چرا موتور‌های دیزلی از سواری‌ها رفتند، اما در خودرو‌های سنگین ماندند؟

به گزارش خبرنگار خودرو تابناک؛وقتی رودولف دیزل در اواخر قرن نوزدهم ایده موتور احتراق تراکمی خود را توسعه داد، هدفش ساخت موتوری بود که بتواند انرژی سوخت را با بازده بالاتری به کار مفید تبدیل کند. موتور دیزل برخلاف موتور بنزینی برای ایجاد احتراق به شمع متکی نیست و هوا را آن‌قدر فشرده می‌کند که دمای آن برای احتراق سوخت تزریق‌شده کافی باشد. همین تفاوت فنی از همان ابتدا یک مزیت مهم ایجاد کرد؛ موتور دیزل می‌توانست در بسیاری از شرایط، انرژی بیشتری از هر لیتر سوخت استخراج کند و همین ویژگی بعد‌ها آن را به گزینه‌ای بسیار مهم برای کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، کشتی‌ها، ماشین‌آلات صنعتی و در مقطعی طولانی، خودرو‌های سواری تبدیل کرد.

 

با این حال، موتور دیزل در ابتدا برای خودرو‌های سواری انتخاب بدیهی نبود. موتور‌های اولیه بزرگ، سنگین، پرصدا و نسبتاً خشن بودند و راه‌اندازی آنها نیز به‌خصوص در هوای سرد دردسر‌های بیشتری داشت. این ویژگی‌ها برای کامیون یا ماشین‌آلاتی که قرار بود ساعت‌ها تحت بار سنگین کار کنند چندان مسئله بزرگی نبود، اما مشتری خودروی سواری راحتی، صدای کم و واکنش نرم موتور را هم می‌خواست؛ بنابراین سال‌ها طول کشید تا فناوری دیزل آن‌قدر پیشرفت کند که بتواند وارد بازار خودرو‌های شخصی شود.

 

ورود دیزل به خودرو‌های سواری به‌تدریج اتفاق افتاد و خودروسازان اروپایی نقش مهمی در آن داشتند. مرسدس‌بنز یکی از پیشگامان استفاده از موتور دیزل در خودرو‌های سواری بود و از دهه‌های میانی قرن بیستم مدل‌های دیزلی خود را توسعه داد. موتور‌های دیزلی آن دوران شاید از نظر صدای کارکرد و شتاب با نمونه‌های بنزینی قابل مقایسه نبودند، اما یک مزیت بسیار مهم داشتند؛ مصرف سوخت پایین‌تر.

 

در دوره‌ای که قیمت سوخت برای مشتری اهمیت زیادی داشت، این مزیت می‌توانست تمام معایب دیگر را تحت‌الشعاع قرار دهد. خودرو‌های دیزلی مخصوصاً برای رانندگانی که مسافت‌های طولانی طی می‌کردند، جذاب بودند. مصرف کمتر به معنای توقف کمتر در جایگاه سوخت و هزینه پایین‌تر در کیلومتر‌های بالا بود. به همین دلیل دیزل در اروپا به‌تدریج از یک فناوری خاص به یک گزینه جدی در بازار خودرو‌های سواری تبدیل شد.

 

اما داستان اصلی دیزل در اروپا چند دهه بعد آغاز شد. در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، فناوری تزریق سوخت پیشرفت کرد و سیستم‌های کنترل الکترونیکی وارد موتور‌های دیزلی شدند. سپس توربوشارژر و سیستم‌های تزریق مستقیم فشاربالا، چهره موتور دیزل را تغییر دادند. موتور‌های جدید دیگر آن پیشرانه‌های کند و پرصدای گذشته نبودند. گشتاور بالا در دور موتور پایین، مصرف مناسب و عملکرد قابل قبول باعث شد دیزل به گزینه‌ای بسیار جذاب تبدیل شود.

 

Volkswagen Group یکی از مجموعه‌هایی بود که در توسعه و گسترش موتور‌های دیزلی سواری نقش بسیار مهمی داشت. موتور‌های TDI این گروه به تدریج در مدل‌های مختلف فولکس‌واگن، آئودی، اشکودا و سئات مورد استفاده قرار گرفتند و عبارت TDI برای بسیاری از مشتریان اروپایی با ترکیبی از مصرف پایین و گشتاور بالا گره خورد.

 

در همان زمان، دولت‌ها نیز از کاهش مصرف سوخت استقبال می‌کردند. کاهش مصرف سوخت به معنای کاهش مصرف انرژی و در نگاه اول کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن به ازای هر کیلومتر بود. همین موضوع باعث شد در بعضی بازار‌های اروپایی، سیاست‌های مالیاتی و مقرراتی به شکلی باشند که استفاده از خودرو‌های دیزلی را برای مصرف‌کننده جذاب‌تر کنند.

 

خودرو‌های خانوادگی، سدان‌ها، هاچ‌بک‌ها و حتی برخی خودرو‌های لوکس با موتور دیزل عرضه شدند. مشتری می‌توانست یک خودروی خانوادگی نسبتاً قدرتمند داشته باشد که در بزرگراه مصرف سوخت پایینی ارائه می‌داد و گشتاور بالای آن نیز برای سبقت گرفتن و حرکت در مسیر‌های طولانی مفید بود.

