مرور 130 سال پیشرفت پیشرانه‌های درون‌سوز، از طلوع تا غروب

هرچند باور آن سخت است اما پیشرانه‌های درون‌سوز به‌زودی به تاریخ خواهند پیوست و ما بیش از ۱۳۰ سال پیشرفت مهندسی این موتورها را مرور و تحسین می‌کنیم.

بدون شک، دههٔ ۲۰۲۰ مصیبت‌بارترین دوره در تاریخ پیشرانه‌های درون‌سوز خواهد بود زیرا در پایان این دهه، اکثر خودروهای درون‌سوز از بین خواهند رفت و تعداد بسیار اندکی هم که باقی خواهند ماند سایه‌ای بسیار کوچک از گذشتهٔ پرشکوه این موتورها خواهند بود و در بهترین حالت با موتورهای الکتریکی همراه می‌شوند. پس بیایید بی‌خیال آینده شویم و به گذشته بازگردیم تا دهه‌ای که پیشرانه‌های درون‌سوز بیش از همیشه شکوفا شدند را پیدا کنیم. البته معیار این شکوفایی متفاوت خواهد بود. آیا باید دهه‌ای را انتخاب کنیم که پیشرانه‌ها بیشترین پیشرفت تکنولوژیک را داشتن یا دهه‌ای که بیشترین قدرت را تولید می‌کردند؟ سراغ دهه‌ای برویم که موتورها بیشترین تنوع را داشتند یا دهه‌ای که به اوج بازدهی رسیدند؟ هر سؤال پاسخ متفاوتی دارد و هیچ‌کدام اشتباه نخواهد بود.

به‌عنوان‌مثال، یک استدلال بسیار قوی، دههٔ ۱۸۷۰ را مهم‌ترین دهه برای پیشرانه‌های درون‌سوز می‌داند زیرا هرچند این موتورها پیش‌ازاین رفته‌رفته تکامل پیدا کرده بودند اما این دهه‌ای بود که همه‌چیز به نتیجه رسید. بااین‌حال، در آن دهه هنوز چیزی بنام خودرو وجود نداشت و بنابراین سراغ دههٔ ۱۸۸۰ می‌رویم یعنی دهه‌ای که در آن مفهوم پیشرانهٔ چهار زمان که توسط «نیکولاس اتو» تکامل پیدا کرده بود، برای اولین بار توسط «کارل بنز» در چیزی استفاده شد که بعداً خودرو نام گرفت. در دههٔ ۱۸۹۰ اتفاق مهمی رخ نداد اما دههٔ اول قرن گذشته قطعاً دهه‌ای بسیار عالی برای پیشرانه‌های درون‌سوز بود. در ابتدای قرن بیستم، اندک خودروهایی که ساخته شده بودند آن‌قدر کند و غیرقابل‌اعتماد بودند که هنوز وسیله‌ای کاربردی برای پیمودن مسافت‌های طولانی محسوب نمی‌شدند.

در آن زمان، هنوز مشخص نبود در رقابت بین بنزین، نیروی بخار و برق برای نیرو دادن به نسل جدید خودروها که رفته‌رفته راه خود را به شهرها باز کرده بودند، کدام‌یک پیروز می‌شود. در آن سال‌ها، خودروهای بنزینی پرسروصدا، کثیف و بدبو بودند اما سهولت سوخت‌گیری، کفهٔ ترازو را به سمت پیشرانه‌های درون‌سوز سنگین کرد و بسیاری معتقد بودند این تکنولوژی برای همیشه گزینهٔ اول حمل‌ونقل خواهد بود اما بعداً مشخص شد که تنها ۱۳۰ سال دوام می‌آورد. در پایان دههٔ ۱۹۰۰، توانایی پیشرانه‌های درون‌سوز بسیار ارتقاء یافت و دههٔ بعدی را از لحاظ توسعه، به بهترین دوران این موتورها تبدیل کرد.

