بررسی موتور ۱JZ از شرکت تویوتا

اسب بخار/ يکي از معروف ترين، پربازده ترين و پرکاربردترين موتورهاي تويوتا در دهه ۹۰ ميلادي، موتور ۱JZ از سري JZهاست. حجم اين موتور برابر با ۲۴۹۲ سي سي است و نسبت تراکم هايي بين ۸٫۵ تا ۱۱ را پذيراست. اين موتور به صورت خطي و مخصوص خودروهاي ديفرانسيل عقب طراحي شد. در مجموع سري JZ طوري طراحي شده که در مقابل تغييرات فني بسيار انعطاف پذير است و مي تواند ارتقا يابد، همين عامل سبب محبوبيت اين سري در بين موتورهاي تويوتا شده است. همچنين اين سري در دنيا نيز بسيار مشهور است. موتور پايه ۱JZ-GE (1990-2007) اولين نسل از موتور ۱JZ در سال ۱۹۹۰ توليد شد و در نوع تنفس طبيعي (Natural Aspirated) نسبت تراکمي برابر با ۱۰ داشت. اين موتور تواني حدود ۱۸۰ اسب بخار در دور ۶۰۰۰RPM و گشتاوري برابر با ۲۳۵N.m در دور ۴۸۰۰RPM را در حالت فابريک به دست مي داد. موتور ۱۸۰ اسب بخاري تا سال ۱۹۹۶ توليد شد تا اين که در همين سال، با توجه به پتانسيل بالاي موتور، مهندسان توانستند با ايجاد تغييراتي، توان آن را به ۲۰۰ اسب بخار و گشتاور آن را ۲۵۱N.m برسانند. مهندسان با افزودن زمان بندي متغير سوپاپ ها (VVT-i)، تغيير در طول شاتون و تقويت سرسيلندر، توانستند موتور ۱JZ را ارتقا دهند. در پي اين تغييرات نسبت تراکم موتور به عدد ۱۰٫۵ رسيد و کوئل سه‌جرقه اي جايگزين کوئل قبلي شد. موتور ۱JZ تنفس طبيعي فقط براي خودروهاي گيربکس اتوماتيک به کار برده مي شد. موتور توربوشارژ شده ۱JZ-GTE (1990-2007) از سال ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۶ اين موتور توسط دو توربوشارژر (Twin-CT12ATurbochargers)، که به صورت موازي بسته شده بودند (parallel arrange)، تغذيه مي شد. فشار بوست حاصله از اين پرخوراني حدود ۱۰psi بود و به همين علت از شاتون هاي تقويت شده براي تحمل فشار بالاي درون سيلندر استفاده شد (بسته شدن توربوها به صورت موازي افزايش دبي را به همراه دارد که موجب مي شود هواي بيش تري به موتور تحويل داده شود و در پي آن سوخت بيش تري نسبت به حالت تک توربو تزريق شود، بنابراين قدرت بيش تري حاصل مي شود). از سويي، تويوتا براي تحمل فشار بالاي ناشي از پرخوراني در بالاي پيستون، از سرسيلندرهاي طراحي شده توسط شرکت «ياماها» (YAMAHA) بهره برد و براي اين که زمان و مقدار تنفس بيش تر شود، از ميل بادامک هايي (camshaft)، که ليفت و زمان گشايش بيش تري داشتند، استفاده کرد. نسبت تراکم در نسخه پرخوران شده اوليه، به دليل فشار بالاي درون سيلندر، به ۸٫۵ رسيد. اين موتور با توان ۲۸۰ اسب بخار در دور ۶۲۰۰RPM و گشتاور ۳۶۳N.m در دور ۴۸۰۰RPM به بازار ارائه شد. مشکل عمده و اساسي اين موتور نفوذ بخار روغن (Blow-By) به درون منيفولد هوا (intake manifold) و نشستن بر درزبندها يا کاسه نمدهاي (seal) توربو بود. بخارات