 

 

موتور دیزل به دلیل فرآیند احتراق خود، با آلاینده‌هایی مانند اکسید‌های نیتروژن و ذرات معلق چالش‌های خاصی دارد. موتور‌های جدید برای کاهش این آلاینده‌ها به سامانه‌های پیچیده‌تری نیاز پیدا کردند؛ فیلتر ذرات دیزل یا DPF، سیستم بازچرخانی گاز‌های خروجی یا EGR و در بسیاری از موتور‌های جدید سامانه‌های کاهش کاتالیستی انتخابی یا SCR که با مایع AdBlue کار می‌کنند، به تدریج به بخشی از معماری موتور‌های دیزلی تبدیل شدند.

 

این سیستم‌ها توانستند میزان آلایندگی را به شکل قابل توجهی کاهش دهند، اما در مقابل هزینه و پیچیدگی موتور را افزایش دادند. دیگر موتور دیزل یک پیشرانه ساده و کم‌هزینه نبود که فقط به دلیل مصرف سوخت پایین انتخاب شود. تجهیزات کنترل آلایندگی، حسگرها، انژکتورها، توربوشارژر و سیستم‌های مدیریت موتور همگی باید با دقت بسیار بالایی کار می‌کردند.

 

مشکل زمانی جدی‌تر شد که رسوایی Dieselgate در سال ۲۰۱۵ آشکار شد. مشخص شد گروه فولکس‌واگن در برخی خودرو‌های دیزلی از نرم‌افزاری استفاده کرده بود که تشخیص شرایط آزمایش آلایندگی را انجام می‌داد و رفتار موتور را در شرایط تست تغییر می‌داد. این پرونده اعتماد عمومی به فناوری دیزل را به شدت تحت تأثیر قرار داد و باعث شد توجه رسانه‌ها، دولت‌ها و نهاد‌های نظارتی به آلایندگی واقعی خودرو‌های دیزلی بیشتر شود.

 

بعد از آن، بسیاری از شهر‌های اروپایی محدودیت‌های بیشتری برای خودرو‌های دیزلی قدیمی در نظر گرفتند و خودروسازان نیز سرمایه‌گذاری خود را به سمت فناوری‌های هیبریدی و برقی افزایش دادند. دیزل همچنان می‌توانست از نظر مصرف سوخت عملکرد بسیار خوبی داشته باشد، اما هزینه رسیدن به استاندارد‌های جدید آلایندگی بالاتر می‌رفت و همزمان فناوری‌های جایگزین در حال پیشرفت بودند.

 

موتور‌های بنزینی نیز در همین دوره تغییر کردند. توربوشارژر، تزریق مستقیم، زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها و مدیریت الکترونیکی دقیق باعث شدند موتور‌های بنزینی کوچک‌تر بتوانند قدرت و گشتاور بیشتری تولید کنند. فاصله مصرف سوخت میان بنزین و دیزل نیز در بسیاری از خودرو‌ها کمتر شد و مشتری دیگر مانند گذشته مجبور نبود برای رسیدن به مصرف پایین‌تر حتماً سراغ دیزل برود.

 

از طرف دیگر، هیبرید‌ها وارد میدان شدند. یک خودروی هیبریدی می‌توانست در شرایط شهری موتور بنزینی را در نقاط بهینه‌تری از سیکل کاری نگه دارد و هنگام کاهش سرعت بخشی از انرژی را بازیابی کند. این فناوری به خودروسازان اجازه می‌داد بدون تحمل برخی پیچیدگی‌های آلایندگی دیزل، مصرف سوخت را کاهش دهند.

 

بعد از آن خودرو‌های تمام‌برقی آمدند و مسئله را از ریشه تغییر دادند. موتور الکتریکی احتراق ندارد، اگزوز ندارد و در محل استفاده آلایندگی مستقیم تولید نمی‌کند. از نظر گشتاور نیز می‌تواند از دور بسیار پایین عملکرد قدرتمندی ارائه دهد؛ بنابراین یکی از مهم‌ترین نقاط قوت دیزل یعنی گشتاور بالا، دیگر ویژگی منحصر به فردی نبود.

 

همین تحول باعث شد موتور دیزل در خودرو‌های سواری به تدریج جایگاه خود را از دست بدهد. برخی خودروسازان اروپایی همچنان مدل‌های دیزلی تولید کردند و هنوز هم در بعضی بخش‌ها این موتور‌ها کاربرد دارند، اما سهم آنها نسبت به گذشته کاهش پیدا کرده است.

 

دیزل هنوز برای خودرو‌های سنگین یکی از مهم‌ترین فناوری‌های پیشرانه جهان است. دلیل این موضوع تفاوت اساسی مأموریت کامیون با خودروی سواری است. یک کامیون سنگین ممکن است صد‌ها کیلومتر را با بار بسیار زیاد طی کند و در چنین شرایطی مصرف انرژی اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد. موتور دیزل به دلیل بازده بالا و توانایی تولید گشتاور زیاد در دور‌های پایین، هنوز گزینه‌ای بسیار مناسب برای این مأموریت است.