خودروهای بخار که در رقابت با بنزین شکست خوردند

در سال ۱۹۰۳، مرسدس مدل ۹.۳ لیتری سیمپلکس را تولید کرد که می‌توانست به سرعت ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت برسد و در سال ۱۹۰۷، رولزرویس سیلورگوست توانست ۲۴ هزار کیلومتر را فقط با یک‌بار توقف طی کند. این دهه‌ای بود که به لطف توسعهٔ موتورهای درون‌سوز، خودروها به بلوغ رسیدند. بااین‌حال، هنوز خودروها وسایل بسیار گران‌قیمتی بودند که فقط ثروتمندان توان خرید آن‌ها را داشتند و این مشکل تا دههٔ بعد همچنان پابرجا بود. هرچند فورد مدل T به‌عنوان اولین خودروی تولید انبوه جهان در اواخر سال ۱۹۰۸ عرضه شد اما در دههٔ ۱۹۱۰ بود تولید انبوه آن واقعاً شروع شد و دنیا را روی چهارچرخ قرار داد.

موتور مرسدس بنز سیمپلکس

در این دوران همچنین در آمریکا تعدادی از مهم‌ترین نوآوری‌های پیشرانه‌های درون‌سوز رخ داد. به‌عنوان‌مثال، در سال ۱۹۱۵ کادیلاک تایپ ۵۱ به‌عنوان اولین خودروی جاده‌ای با پیشرانهٔ V8 ساخته شد و یک سال بعد پاکارد یک موتور ۶.۹ لیتری V12 را در لیموزین توئین سیکس خود معرفی کرد. پس‌ازاین، نوآوری‌ها سریع‌تر ظاهر شدند. بنتلی که پیشگام استفاده از پیستون‌های آلومینیومی بود، در دههٔ ۲۰ پیشرانه‌هایی با چهار سوپاپ در هر سیلندر، دو شمع در هر سیلندر و میل بادامک روی سرسیلندر کرد. مسابقات استقامتی مثل لمانز هم سطحی از قابلیت از قابلیت اطمینان را برای موتورهای بنزینی پدید آوردند که قبلاً در حد رؤیا بود.

کادیلاک تایپ ۵۱، اولین خودروی جاده‌ای V8 جهان

بااین‌حال، پیشرانه‌ها هنوز هم به‌طور وحشتناکی بازدهی پایینی داشتند و به‌عنوان‌مثال، موتور ۸ لیتری بنتلی در سال ۱۹۱۳ تنها حدود ۲۰۰ اسب بخار قدرت تولید می‌کرد. این مشکل فقط به خاطر سطح پایین دانش مهندسی نبود زیرا متالوژی و فرایند ماشین‌کاری هم هنوز پیشرفت کافی را نداشت. علاوه بر این، کیفیت بنزین در قیاس با چیزی که امروز می‌بینیم شبیه شوخی به نظر می‌رسید. در دههٔ ۱۹۳۰، سوپرشارژر متداول‌تر شد و تیم‌های مسابقه‌ای آلمانی کارهای خارق‌العاده‌ای در پیست‌ها انجام دادند. برای مثال، مرسدس بنز W125 سال ۱۹۳۷ از یک پیشرانهٔ ۵.۶ لیتری ۶۵۵ اسب بخار قدرت بیرون کشیده بود.

مرسدس W125 با ۶۵۵ اسب بخار قدرت

سپس دنیا درگیر جنگ جهانی دوم شد و همهٔ توجهات به سمت توسعهٔ هواپیماها معطوف شد. زمانی که در دههٔ ۵۰ جهان خودرو دوباره روی پای خود ایستاد، اتفاقات بزرگی رخ داد. به برخی از بهترین و بادوام‌ترین پیشرانه‌های تاریخ فکر کنید. V12 کلمبو فراری، شش سیلندر خطی دو میل بادامک جگوار، V8 بلوک کوچک شورلت و شش سیلندر تخت پورشه، همگی در سال‌های بین پایان جنگ تا پایان دههٔ ۵۰ طراحی شدند. این دوره‌ای واقعاً حماسی در تاریخ پیشرانه‌های درون‌سوز بود.

