آشنایی با پیشرانه میل سوپاپ بالاسری و دلایل محبوبیت آن
پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری (OHC: Overhead camshaft)، یکی از قدیمی‌ترین طرح‌ها در دنیای مهندسی خودرو محسوب می‌شود؛ اما بسیاری از خودروسازان هنوز هم از این شیوه در محصولات خود استفاده می‌کنند. به طور مشخص شرکت‌هایی نظیر فیات کرایسلر و جنرال موتورز، هنوز هم از پیشرانههای خورجینی هشت سیلندر میل‌سوپاپ بالاسری در زیر کاپوت خودروهای خود بهره می‌برند.
چرا پیشرانههای میل‌سوپاپ بالاسری با پیشرفت فناوری ساخت هنوز هم مورد استفاده قرار می‌گیرد؟ به طور خاص وقتی این مدل را با پیشرانههای دو میل‌سوپاپ بالاسری (DOH: double overhead camshaft) مقایسه کنیم، می‌بینیم که تمایل بیش‌تری به ساخت آن‌ها وجود دارد. در ویدئوی جیسون فنسکه از وب‌سایت "مهندسی به زبان ساده" توضیح مختصری در این مورد می‌دهد و پنج دلیل را برای استقبال از ساخت پیشرانههای میل‌سوپاپ بالاسری برمی‌شمارد.
فنسکه از گشتاور پیشرانه در دورهای پایین شروع می‌کند؛ اگرچه پیشرانههای میل‌سوپاپ بالاسری معمولا ساده به نظر می‌رسند، اما آن‌ها در دورهای پایین، گشتاور بالایی تولید می‌کنند. چنین گشتاوری به این دلیل است که پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری معمولا از دو سوپاپ به ازای هر سیلندر استفاده می‌کند که باعث افزایش سرعت هوا می‌شود. در دورهای پایین و زمانی که جریان هوا محدودتر است، داشتن دو سوپاپ برای جریان یافتن هوا، باعث افزایش جریان هوای ورودی می‌شود. سرعت بیش‌تر هوا منجر به احتراق بهتر و در نهایت گشتاور بیش‌تر خواهد شد. برعکس در دورهای بالاتر که سرعت حرکت خودرو بیش‌تر شود، دو سوپاپ برای یک سیلندر کافی نیست و در نتیجه هوای کمتری نسبت به نیاز پیشرانه وارد خواهد شد؛ این اتفاق باعث کاهش گشتاور در دورهای بالا می‌شود.
به عنوان دومین دلیل، پیشرانههای میل‌سوپاپ بالاسری کاملا ساده هستند. بدون نیاز به فرآیند ساخت پیچیده مانند پیشرانههای دو میل‌سوپاپ بالاسری، خودروسازان می‌توانند از شر مشکلات در زمینه طراحی و مهندسی خلاص شوند. همان گونه که جیسون فنسکه می‌گوید، گاهی اوقات ساده‌ترین طرح‌ها، قابل اطمینان‌ترین هستند و اگر یک طرح ساده‌تر بتواند ما را به هدف برساند، مزیت بیش‌تری به همراه خواهد داشت. با اشاره به یک مدل پیشرانه چاپ سه‌بعدی، جیسون از سادگی پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری صحبت می‌کند و سادگی آن را می‌ستاید. علاوه بر این پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری تنها به یک میل‌بادامک در کنار میل‌لنگ نیاز دارد، بنابراین می‌توان با استفاده از یک تسمه، چرخدنده یا زنجیر، انتقال نیرو را انجام داد. در حالی که پیشرانه دو میل‌سوپاپ بالاسری خورجینی هشت سیلندر برای انتقال نیرو به میل بادامک، از چهار میل‌بادامک، چهار چرخدنده، دو زنجیر و قطعات بیش‌تری استفاده می‌کند. آشکار است که هر چه سادگی در طراحی وجود داشته باشد، قطعات کمتری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
جیسون دو دلیل بعدی را به صورت یک بخش ترکیب می‌کند: اندازه و وزن. باز هم مدل تولید شده توسط چاپ سه‌بعدی نشان می‌دهد که چگونه پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری بسیار جمع‌وجورتر از مدل DOHC است. استفاده از یک میل‌بادامک در مرکز پیشرانه خورجینی هشت سیلندر باعث می‌شود که اندازه سرسیلندر کوچک شود، در نتیجه خیلی بزرگ و عریض نمی‌شود. مزیت این طراحی هنگامی بیش‌تر مشخص خواهد شد که مهندسان تولید بخواهند پیشرانه را زیر کاپوت خودرو جاسازی کنند. علاوه بر این استفاده از پیشرانه میل‌سوپاپ بالاسری می‌تواند منجر به بهبود سیستم تعلیق و قرارگیری مرکز جرم خودرو شود. پیشرانههای DOHC در مقایسه با آن اغلب بزرگ‌تر، عریض‌تر و بلندتر هستند و سرسیلندر بزرگ‌تری نیاز دارند.
آخرین و مهم‌ترین دلیل، هزینه است. جیسون به نقل از مصاحبه سایت Car and Driver در سال ۲۰۰۴ با مهندس ارشد جنرال موتورز برای پیشرانههای مجهز به بلوک کوچک، گفت که طراحی پیشرانه خورجینی هشت سیلندر میل‌سوپاپ بالاسری حدود ۴۰۰ دلار ارزان‌تر از پیشرانه DOHC در آن زمان بود. در حالی که ۴۰۰ دلار برای خودروسازی مانند جنرال موتورز با حجم بالای تولید، رقم بالایی محسوب می‌شود و این رقم در ۱۴ سال گذشته نیز با رشد روبرو شده است. هنگامی که ۴۰۰ دلار یا هزینه کنونی را در تیراژ صدها هزار خودرو، کامیون و شاسی‌بلند ضرب کنید، مزیت هزینه به سادگی مشخص خواهد شد.
اگرچه پیشرانههای میل‌سوپاپ بالاسری ممکن است از لحاظ فناوری بسیار ساده و در سطح ابتدایی باشند، اما حداقل پنج دلیل وجود دارد که تولید آن‌ها را مقرون به صرفه و منطقی می‌کند. تماشای ویدئوی زیر را با اجرای زیبای جیسون فنسکه، از دست ندهید.