سیستم اگزوز کونیگزگ چگونه ۳۰۰ اسب‌بخار به قدرت اضافه می‌کند؟

با سخت‌ترشدن مقررات زیست‌محیطی و آلایندگی، بسیاری از افراد فکر می‌کنند دیگر دوران سوپراسپرت‌های دارای موتور احتراق‌داخلی به‌پایان رسیده است؛ اما این تصور حداقل هنوز صحت ندارد. قطعا نسل جدید سوپراسپرت‌های هیبریدی جذابیت زیادی دارند؛ ولی هیچ‌کدام فعلا به پای محصولات گونیگزگ نمی‌رسند. گونیگزگ برای اینکه به بازده فراوان دست پیدا کند و هم‌زمان بتواند از پس استانداردهای آلایندگی سخت نیز بربیاید، سیستم اگزوز تازه‌ای برای محصولاتش طراحی کرده است. 

همه‌ی خودروهای مدرن مبدل‌های کاتالیست دارند که به پاک‌‌شدن گازهای اگزوز کمک می‌کند. با توجه به این مسئله که مبدل کاتالیستی برای کارکردن حتما باید گرم شود و در زمان سردبودن کارایی چندانی ندارد، بسیاری از خودروها از پیش‌کاتالیزور (Pre-cat) نیز استفاده می‌کنند. پیش‌کاتالیزور قبل از مبدل کاتالیست اصلی نصب می‌شود و در زمان سردبودن پیشرانه، گازهای خروجی را تصفیه‌ می‌کند. متأسفانه پیش‌کاتالیزور به‌گونه‌ای است که با گرم‌شدن پیشرانه و شروع به کار مبدل کاتالیست اصلی، همچنان در جای خود باقی می‌ماند و از مدار خارج نمی‌شود. همین محدودیت سبب می‌شود پیش‌کاتالیزور به مانعی برای خروج گاز تبدیل شود و بدین‌ترتیب، مقداری از قدرت پیشرانه را هدر دهد. گونیگزگ برای اینکه از هدررفت نیروی تولیدی پیشرانه در این بخش جلوگیری کند، ایده‌ی خود را در سال ۲۰۰۴ معرفی کرد. 

بهینه‌سازی در سیستم اگزوز درحقیقت به قدرت پیشرانه اضافه نمی‌کند؛ بلکه از هدررفتن قدرت جلوگیری می‌کند. یکی از ساده‌ترین راه‌های افزایش قدرت این‌چنینی حذف‌کردن تمامی کاتالیست‌ها و استفاده از لوله‌ی مستقیم است؛ اما این مورد فقط در خودروهای مسابقه‌ای استفاده می‌شود؛ چراکه در این روش، خودرو آلایندگی زیادی دارد و خودروسازان مجاز نیستند از آن در خودروهای تولید انبوه استفاده کنند. 

ازآنجاکه خودروسازان در سال‌های اخیر به مسئله‌ی بازده اهمیت زیادی می‌دهند، تقریبا همه‌ی آن‌ها به‌سمت پیشرانه‌های توربوشارژ رفته‌اند. در پیشرانه‌های توربوشارژ، دو راه‌حل درمقابل سازندگان قرار دارد: ۱. پیش‌کاتالیزور را قبل از توربوشارژر و مبدل کاتالیست اصلی را بعد از توربوشارژر قرار دهند؛ ۲. پیش‌کاتالیزور و مبدل کاتالیست را بعد از توربوشارژر نصب کنند.

خوبیِ قراردادن پیش‌کاتالیزور در مسیر اگزوز قبل از توربوشارژر در این است که به‌دلیل نزدیک‌تربودن به پیشرانه، پیش‌کاتالیزور زودتر گرم می‌شود و عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد. ایراد این طرح در این است که پیش‌کاتالیزور چون مانعی بر سر راه حرکت دود است، در مسیر حرکت دود مقاومت ایجاد می‌کند و این باعث کاهش انرژی گازهای خروجی از محفظه‌ی احتراق و به‌دنبال آن کاهش عملکرد توربوشارژر می‌شود. در این طرح، توربوشارژرها نمی‌توانند به‌صورت آنی وارد عمل شوند و کمی تأخیر خواهند داشت. 

