي‌تواند منجر به بهبود سيستم تعليق و قرارگيري مركز جرم خودرو شود. پيشرانههاي DOHC در مقايسه با آن اغلب بزرگ‌تر، عريض‌تر و بلندتر هستند و سرسيلندر بزرگ‌تري نياز دارند.
آخرين و مهم‌ترين دليل، هزينه است. جيسون به نقل از مصاحبه سايت Car and Driver در سال ۲۰۰۴ با مهندس ارشد جنرال موتورز براي پيشرانههاي مجهز به بلوك كوچك، گفت كه طراحي پيشرانه خورجيني هشت سيلندر ميل‌سوپاپ بالاسري حدود ۴۰۰ دلار ارزان‌تر از پيشرانه DOHC در آن زمان بود. در حالي كه ۴۰۰ دلار براي خودروسازي مانند جنرال موتورز با حجم بالاي توليد، رقم بالايي محسوب مي‌شود و اين رقم در ۱۴ سال گذشته نيز با رشد روبرو شده است. هنگامي كه ۴۰۰ دلار يا هزينه كنوني را در تيراژ صدها هزار خودرو، كاميون و شاسي‌بلند ضرب كنيد، مزيت هزينه به سادگي مشخص خواهد شد.
اگرچه پيشرانههاي ميل‌سوپاپ بالاسري ممكن است از لحاظ فناوري بسيار ساده و در سطح ابتدايي باشند، اما حداقل پنج دليل وجود دارد كه توليد آن‌ها را مقرون به صرفه و منطقي مي‌كند. تماشاي ويدئوي زير را با اجراي زيباي جيسون فنسكه، از دست ندهيد.
هم انديشي ها