فناوری جدید Mahle در تولید پیشرانه‌ احتراق داخلی

شرکت آلمانی ماله (Mahle) بیش از ۱۰۰ سال است که در زمینه‌ی نوآوری و توسعه‌ی سیستم‌های جدید در پیشرانه‌های احتراق داخلی فعال است. این شرکت به‌تازگی سیستم جرقه‌زنی جدیدی به‌نام «جرقه‌زنی جریان سریع ماله» یا به اختصار «MJI» را توسعه داده است. این سیستم در حال حاضر در پیشرانه‌ی بعضی از بزرگ‌ترین تیم‌های فرمول یک مورد استفاده قرار می‌گیرد و ماله قصد دارد این تکنولوژی را به بازار خودروهای جاده‌ای معرفی کند و در اولین گام این تکنولوژی جدید در یک پیشرانه‌ی هیبریدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

سیستم MJI در دو نوع فعال و غیرفعال عرضه می‌شود. در سیستم فعال پاشش سوخت به داخل محفظه‌ی احتراق مشابه پیشرانه‌های معمولی اتفاق می‌افتد و تنها تفاوت در محل قرارگیری نازل سوخت و شمع است. در این سیستم شمع و نازل در یک محفظه‌ی کوچک پیش احتراق قرار دارند که درست بالای محفظه‌ی احتراق اصلی واقع شده است. در سیکل انبساط نازل ۹۵٪ از سوخت را به محفظه‌ی پیش احتراق تزریق می‌کند که از آنجا با فشار به محفظه‌ی اصلی احتراق هدایت می‌شود. سپس در مرحله‌ی تراکم فشار سوخت بالا می‌رود. در این مرحله ۵٪ باقی‌مانده از سوخت به محفظه‌ی پیش احتراق تزریق شده و بلافاصله جرقه‌زنی توسط شمع انجام می‌شود. مخلوط سوخت و هوا که به واسطه‌ی جرقه شعله‌ور شده با سرعت زیاد به محفظه‌ی سیلندر رانده شده و سبب آتش گرفتن مخلوط اصلی سوخت و هوا می‌شود. این کار سبب می‌شود که مخلوط اصلی به‌صورت به‌طور کامل و به یک‌باره مشتعل شود و مانند سیستم‌های قدیمی مخلوط سوخت و هوا از مناطق نزدیک به شمع شعله‌ور نشود. در سیستم جدید ماله سرعت احتراق و درنتیجه افزایش فشار بالاتر است که نتیجه‌ی آن سرعت بیشتر در تولید قدرت است. مخلوط سوخت و هوا در این حالت همگن است و می‌تواند در شرایطی که قدرت کمی مورد نیاز است با نسبت اندکی از سوخت نسبت به هوا عمل کند.

در سیستم غیرفعال که هم‌اکنون در خودروهای فرمول یک مورد استفاده قرار می‌گیرد، در محفظه‌ی پیش‌احتراق تنها شمع تعبیه شده است. اگرچه این ایده اولین‌بار توسط هوندا در اوایل دهه‌ی ۷۰ میلادی و در مدل سیویک به‌کار گرفته شد، اما نسخه‌ی معرفی شده توسط هوندا پیچیدگی‌های فراوانی داشت که ماله با نوآوری‌های جدید استفاده از این ایده را ساده‌تر کرد. در این سیستم مخلوط سوخت و هوا به محفظه‌ی احتراق وارد می‌شود و در مرحله‌ی تراکم فشار آن افزایش می‌یابد. افزایش فشار این مخلوط سبب می‌شود که بخش اندکی از آن به محفظه‌ی پیش احتراق پاشیده شود، سپس شمع جرقه زده و این مخلوط را مشتعل می‌کند. اشتعال این مخلوط سبب افزایش فشار شده که درنتیجه‌ی آن مخلوط با فشار و دمای بالا به محفظه‌ی احتراق اصلی بازمی‌گردد. در این حالت مخلوط سوخت و هوای موجود در محفظه‌ی احتراق اصلی به‌طور همگن مشتعل می‌شود.

از مزایای این نوآوری جدید می‌توان به نسبت تراکم بالاتر و درنتیجه بهبود مصرف سوخت اشاره کرد. به‌علاوه با کاهش دمای پیشرانه، میزان تولید آلاینده‌های کربنی در این سیستم مشابه موتور انژکتوری معمولی و ذرات معلق نیز چیزی میان سیستم تزریق مستقیم و غیرمستقیم سوخت است.

هر دو نوع سیستم قابلیت نصب روی انواع پیشرانه‌های بنزینی را دارند و به‌علاوه می‌توان از آن‌ها در پیشرانه‌های هیبریدی هم استفاده کرد. در حقیقت شرکت ماله یک پیشرانه‌ی هیبریدی ماژولار ساخته که از سیستم MJI غیرفعال در آن استفاده کرده است. این پیشرانه می‌تواند به‌صورت دو یا سه سیلندر همراه‌با توربوشارژ ساخته شود، به همین جهت استفاده از این پیشرانه انعطاف‌پذیری زیادی به خودروسازان می‌بخشد تا بتوانند از آن در سدان‌های کوچک تا شاسی‌بلند‌های بزرگ استفاده کنند.