حال به ایده‌ی نخست گونیگزگ در سال ۲۰۰۴ برمی‌گردیم. این سیستم اگزوز Rocket Cat نام داشت و اولین‌بار در مدل CCR معرفی شد. در این طرح، پیش‌کاتالیزور و مبدل کاتالیسیت اصلی در امتداد هم قرار دارند؛ اما تفاوت در این است که قطر سیستم اگزوز در بخشی که پیش‌کاتالیزور قرار دارد، بیشتر از خود پیش‌کاتالیزور است. بیشتربودن قطر لوله در این بخش باعث می‌شود فضایی خالی در اطراف پیش‌کاتالیزور وجود داشته باشد که گازهای اگزوز از آنجا نیز بتوانند عبور کنند.

در دور موتورهای کم، گازهای خروجی اگزوز به‌راحتی به‌سمت پیش‌کاتالیزور حرکت و از آن عبور می‌کنند. در این حالت، چون پیش‌کاتالیزور نیز مقاومت چندانی ایجاد نمی‌کند، گازها به‌راحتی از آن عبور می‌کنند و به‌سمت مبدل کاتالیست اصلی می‌روند. با افزایش دور موتور و به‌دنبال آن افزایش سرعت و فشار، گازهای خروجی از محفظه‌ی احتراق مقاومتی که پیش‌کاتالیزور دربرابر گازها ایجاد می‌کند، افزایش می‌یابد و بدین‌ترتیب به‌دلیل قطر بیشتر لوله که بدان اشاره کردیم، بخشی از گازهای عبوری بدون اینکه از پیش‌کاتالیزور عبور کنند، به‌سمت مبدل کاتالیست می‌روند. در این نوع سیستم اگزوز، گونیگزگ توانست از هدررفتن ۱۰۰ اسب‌بخار از قدرت موتور جلوگیری کند. 

ایده‌ی دوم گونیگزگ مربوط به سال ۲۰۱۱ است و اولین‌بار در مدل آگرا RS استفاده شد. پیشرانه‌ی آگرا RS می‌تواند ۱,۱۶۰ اسب‌بخار قدرت تولید کند؛ به همین دلیل، به سیستم اگزوز کارآمدتری در این خودرو نیاز بود. در سیستم دوم، گونیگزگ مسیر اگزوز را به دو قسمت تقسیم کرده است و دو مسیر مجزا وجود دارد: در مسیر اول، توربوشارژر و پس از آن مبدل کاتالیست وجود دارد و در مسیر دوم نیز، پیش‌کاتالیزور نصب شده است. مسیر دوم راه خود را قبل از توربوشارژر شروع می‌کند و پس از توربوشارژر، دوباره به مسیر اصلی می‌پیوندد و بدین‌ترتیب، گازها دوباره از مبدل کاتالیست نیز عبور خواهند کرد.

به‌نوعی می‌توان گفت مسیر پیش‌کاتالیزور در این سیستم فقط توربوشارژرها را دور زده است. زمانی‌که پیشرانه تازه روشن شده و سرد است؛ چون نیاز به قدرت بالا وجود ندارد، سوپاپ برقی مسیر عبور اگزوز از توربوشارژر را می‌بندد و گازهای اگزوز تماما به‌سمت پیش‌کاتالیزور و سپس مبدل کاتالیست می‌روند.

شاید این سؤال برایتان ایجاد شود که چرا باید مسیر توربوها بسته باشد. در جواب باید گفت اتفاقا این سیستم خیلی هوشمندانه طراحی شده است؛ چون هنگام سردبودن پیشرانه، اصلا نباید فشار زیادی روی آن وارد کرد؛ به همین دلیل، از مدار خارج‌بودن توربوها نیز نکته‌ی بدی نیست. با گرم‌شدن پیشرانه، سوپاپ برقی دیگری مسیر سمت پیش‌کاتالیزور را می‌بندد و سوپاپ مسیر توربو بازمی‌شود. در این زمان، گاز‌های اگزوز وارد توربو شارژر می‌شوند و سپس از مبدل کاتالیست نیز عبور می‌کنند. گونیگزگ با این طراحی، مشکل موجود در خودروهای عادی را برطرف کرده است. همچنین، این خودروساز مدعی است با این طراحی توانسته تا ۳۰۰ اسب‌بخار به قدرت پیشرانه اضافه کند.