پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

بررسی موتور ۱JZ از شرکت تویوتا

یکی از معروف ترین، پربازده ترین و پرکاربردترین موتورهای تویوتا در دهه ۹۰ میلادی، موتور ۱JZ از سری JZهاست. حجم این موتور برابر با ۲۴۹۲ سی سی است و نسبت تراکم هایی بین ۸٫۵ تا ۱۱ را پذیراست. این موتور به صورت خطی و مخصوص خودروهای دیفرانسیل عقب طراحی شد.

در مجموع سری JZ طوری طراحی شده که در مقابل تغییرات فنی بسیار انعطاف پذیر است و می تواند ارتقا یابد، همین عامل سبب محبوبیت این سری در بین موتورهای تویوتا شده است. همچنین این سری در دنیا نیز بسیار مشهور است.

موتور پایه ۱JZ-GE (۱۹۹۰-۲۰۰۷)

اولین نسل از موتور ۱JZ در سال ۱۹۹۰ تولید شد و در نوع تنفس طبیعی (Natural Aspirated) نسبت تراکمی برابر با ۱۰ داشت. این موتور توانی حدود ۱۸۰ اسب بخار در دور ۶۰۰۰RPM و گشتاوری برابر با ۲۳۵N.m در دور ۴۸۰۰RPM را در حالت فابریک به دست می داد. موتور ۱۸۰ اسب بخاری تا سال ۱۹۹۶ تولید شد تا این که در همین سال، با توجه به پتانسیل بالای موتور، مهندسان توانستند با ایجاد تغییراتی، توان آن را به ۲۰۰ اسب بخار و گشتاور آن را ۲۵۱N.m برسانند. مهندسان با افزودن زمان بندی متغیر سوپاپ ها (VVT-i)، تغییر در طول شاتون و تقویت سرسیلندر، توانستند موتور ۱JZ را ارتقا دهند. در پی این تغییرات نسبت تراکم موتور به عدد ۱۰٫۵ رسید و کوئل سه‌جرقه ای جایگزین کوئل قبلی شد. موتور ۱JZ تنفس طبیعی فقط برای خودروهای گیربکس اتوماتیک به کار برده می شد.

موتور توربوشارژ شده ۱JZ-GTE (۱۹۹۰-۲۰۰۷)

از سال ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۶ این موتور توسط دو توربوشارژر (Twin-CT12ATurbochargers)، که به صورت موازی بسته شده بودند (parallel arrange)، تغذیه می شد. فشار بوست حاصله از این پرخورانی حدود ۱۰psi بود و به همین علت از شاتون های تقویت شده برای تحمل فشار بالای درون سیلندر استفاده شد (بسته شدن توربوها به صورت موازی افزایش دبی را به همراه دارد که موجب می شود هوای بیش تری به موتور تحویل داده شود و در پی آن سوخت بیش تری نسبت به حالت تک توربو تزریق شود، بنابراین قدرت بیش تری حاصل می شود).

از سویی، تویوتا برای تحمل فشار بالای ناشی از پرخورانی در بالای پیستون، از سرسیلندرهای طراحی شده توسط شرکت «یاماها» (YAMAHA) بهره برد و برای این که زمان و مقدار تنفس بیش تر شود، از میل بادامک هایی (camshaft)، که لیفت و زمان گشایش بیش تری داشتند، استفاده کرد. نسبت تراکم در نسخه پرخوران شده اولیه، به دلیل فشار بالای درون سیلندر، به ۸٫۵ رسید.

این موتور با توان ۲۸۰ اسب بخار در دور ۶۲۰۰RPM و گشتاور ۳۶۳N.m در دور ۴۸۰۰RPM به بازار ارائه شد. مشکل عمده و اساسی این موتور نفوذ بخار روغن (Blow-By) به درون منیفولد هوا (intake manifold) و نشستن بر درزبندها یا کاسه نمدهای (seal) توربو بود. بخارات روغن، به علت وجود مشکل در میل سوپاپ به کاربرده شده، وارد مجاری ورود و خروج به سیلندر می شد و این مشکلات را به وجود می آورد.

