استفاده از سامانهٔ جدید انتقال قدرت در خودروهای ایرانی

تقریباً در بیشتر خودروها، حتی نوع اتوماتیک، اصول بر درگیر شدن تعدادی دنده با قطرهای مختلف برای به‌دست آمدن دورها و بارهای مختلف است، تنها فرق در خودروهای دنده دستی و اتوماتیک، تعویض دنده به‌صورت اتوماتیک و مکانیزم قرارگیری دنده‌ها و اضافه شدن یک سیستم هیدرولیکی برای تعویض دنده در خودروهای اتوماتیک است، البته نبود کلاچ در سیستم اتوماتیک و بعضاً استفادۀ خودرو از سیستم سنسور ترونیک از دیگر موارد جدید در جعبه‌دندهٔ خودروهای جدید است؛ ولی شاید جالب‌ترین سیستم انتقال قدرت که بنابر اتفاق، نخستین سامانهٔ انتقال قدرت نیز به‌شمار می‌رود استفاده از تسمه و دوچرخ پولی برای انتقال قدرت است. این سیستم پس از گذشت ۵۰ سال اواخر دههٔ ۹۰ دوباره متولد شد؛ جعبه‌دنده‌ای وجود ندارد. این سیستم تا حدود ۱۰ درصد مصرف سوخت را کاهش می‌دهد و شرکت سایپا مدت ۳ سال است که بر روی آن مطالعاتی انجام داده است و در ماه‌های اخیر، در حال مذاکره با چند شرکت اروپائی از جمله ZF آلمان است. مدیران سایپا امیدوار هستند با استفاده از این سیستم، ۱۰ درصد مصرف سوخت پراید را کاهش دهند تا این خودرو بتواند استانداردهای مصرف سوخت خودرو در سال ۸۶ را داشته باشد.
بررسی سامانهٔ انتقال قدرت CVT
دستگاه انتقال قدرت CVT به معنای انتقال نیرو است که به‌صورت دور متغیر و پیوسته و همچنین خودکار کار می‌کند. این سامانه برخلاف انواع متداول جعبه‌دنده که با نسبت‌های ثابت، قدرت را منتقل می‌سازد، به‌صورت نامحدود و پیوسته این کار را انجام می‌دهد، این اختلاف از آنجا ناشی می‌شود که در جعبه‌دنده‌های اتوماتیک معمولی و همین‌طور گیربکس‌های دستی، انتقال قدرت از طریق درگیر شدن چرخ‌‌دنده‌هائی با نسبت ثابت انجام می‌گیرد، در حالی که در سیستم CVT این کار به‌وسیلهٔ ارتباط دوپولی که قابلیت تغییر دادن قطرهای خود را دارند با یک تسمه صورت می‌گیرد. این سیستم از چه زمانی متولد شد این سیستم در ماشین‌های تراش، کاربرد وسیعی داشت تا آنکه در سال ۱۹۵۰ شرکت هلندی داف، خودروئی با موتوری هواخنک که قدرت چندانی تولید نمی‌کرد، طراحی کرد. در سال ۱۹۵۸ طراحی هلندی نسل جدید سیستم انتقال قدرت را در خودروها استفاده کردند تا تعجب کارشناسان خودروی جهان را به سوی خود جلب کنند؛ آنها جعبه‌دنده‌ای بدون دنده درست کرده بودند که نام آن را نیز Va riomatic نهاده بودند. نخستین خودروئی که از این جعبه‌دنده سود برد، داف ۳۰ بود که دارای موتور کم‌قدرت ۶۰۰ سی‌سی دو سیلندر هواخنک بود. در سال ۱۹۷۲ ولوو، شرکت دافرا خریداری کرد و از همان سال، استفاده از این نوع جعبه‌دنده‌ها را در دستور کار خود قرار داد؛ تا کنون سوبارو هوندا تمایل خود را به این سیستم نشان داده‌اند و درسال ۲۰۰۰، آئودی خودروی موفق A۴ را با این سامانه وارد بازار کرد و نیسان نیز در نیسان مورائو، جدیدترین محصول خود را با این سیستم به بازارمعرفی کرده است، مدرن‌ترین خودرو سال ۲۰۰۳ جهان تویوتا پریوس نیز از این جعبه‌دنده بهره می‌گیرد.