موتور افسانه‌ای بلوک کوچک شورلت

بااین‌حال، مهم‌ترین موتورها در دهه‌های ۶۰ و ۷۰ ساخته شدند حتی با اینکه در این دوره نوآوری‌های نسبتاً کمی را دیدیم. در زمانی که سوپرشارژر کنار رفته بود و توربوشارژر در اواخر دههٔ ۷۰ در مراحل اولیهٔ توسعه قرار داشت، پیشرانه‌های چند سیلندر حجیمی ساخته شدند که با تنفس طبیعی و کاربراتورهای چند دهنه، نعره می‌کشیدند. فقط به موتور V12 لامبورگینی در میورا و کانتاش، موتور V12 فراری در دیتونا و موتور V8 همی کرایسلر نگاه کنید.

موتور V12 کلمبو فراری

سپس در دههٔ ۸۰ همه‌چیز تغییر کرد و توربوشارژر به راهی آسان و ارزان برای دستیابی به قدرت بیشتر تبدیل شد. چرا یک پیشرانهٔ جدید طراحی کنیم وقتی می‌توان هوا را با فشار بیشتری به داخل همان موتوری که هم‌اکنون داریم بفرستیم؟ صدای جذاب و پاسخ فوری پدال گاز از بین می‌رود؟ وقتی قدرت بیشتری تولید شود این‌ها مهم نیست. مرحلهٔ بعدی، حذف سرب از بنزین و اختراع مبدل‌های کاتالیزوری بود. در این دوران همچنین ظهور انژکتورها، حکم مرگ کاربراتور را امضا کرد و کیفیت صدای پیشرانه‌ها بسیار پایین آمد.

موتور توربوشارژ ب‌ام‌و ۲۰۰۲

در دههٔ ۹۰ با استفاده از چهار و یا حتی پنج سوپاپ در هر سیلندر همراه با استفادهٔ گسترده‌تر از سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ، اوضاع دوباره بهبود پیدا کرد و تعدادی از بهترین پیشرانه‌های تاریخ از چهار سیلندرهای کوچک VTEC هوندا گرفته تا نیروگاه ۶.۱ لیتری V12 مک‌لارن F1 متولد شدند. همچنین در پایان این دهه اولین پیشرانه‌های هیبریدی هم از راه رسیدند اما هنوز نمی‌دانستیم قوانین آلایندگی سخت‌گیرانه‌تر چه تأثیری بر موتورهایی که بسیار دوست می‌داشتیم خواهد گذاشت.

موتور VTEC هوندا

حال در قرن بیست و یکم شاهد انقراض موتورهای V8 و V12 هستیم. طی یک دههٔ اخیر، مک‌لارن و فراری موتورهای V8 را با V6 جایگزین کرده و زیر کاپوت مرسدس C63 یک موتور ۲ لیتری چهار سیلندر جای آن V8 بزرگ را گرفته است. بله با کمک برق قدرت خودروها بسیار افزایش پیدا کرده است اما به چه قیمتی؟ از بین رفتن همان صدا و احساسی که باعث شد عاشق موتورهای بنزینی شویم. آیا امیدی هست؟ تنها می‌توان به سوخت‌های مصنوعی امیدوار بود اما انتظار می‌رود این سوخت‌ها هم صرفاً باعث افزایش عمر پیشرانه‌های قدیمی شوند نه تسهیل طراحی موتورهای جدید.

بهترین پیشرانه‌های هر دهه

دههٔ ۱۹۰۰: مرسدس بنز سیمپلکس

مرسدس با ساخت پیشرانهٔ چهار سیلندر ۹.۳ لیتری با قدرتی نزدیک به ۶۰ اسب بخار، موتوری را ارائه کرد که از تمام نمونه‌های آن دوران جلوتر بود.