روغن، به علت وجود مشکل در ميل سوپاپ به کاربرده شده، وارد مجاري ورود و خروج به سيلندر مي شد و اين مشکلات را به وجود مي آورد. در سال ۱۹۹۶ بخش طراحي BEAMS تويوتا با جايگزين کردن يک توربوشارژر به جاي دو توربوشارژر و ايجاد تغييراتي ديگر نظير استفاده از مخزن آب (water-jacket) بازطراحي شده براي خنک سازي بهتر سيلندر و استفاده از تيتانيوم نيتريد به عنوان روکش شيم ها (shim) براي کاهش اصطکاک بادامک ها، توانست بازده موتور را افزايش دهد. به کارگيري يک توربوشارژر (CT15B) همراه با کوچک تر کردن مجراي خروج گازهاي حاصل از احتراق (exhaust) يا سوپاپ خروجي همراه بود. کوچک تر کردن سوپاپ خروجي موجب مي شود مجراي خروجي مانند نازل (nozzle) عمل کند و با کاستن از فشار گازهاي خروجي به سرعتِ آن ها اضافه کند. به اين ترتيب، گازها با سرعت بيش تري خارج مي شوند و پره توربو نيز متناسب با آن سريع تر مي چرخد. اهميت اين کوچک سازي در دورهاي پايين موتور (low RPM) مشخص مي شود، زيرا در دورهاي پايين، گازهاي خروجي سرعت لازم را براي چرخاندن پره هاي توربو، به ميزاني که توربو بازدهي مناسب داشته باشد، ندارند. به همين دليل با کوچک سازي سوپاپ خروجي به سرعت گازهاي خروجي افزوده مي شود و در دورهاي پايين نيز شاهد عملکرد خوبي از توربو هستيم و تأخير در عملکرد توربو (Turbo lag) کم تر مي شود. با انجام تمام اين تغييرات، نسبت تراکم به عدد ۹ مي رسد و توان بدون تغيير باقي مي ماند (۲۸۰hp)، اما از همه مهم تر، گشتاور ماکسيمم نه تنها به ۳۷۸N.m مي رسد، بلکه در دور ۲۴۰۰RPM به اين گشتاور مي رسيم و بازده سوخت نيز ۱۰% کاهش مي يابد. موتور ۱JZ با تزريق سوخت مستقيم ۱JZ-FSE D4 (2000-2007) در سال ۲۰۰۰ تويوتا تصميم گرفت براي کاهش آلايندگي هاي موتور و کاهش مصرف سوخت، سيستم تزريق سوخت موتور ۱JZ را از تزريق چندنقطه اي (MPI) به تزريق مستقيم (GDI) تغيير دهد. با اين تغيير، توان و گشتاور موتور نسبت به موتور پايه اي، که سال ۱۹۹۶ عرضه شد، تغييري نکرد، فقط نسبت تراکم کمي بيش تر شد و به ۱۱ رسيد. تغيير در سيستم تزريق با تغيير در طراحي سرسيلندر همراه بود تا هم انژکتور سوخت در سرسيلندر جاگذاري شود و هم با تغيير در مجراي ورود هوا، مخلوط رقيق تري براي احتراق در دست باشد. در پي اين تغييرات نسبت هوا به سوخت از ۲۰ به ۴۰ رسيد و مصرف سوخت نيز ۲۰% کاهش يافت. از اين موتور براي خودروهاي گيربکس اتوماتيک استفاده مي شد. در کل بايد گفته شود اين موتور در دنيا بسيار مشهور و محبوب است، زيرا با پتانسيل بالاي خود، که علت اصلي آن تعداد سيلندر و سوپاپ و حجم مناسب آن است، اين آزادي عمل را به تيونرها (Tuner) مي دهد تا بتوانند آن را ارتقا دهند و بازده خوبي دريافت کنند. به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد

instagram.com/akharinkhabar