کارکرد جعبه‌دنده بدون دنده
گیربکس CVT از دوپولی و یک تسمه که بین این دوپولی قرار گرفته، تشکیل شده است؛ محور مرکزی پولی اول به موتور و محور پولی دوم به دیفرانسیل متصل است؛ هر کدام از این پولی‌ها در حقیقت دو نیم پولی هستند که یکی ثابت و دیگری متحرک است؛ نیم پولی متحرک به‌وسیلهٔ یک جک هیدرولیک، قابلیت نزدیک شدن و دور شدن از نیم پولی ثابت را دارد، با توجه به اینکه هر کدام از این پولی‌ها، یک مخروط ناقص را تشکیل می‌دهند؛ نزدیک شدن دو نیم پولی به یکدیگر به معنی افزایش قطر پولی است. مشخص است که این کا در دوپولی، عکس یکدیگر انجام می‌شود یعنی قطر پولی محرک، افزایش می‌یابد و پولی دوم با کاهش قطر روبه‌رو خواهد بود. این عمل، باعث می‌شود ضریب تبدیل جعبه‌دنده در محدودهٔ وسیعی به‌صورت پیوسته تغییر کند، بنابراین دور و قدرت به‌صورت اتوماتیک دقیقاً باید آن چیزی باشد که لازم است. بنابراین مصرف سوخت کاهش و قدرت بهینه می‌شود، حرکت جک‌های هیدرولیک به فرمان واحد نظارت الکترونیک موتور ECU و براساس تابعیت از دور موتور و وضعیت دریچهٔ گاز صورت می‌گیرد، تسمه‌ای که وظیفهٔ انتقال قدرت را به‌عهده دارد از الیاف فلزی بافته شده است. برای برقرار کردن ارتباط جعبه‌دندهٔ CVT با موتور در سامانه‌های استاندارد، یک کلاچ شتاب‌دهنده الکترومغناطیسی برروی پولی محرک نصب شده است. در برخی از این سامانه‌ها، نظیر نمونه‌ای که فیات بر روی خودروی پونتو خود نصب کرده و با نام تجاری Speed Geav به بازار می‌فرستد، در نسبت‌های خاصی از قطر پولی‌ها، قفل‌هائی نصب شده که در صورت تمایل راننده، می‌توان نسبت‌ها را به‌صورت دستی تغییر داد تا لذت با جعبه‌دندهٔ دستی نیز تجربه شود. کنترل فشار جک‌های هیدرولیک در این نوع جعبه‌دنده کار بسیار حساس و دقیقی است. با توجه به این نکته که فشار جک‌ها از طریق دیوارهای پولی‌ها مستقیماً به تسمه وارد می‌شود، کنترل دقیق فشار ضروری است، برای انجام دقیق این عمل، رگلاتورهائی در مسیر روغن هر دو جک قرار داده می‌شود که فشار را به اندازهٔ موردنظر، تنظیم می‌کند؛ تأمین فشار اولیه را تلمبهٔ روغنی برعهده دارد که باید با بهترین عملکرد کار کند که حداکثر قدرت را از موتور احتراقی بکاهد. در گذشته، به‌دلیل مشکل تسمه و پاره شدن این طرح با اقبال مواجه نبود و تا اواخر دههٔ ۹۰ این سیستم به خواب زمستانی فرو رفته بود؛ اما مهندسان با استفاده از تسمهٔ فلزی بر این مشکل فائق شدند. جالب است که هم‌اکنون موتور نیسان مورانو با قدرت ۲۴۵ اسب بخار از این سیستم انتقال قدرت بهره می‌گیرد؛ در حالی که اگر به‌جای تسمهٔ فلزی، تسمهٔ لاستیک به‌کار ببریم پس از چند دقیقه، تسمه پاره می‌شود. در سیستم CVT برای کنترل سامانه، احتیاج به سه نوع کنترل آن هم از نوع الکترونیکی است که این سه مورد شامل کنترل ضریب دنده، کنترل شتاب و کنترل فشار جانبی است.
کنترل ضریب دنده
با دریافت اطلاعاتی از سرعت خودرو، وضعیت دریچهٔ گاز و دور آرام موتور از مرکز کنترل الکترونیکی خودرو به‌وسیلهٔ سنسورهای مختلف نسبت به باز و بسته شدن پولی‌ها به‌وسیلهٔ چهار سوپاپ کنترل می‌شود؛ این وضعیت به‌صورت دستی نیز قابل تنظیم است.
کنترل شتاب
در صورتی‌که ECU متوجه شتاب‌گیری خودرو شود، به‌وسیلهٔ یک کلاچ شتاب‌گیرنده، میزان لغزش تسمهٔ روی پولی‌ها را کنترل می‌کند. همین حالت در صورتی‌که ترمز گرفته شود و خودرو شتاب منفی داشته باشد، نیز فعال می‌شود.
کنترل فشار جانبی
برای اینکه جک‌های هیدرولیکی، فشار بیش از فشار موردنیاز را به پولی‌ها وارد نکنند و باعث آسیب‌ رسیدن به تسمه و سازوکارهای متحرک نشوند، مدار روغنی به‌صورت الکترونیکی و به‌وسیلهٔ چند سنسور از طرف ECU کنترل می‌شود، این موضوع نه تنها اصطکاک بین تسمه و پولی را کم می‌کند بلکه از مصرف شدن قدرت بیش از نیاز توسط جک‌ها جلوگیری می‌کند.
مزایای سیستم CVT
مهمترین مزیت این جعبه‌دنده، کاهش مصرف سوخت خودرو به میزان قابل توجه است، موتور با استفاده از این جعبه‌دنده، در محدودهٔ بهینهٔ قدرت کار می‌کند که این موضوع باعث می‌شود ۸ درصد مصرف سوخت کاهش یابد و بازده موتور نیز با استفاده از این سیستم، افزایش یابد. یکی دیگر از مزایای این سیستم شتاب‌گیری نرم و مطلوب خودرو است، در صورتی‌که در اکثر خودروها، با جابه‌جا شدن دنده، تکان‌هائی به خود وارد می‌شود، از طرفی به‌دلیل اینکه موتور دچار تغییرات ناگهانی نمی‌شود و زمان هدر رفتن کلاچ‌گیری وجود ندارد؛ شتاب خودرو مجهز به این جعبه‌دنده نیز بهتر صورت می‌گیرد.
در سال‌های اخیر، بر تعداد کمپانی‌هائی که از این سیستم بهره می‌گیرند، افزوده می‌شود؛ اما با توجه به سیستم سنتی تعویض دنده و عادت مردم، بسیاری از مشتریان تمایل به استفاده از این سیستم را ندارند و باید گفت تعمیر این جعبه دنده برخلاف ظاهر ساده آن به‌دلیل نقش کنترل‌های الکترونیکی و مدارهای هیدرولیکی، چندان هم ساده نیست.

منبع : خانواده سبز