بهبود انتقال حرارت در پیشرانه‌های توربوشارژ، اختراع جدید فیات کرایسلر
یافتن راه‌های جدید برای بهبود عملکرد بدون از دست دادن بهره‌وری، از جذاب‌ترین چالش‌ها در علم مهندسی خودرو است. در دنیای امروز، عملکرد بهتر به معنی داشتن قدرت بیش‌تر و صرفه‌جویی در مصرف سوخت است. به تازگی گروه خودروسازی فیات کرایسلر (FCA) آلیاژ آلومینیومی جدیدی ساخته است که مقاومت خوبی در مقابل حرارت از خود نشان می‌دهد. با استفاده از آلیاژ جدید، پیشرانه‌های مجهز به توربوشارژر تقویت می‌شود و نسبت تراکم آن‌ها نیز به میزان زیادی افزایش می‌یابد.
آلیاژ جدید ACMZ نامیده می‌شود و از فلز مس به عنوان عامل تقویت‌کننده استفاده می‌کند. بیش‌تر ترکیبات آلیاژی آلومینیوم از سیلیکون استفاده می‌کنند که مقاومت حرارتی در سرسیلندر پیشرانه را تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد. اما با استفاده از آلیاژ جدید ACMZ، سرسیلندر می‌تواند تا دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد مقاومت کند. مواد جدید نتیجه پروژه ۳.۵ میلیون دلاری مورد حمایت دولت فدرال است. سایر خودروسازان نیز ساخت استفاده از آلیاژ آلومینیوم را در دماهای بالا مورد توجه قرار داده‌اند، اما راه‌حل‌های آن‌ها شامل مس نبود. بنابراین گروه فیات کرایسلر و آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge) به عنوان شریک، در این فرایند توانستند مزیت رقابتی را به دست آورند.
آلیاژ ACMZ همچنین به مهندسان اجازه می‌دهد که ناحیه "پل" در سرسیلندر (محدوده بین سوپاپ‌ها، شمع جرقه‌زنی و انرژکتور سیستم تزریق سوخت مستقیم) را کاهش دهند. بنابراین ایجاد شدن فضای بیش‌تر در سرسیلندر پیشرانه باعث می‌شود که اتاق احتراق محدودیتی برای استفاده از سوپاپ‌‌های بزرگ‌تر و شمع دوم نداشته باشد. علاوه بر این، انعطاف‌پذیری بیش‌تری برای یافتن تعادل بین قدرت و کارایی مورد نیاز در کاربردهای خاص خودرویی به وجود می‌آید.
اوک ریج از ابررایانه تایتان برای تولید ۵۰ دستورالعمل ساخت آلیاژ آلومینیوم و مس بهره برد و سپس توانایی خنک‌سازی و عملکرد آن‌ها را شبیه‌سازی کرد. فناوری شبیه‌سازی رایانه‌ای به اوک ریج و فیات کرایسلر اجازه داد که برای آزمایش نیازی به تولید آلیاژ واقعی نداشته باشند. در عوض ابررایانه تایتان به خوبی توانست از روش سعی و خطا استفاده کند و مهندسان نیز به ساختار دستورالعمل‌ها در سطح اتمی پی بردند.
اگر چه گروه فیات کرایسلر و اوک ریج مواد آلیاژی جدیدی تولید کرده‌اند، اما این ماده در نهایت برای شرکت‌های دیگر نیز از طریق مشارکت تجاری در دسترس خواهد بود. فیات کرایسلر اعلام کرد که هنوز زمان زیادی برای تولید سرسیلندرهای جدید به کمک آلیاژ ACMZ زمان باقی مانده است. البته این شرکت قبلا ساخت سرسیلندرهای جدید را براساس پیشرانه‌های امروزی آغاز کرده است. به غیر از مزایای متعدد گفته شده، ریخته‌گری مواد ساخته شده با آلیاژ ACMZ نیاز به هیچ وسیله پیچیده‌ای ندارد و می‌تواند با استفاده از ابزارهای قالب‌های امروزی، ساخته شود.
نظرات