دههٔ ۱۹۱۰: بنتلی ۳ لیتری

این خودروی اسپرت بنتلی، پیشرانه‌ای داشت که ویژگی‌های بسیار پیشرفته‌ای را با قابلیت اطمینان فوق‌العاده به‌گونه‌ای ترکیب کرده بود که قبلاً انجام نشده بود.

دههٔ ۱۹۲۰: بوگاتی تایپ ۳۵

موتور هشت سیلندر خطی بوگاتی با یا بدون سوپرشارژر در همه‌چیز از خودروهای جاده‌ای گرفته تا خودروهای مسابقه‌ای استفاده می‌شد و صدایی شبیه صدای بهشت داشت.

دههٔ ۱۹۳۰: دوسنبرگ SJ

این ماشین مجلل آمریکایی به یک پیشرانهٔ ۶.۹ لیتری هشت سیلندر خطی با دو میل بادامک روی سرسیلندر، چهار سوپاپ در هر سیلندر، یک سوپرشارژ و ۳۲۰ اسب بخار قدرت مجهز بود.

دههٔ ۱۹۴۰: فراری ۱۶۶ اینتر

۱۶۶ اینتر اولین خودروی جاده‌ای بود که از موتور فوق‌العادهٔ V12 کلمبو استفاده کرد. این بعداً در مدل‌های تستاروسا، GTO و… هم استفاده شد.

دههٔ ۱۹۵۰: شورلت کورت

کوروت خودرویی بود که جهان را با موتور V8 بلوک کوچک شورلت آشنا کرد. از این موتور بیش از ۱۰۰ میلیون دستگاه ساخته شد که از هر نظر یک نقطهٔ عطف مطلق است.

دههٔ ۱۹۶۰: پورشه ۹۱۱

موتور شش سیلندر تخت ۹۱۱ آن‌قدر ترکیب خوبی بود که پس از ۶۰ سال هنوز هم به همین شکل ساخته می‌شود. این یکی از بهترین و بادوام‌ترین موتورهای جهان است.

دههٔ ۱۹۷۰: لامبورگینی کانتاش

پیشرانهٔ V12 لامبورگینی موتور فوق‌العاده‌ای بود که ابتدا در میورا استفاده شد و بعداً در سینهٔ کانتاش قرار گرفت. این موتور آن‌قدر خوب بود که دیابلو و مورسیه‌لاگو هم از آن استفاده کردند.

دههٔ ۱۹۸۰: فراری F40

این موتور هرچند توربو بود اما پاسخگویی دیوانه‌واری داشت و بنزین را به قدرت، صدا و شعله‌های آتش تبدیل می‌کرد. این هنوز هم باشخصیت‌ترین موتور توربوی تاریخ است.

دههٔ ۱۹۹۰: مک‌لارن F1

موتور V12 شاهکار ب‌ام‌و نه‌تنها F1 را به قوی‌ترین و سریع‌ترین سوپرکار جهان تبدیل کرد بلکه خوش‌صداترین ماشین جهان را هم به ما هدیه کرد.

دههٔ ۲۰۰۰: لکسوس LFA

پیشرانهٔ V10 سوپرکار لکسوس که با طراحی یاماها در سال ۲۰۰۹ رونمایی شد، نه‌تنها بهترین موتور این دهه بلکه حتی شاید بهترین پیشرانهٔ تاریخ باشد.

دههٔ ۲۰۲۰: پورشه ۹۱۱ GT3 RS

موتور ۴ لیتری تنفس طبیعی پورشه که با ۵۰۰ اسب بخار قدرت در دوران پایانی نسل ۹۹۷.۲ معرفی شد و هنوز هم استفاده می‌شود، یکی از خالص‌ترین پیشرانه‌های بنزینی است.