در سال ۱۹۹۶ بخش طراحی BEAMS تویوتا با جایگزین کردن یک توربوشارژر به جای دو توربوشارژر و ایجاد تغییراتی دیگر نظیر استفاده از مخزن آب (water-jacket) بازطراحی شده برای خنک سازی بهتر سیلندر و استفاده از تیتانیوم نیترید به عنوان روکش شیم ها (shim) برای کاهش اصطکاک بادامک ها، توانست بازده موتور را افزایش دهد.

به کارگیری یک توربوشارژر (CT15B) همراه با کوچک تر کردن مجرای خروج گازهای حاصل از احتراق (exhaust) یا سوپاپ خروجی همراه بود. کوچک تر کردن سوپاپ خروجی موجب می شود مجرای خروجی مانند نازل (nozzle) عمل کند و با کاستن از فشار گازهای خروجی به سرعتِ آن ها اضافه کند. به این ترتیب، گازها با سرعت بیش تری خارج می شوند و پره توربو نیز متناسب با آن سریع تر می چرخد. اهمیت این کوچک سازی در دورهای پایین موتور (low RPM) مشخص می شود، زیرا در دورهای پایین، گازهای خروجی سرعت لازم را برای چرخاندن پره های توربو، به میزانی که توربو بازدهی مناسب داشته باشد، ندارند. به همین دلیل با کوچک سازی سوپاپ خروجی به سرعت گازهای خروجی افزوده می شود و در دورهای پایین نیز شاهد عملکرد خوبی از توربو هستیم و تأخیر در عملکرد توربو (Turbo lag) کم تر می شود. با انجام تمام این تغییرات، نسبت تراکم به عدد ۹ می رسد و توان بدون تغییر باقی می ماند (۲۸۰hp)، اما از همه مهم تر، گشتاور ماکسیمم نه تنها به ۳۷۸N.m
می رسد، بلکه در دور ۲۴۰۰RPM به این گشتاور می رسیم و بازده سوخت نیز ۱۰% کاهش می یابد.

موتور ۱JZ با تزریق سوخت مستقیم ۱JZ-FSE D4 (۲۰۰۰-۲۰۰۷)

در سال ۲۰۰۰ تویوتا تصمیم گرفت برای کاهش آلایندگی های موتور و کاهش مصرف سوخت، سیستم تزریق سوخت موتور ۱JZ را از تزریق چندنقطه ای (MPI) به تزریق مستقیم (GDI) تغییر دهد. با این تغییر، توان و گشتاور موتور نسبت به موتور پایه ای، که سال ۱۹۹۶ عرضه شد، تغییری نکرد، فقط نسبت تراکم کمی بیش تر شد و به ۱۱ رسید.

تغییر در سیستم تزریق با تغییر در طراحی سرسیلندر همراه بود تا هم انژکتور سوخت در سرسیلندر جاگذاری شود و هم با تغییر در مجرای ورود هوا، مخلوط رقیق تری برای احتراق در دست باشد. در پی این تغییرات نسبت هوا به سوخت از ۲۰ به ۴۰ رسید و مصرف سوخت نیز ۲۰% کاهش یافت. از این موتور برای خودروهای گیربکس اتوماتیک استفاده می شد.

در کل باید گفته شود این موتور در دنیا بسیار مشهور و محبوب است، زیرا با پتانسیل بالای خود، که علت اصلی آن تعداد سیلندر و سوپاپ و حجم مناسب آن است، این آزادی عمل را به تیونرها (Tuner) می دهد تا بتوانند آن را ارتقا دهند و بازده خوبی دریافت کنند.

محمد جبارزاده شیاده
پایگاه خبری اسب بخار