در ترافیک‌های شهری، سامانه خاموش-روشن تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند، اما آیا دوام و ماندگاری موتور خودرو را در بلندمدت تحت‌تاثیر قرار می‌دهد؟
سامانه خاموش-روشن چیست؟
سامانه خاموش-روشن سیستمی در بیشتر خودروهای مدرن است که وقتی خودرو متوقف شده، موتور را خاموش می‌کند تا مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. در خودروهای هیبریدی، همان سیستم ممکن است وقتی خودرو با سرعت کم در حال حرکت است، یا وقتی خودرو در سرازیری قرار گرفته و یا هنگام کاهش سرعت، موتور احتراقی را خاموش کند. موتور وقتی دوباره روشن می‌شود که کلاچ درگیر می‌شود یا ترمز رها می‌شود، یا زمانی که راننده آماده حرکت یا شتاب گرفتن است.
سامانه خاموش-روشن چگونه کار می‌کند؟
این سیستم از یک کامپیوتر برای تشخیص ساکن بودن خودرو استفاده می‌کند؛ در این حالت، این سیستم فرآیند تحویل سوخت و جرقه زدن موتور را متوقف می‌کند. در خودروهای هیبریدی، حین خاموش بودن موتور احتراقی، مقدار محدودی گشتاور توسط موتور الکتریکی قابل تامین است، اگرچه این مقدار فقط برای حفظ سرعت در یک سطح خاص و برای رانندگی در اطراف شهر کافی است. وقتی خودرو شروع به حرکت می‌کند، یا کلاچ فشار داده می‌شود یا به قدرت بیشتری نیاز است، احتراق دوباره شروع می‌شود.
ترافیک شهریاین فرآیند به طور خودکار اتفاق می‌افتد، اما رانندگان می‌توانند با فشردن دکمه سامانه خاموش-روشن خودرو، این سیستم را فعال یا غیرفعال کنند؛ یک حرف A با یک فلش که در جهت عقربه‌های ساعت به دور آن می‌چرخد نشانگر این دکمه است.
یک استارت الکتریکی معمولی با درگیر کردن یک چرخ‌دنده پینیون کوچک با یک چرخ‌دنده رینگ بزرگ که در اطراف چرخ لنگر موتور نصب شده کار می‌کند.
جدیدترین فناوری خاموش-روشن هم شبیه آن است، اما موتورها قوی‌تر، سریع‌تر و قدرتمندتر هستند، و اغلب توسط سیستم‌های الکتریکی با ولتاژ بالاتر و دارای باتری‌های بزرگ‌تر پشتیبانی می‌شوند. برخی از آن‌ها TS یا سیم‌لوله متوالی نامیده می‌شوند و برای سازگاری بیشتر با سناریوهایی طراحی شده‌اند که موتور در آستانه توقف است و سپس راننده دوباره شتاب می‌گیرد.
چنین لحظه‌ای ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که راننده تصمیم گرفته توقف کند، اما به هر دلیلی، مثلا وقتی ترافیک ناگهان به حرکت درمی‌آید نظرش تغییر کرده است.
در آن لحظه موتور ممکن است متعهد به توقف باشد، اما هنوز در حال چرخش است، بنابراین برای جلوگیری از خرد شدن قطعات، یک سیم‌لوله استارت را روشن می‌کند تا سرعت آن را با موتور هماهنگ کند، و سپس سیم‌لوله دوم چرخ‌دنده را درگیر می‌کند.
معایب سامانه خاموش-روشن:
آیا سامانه خاموش-روشن، موتور خودرو را فرسوده می‌کند؟
هرچه تعداد چرخه خاموش-روشن بیشتر باشد احتمال فرسودگی موتور بیشتر می‌شود، مگر اینکه اقداماتی برای جلوگیری از آن انجام شود.
گرهارد آرنولد، مسئول طراحی فدرال موگول می‌گوید:
یک خودرو معمولی بدون سامانه خاموش-روشن خودکار، ممکن است تا ۵۰۰۰۰ چرخه خاموش-روشن را در طول عمر خودش تجربه کند.
اما با نصب سامانه خاموش-روشن خودکار، هربار که خودرو متوقف می‌شود، این رقم به طور چشمگیری افزایش می‌یابد، و شاید به ۵۰۰ هزار چرخه در طول عمر موتور برسد.
یکی از قطعات اساسی موتور و یکی از سنگین‌ترین آن‌ها میل‌لنگ است. میل‌لنگ حین چرخش توسط تعدادی یاتاقان گرد در امتداد طولش حمایت می‌شود. تاثیرگذاری این سامانه روی یاتاقان پشت موتور که کنار استارت قرار گرفته بیشتر است.
سیستم روشن خاموش موتور در همین حین که موتور در حال کار است، سطح میل‌لنگ و یاتاقان ثابت در واقع با یکدیگر برخوردی ندارند، بلکه توسط یک لایه بسیار نازک روغن از هم جدا می‌شوند، که تحت فشار بین آن‌ها ریخته شده و توسط چرخش میل‌لنگ در اطراف سطوح یاتاقان پخش می‌شود. این فرآیند روغن‌کاری هیدرودینامیک نامیده می‌شود، اما وقتی موتور متوقف می‌شود، میل‌لنگ روی یاتاقان قرار می‌گیرد، و دو سطح فلزی در تماس با یکدیگر قرار می‌گیرند.