 

در یک کامیون، وزن موتور و پیچیدگی بیشتر سیستم آلایندگی نسبت به توانایی حمل بار و هزینه سوخت اهمیت متفاوتی دارد. اگر یک کامیون بتواند در یک سفر طولانی مقدار زیادی سوخت صرفه‌جویی کند، این اختلاف در طول عمر خودرو به هزینه‌ای بسیار بزرگ تبدیل می‌شود؛ بنابراین اپراتور ناوگان حاضر است برای فناوری‌های پیشرفته موتور و سیستم کنترل آلایندگی هزینه کند، اگر مصرف سوخت و قابلیت اطمینان در سطح مناسبی باقی بماند.

 

دیزل در کشتی‌ها و ماشین‌آلات صنعتی نیز وضعیت مشابهی دارد. موتور‌های دیزلی بزرگ به دلیل بازده مناسب و قابلیت کار مداوم، همچنان در بخش‌های مختلف صنعت استفاده می‌شوند. حتی در دوره‌ای که خودرو‌های سواری به سرعت به سمت برق می‌روند، بخش حمل‌ونقل سنگین هنوز با چالش‌های متفاوتی روبه‌رو است.

 

باتری بزرگ‌ترین مسئله است. یک خودروی سواری برقی را می‌توان با یک باتری نسبتاً بزرگ به برد قابل قبول رساند، اما اگر همین منطق را برای یک کامیون سنگین در مسیر‌های طولانی اجرا کنیم، وزن و حجم باتری به شکل چشمگیری افزایش پیدا می‌کند. این مسئله می‌تواند بخشی از ظرفیت حمل بار را از بین ببرد و زمان شارژ نیز به یک عامل مهم عملیاتی تبدیل شود.

 

البته این به معنای پیروزی قطعی دیزل در حمل‌ونقل سنگین نیست. کامیون‌های برقی در حال توسعه هستند و فناوری باتری، شارژ سریع و مدیریت انرژی نیز به سرعت پیشرفت می‌کند. هیدروژن نیز به عنوان یکی از گزینه‌های بالقوه برای حمل‌ونقل سنگین مطرح شده است. اما مسیر گذار در این بخش احتمالاً بسیار متفاوت از خودرو‌های سواری خواهد بود.

 

در واقع صنعت خودرو به دو مسیر جداگانه تقسیم شده است. در خودرو‌های سواری، وزن کمتر، استفاده روزمره، شارژ خانگی و نیاز انرژی پایین‌تر باعث شده برقی‌سازی سریع‌تر پیش برود. در خودرو‌های سنگین، برد طولانی، بار زیاد، زمان توقف کم و زیرساخت انرژی، معادله را پیچیده‌تر کرده است.

 

 

 

موتور دیزل قربانی شکست فنی نشد. اتفاقاً از نظر مهندسی یکی از موفق‌ترین موتور‌های احتراق داخلی تاریخ است. بازده بالا، گشتاور زیاد، دوام مناسب و توانایی کار در شرایط سخت باعث شده این موتور بیش از یک قرن در بخش‌های مختلف صنعت باقی بماند. چیزی که جایگاه آن را در خودرو‌های سواری تغییر داد، ترکیبی از قوانین آلایندگی، پیچیده‌تر شدن سیستم‌های کنترل آلایندگی، پیشرفت موتور‌های بنزینی، ظهور هیبرید‌ها و سپس رشد سریع خودرو‌های برقی بود.

 

دیزل زمانی پاسخ مناسبی به مسئله مصرف سوخت بود، اما صنعت خودرو امروز مسئله دیگری را دنبال می‌کند؛ کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و حذف آلایندگی مستقیم خودرو. وقتی معیار اصلی تغییر می‌کند، حتی یک فناوری بسیار موفق نیز ممکن است به تدریج جایگاه خود را از دست بدهد.

 

با این حال، داستان دیزل هنوز تمام نشده است. در کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، ماشین‌آلات سنگین و بسیاری از کاربرد‌های صنعتی، این موتور همچنان یک گزینه جدی است و احتمالاً تا زمانی که فناوری‌های جایگزین بتوانند ترکیب مناسبی از برد، ظرفیت حمل، سرعت سوخت‌گیری یا شارژ و هزینه عملیاتی ارائه دهند، حضور خود را حفظ خواهد کرد.

 

شاید آینده موتور دیزل نه حذف کامل، بلکه کوچک‌تر شدن قلمرو آن باشد. موتور‌هایی که زمانی در قلب میلیون‌ها خودروی خانوادگی اروپایی قرار داشتند، ممکن است به تدریج از خودرو‌های شخصی کنار بروند، اما در بخش‌هایی که بازده، گشتاور و قابلیت کار مداوم اهمیت بیشتری دارند، همچنان به کار خود ادامه دهند.

 

دیزل بیش از صد سال یکی از ستون‌های اصلی صنعت حمل‌ونقل بوده است. حالا قرار نیست ناگهان ناپدید شود؛ فقط دیگر قرار نیست همه‌جا حضور داشته باشد.