چگونه زنگ‌زدگی باعث جلوگیری از فرسایش می‌شود؟
وقتی موتور شروع به کار می‌کند، یک لحظه قبل از اینکه دو سطح فلزی توسط نوار روغنی از هم جدا شوند به نام وضعیت مرزی وجود دارد، وقتی میل‌لنگ در حال چرخش است، اما بین سطوح یاتاقان تماس فلز با فلز وجود دارد.
اینجاست که بیش‌ترین مقدار فرسایش رخ می‌دهد. استفاده از سامانه خاموش-روشن به این معنی است که شاید وضعیت مرزی (و برخورد فلز به فلز) در طول عمر موتور بیش از ۵۰۰ هزار بار رخ دهد و یاتاقان‌های معمولی مدت‌ها قبل از آن فرسوده خواهند شد.
دو چیز از این اتفاق جلوگیری می‌کند. اولی این است که تولیدکنندگان یاتاقان در حال توسعه یاتاقان‌های جدید با خواص خودروغن‌کاری بهتر برای مقاومت در برابر فرسایش هستند.
فدرال موگول ماده جدیدی به نام آیروکس را با پوشش پلیمری حاوی ذرات اکسید آهن (زنگ آهن) توسعه داده که در شکل میکروسکوپی بسیار لغزنده است.
در واقع، آن‌قدر لغزنده است که ضریب اصطکاک یک یاتاقان آیروکس ۵۰ درصد کمتر از یک یاتاقان آلومینیومی معمولی است و به راحتی می‌تواند تا پایان عمر یک موتور مجهز به سامانه خاموش-روشن دوام بیاورد.
روغن‌های کم‌اصطکاک به طولانی شدن عمر موتور کمک می‌کنند
دومین روش، پیشرفت در تولید روغن‌های روان‌کاری است. روغن یک موتور مدرن حاوی یک بسته افزودنی شامل یک ترکیب شیمیایی پیچیده است. مارتین مان رئیس فنی شرکت بریتانیایی میلرز اویلز می‌گوید که فرمول این بسته‌ها بسیار حیاتی است:
ما اصطکاک را با روغن‌های خود کاهش داده و دوام نوار روغنی را افزایش داده‌ایم و به نظر ما این در آینده سامانه خاموش-روشن تاثیر زیادی دارد.
میلرز در سال ۲۰۰۶ در آزمایشگاه‌های خودش شروع به پژوهش درباره روغن کم‌اصطکاک کرد. مان گفته:
ما یک فرمول به دست آوردیم، آن را در آزمایش اصطکاک تست کردیم و متوجه شدیم که می‌توانیم اصطکاک لغزشی بین اجزای معمولی مثل پیستون‌ها را تا ۵۰ درصد کاهش دهیم.
به طور کلی، این کار گرما، اتلاف انرژی، مصرف سوخت و فرسایش را کاهش می‌دهد، اما نانو تکنولوژی سه‌تایی جدید میلرز، به نام نانودرایو از این هم فراتر می‌رود. ذرات نانویی کوچک مثل بلبرینگ‌های میکروسکوپی با فشار زیاد تراشیده می‌شوند، و لایه‌های پلیمری به سطوح موتور می‌چسبند.
تاکنون، این فناوری تنها در روغن موتورهای مسابقه‌ای پیشرفته میلرز مورداستفاده قرار گرفته، اما می‌تواند در سامانه خاموش-روشن، حین هربار روشن شدن مجدد موتور، فرسایش را در زمانی که بیش از همیشه رخ می‌دهد کاهش دهد.
ترافیک با استفاده از فناوری یاتاقان و روغن‌کاری کم‌اصطکاک، خطر بالقوه برای طول عمر موتور توسط سامانه‌های خاموش-روشن در تئوری از بین می‌رود. اما فناوری کنونی هنوز نسبتا جدید است و مشخص نیست آیا هر تولیدکننده از آن به درستی استفاده می‌کند یا خیر.
آیا سامانه خاموش-روشن به ذخیره سوخت کمک می‌کند؟
بله - در شرایطی که خودرو ساکن است و موتور درجا کار می‌کند، مثل ترافیک سنگین و یا انتظار برای سبز شدن چراغ‌های راهنمایی، مقدار سوختی که حین ساکن بودن توسط موتور مصرف می‌شود ذخیره خواهد شد.
اینکه چه مقدار سوخت ذخیره می‌شود مشخص نیست و تقریبا به نوع استفاده از سیستم بستگی دارد. بدیهی است که زمان سکون بیشتر به معنای ذخیره سوخت بیشتر است. همچنین موقعیت‌هایی وجود دارند که سامانه خاموش-روشن عمل نمی‌کند، مثلا وقتی موتور سرد باشد، احتمال کمتری وجود دارد تا این سیستم وارد عمل شود. همچنین ممکن است در صورتی که شارژ باتری کمتر از مقدار مشخصی باشد، این سیستم موتور را خاموش نکند.
سامانه خاموش-روشن همچنین برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در مناطق شهری طراحی شده است، جایی که ترافیک سنگین و طولانی‌تر است. بنابراین با وجود مزیت کاهش مصرف سوخت خودروها، مزایای این سیستم فقط به صرفه‌جویی در هزینه محدود نمی‌شوند.
