عائلة محركات جنرال موتورز V6 الجديدة

التعددية التقنية التسويقية
لتحرير التكنولوجيا من النفاسة

30/04/2004

بما ان التكنولوجيا ليست عموماً أكثر من مجموعة وسائل مبتكرة لتحقيق غرض معيّن، يعني الأمر تلقائياً أن قيمة أي تقنية مرهونة بأهمية ما ستمثله للشخص أو الأشخاص المفترضة إفادته/ إفادتهم منها: فأحدث آلة تصوير لا تساوي في نظر شخص لا يحسن إستخدامها ولا يرى الى من سيهديها، قيمة أخرى رخيصة وكافية لإلتقاط بضع صور كل بضع سنوات.

والأمر ذاته ينطبق على تكنولوجيا السيارات والمحركات، ولو إختلف الأمر بين الصانعين. فماركات نخبوية مثل كاديلاك Cadillac أو مرسيدس-بنز Mercedes-Benz أو بي إم ف BMW أوغيرها، لا تحرص على الريادة التقنية في هذا الجانب أو ذاك، حباً بالتكنولوجيا فقط، بل لأن ليس لديها خيار آخر إذا أرادت التوجه الى زبائن مستعدين لتسديد الثمن الإضافي لقاء ما يميز سياراتهم عن الأخرى الشعبية، لا لإرتفاع ثمنها حكماً، بل لمضمون رياضي أو تجهيزي أو لذكريات مع ماركة معيّنة.

وبطبيعة الحال، تنتفي غاية الريادة التقنية النفيسة في سلّم أولويات زبون سيارة شعبية مشتراة كوسيلة نقل مجدية، وليس شغفاً بهذه التقنية أو تلك، أو للتعبير عن ذوق أو وضع إجتماعي معين؟

وهو ما يميّز خصوصاً حسابات مجموعات ضخمة مثل جنرال موتورز General Motors التي تشمل ماركاتها قسماً نخبوياً يضم كاديلاك Cadillac وساب Saab في قطاعات السيارات السياحية والشاحنات الخفيفة، وهامر Hummer في قطاع الشاحنات الخفيفة والنخبوية التوجه، وأقساماً أخرى، بورجوازية تحت النخبوية مباشرة، مثل بويك Buick، أو رياضية مثل بونتياك Pontiac أو فتية مثل ساترن Saturn، أو شعبية مثل شيفروليه Chevrolet ودايوو Daewoo وأوبل Opel، علماً بأن الأخيرة ماضية أكثر وأكثر نحو التخصصية.

لذلك تميّز جنرال موتورز في إستراتيجيتها العامة للمحركات، بين توجهات أساسية ثلاثة:

1 - محركات القيمة العالية value والموجهة الى متطلبات السيارة الشعبية المشتراة خصوصاً لتلبية حاجات نقل عقلانية، بأرخص أسعار الشراء والتأمين والصيانة وأقل خسارة ممكنة عند إعادة بيع السيارة. وتلك هي أكثر المحركات إنتاجاً، لأسباب بديهية وتعود الى توجهها الى أوسع القواعد الإستهلاكية في اي بلد في العالم.

2 - تأتي محركات "الصورة" image، حسب وصف جنرال موتورز ذاتها، للنهوض بصورة ماركة بكاملها وتشجيع مبيعات موديلاتها الأخرى الشعبية. وإن لم تمثل محركات "الصورة" أكثر من نحو واحد في المئة من إنتاج جنرال موتورز، يبقى أن دورها لا يقاس فقط بالواحد في المئة بالذات، لأن محرك كورفيت Corvette مثلاً، ولو كان موجهاً، مع الموديل، لتلبية زبون كورفيت وبعض الموديلات الأخرى الحادة الأداء لدى بعض ماركات المجموعة الأميركية، فهو يساهم أيضاً في تنشيط صورة شيفروليه لبيع الشعبي من موديلاتها، بما فيها الصغيرة والمتوسطة الحجم والمختلفة الأشكال، لمجرد إنتعاش الأخيرة من "وهج" الصورة الرياضية المشعة حول موديل مثل كورفيت.

3 - بين طرفَي القيمة العالية والصورة التسويقية، تقع الفئة الأدق، فئة المحركات المفترض بها التمتع بغنى تقني يقنع الباحث عن أحدث المواصفات التقنية في سيارة نخبوية التوجه، لكن بكلفة تبقي التسعير في هوامش تنافسية تجاه كل من العروض الألمانية واليابانية المواجهة. وتلك هي مهمة عائلة محركات جنرال موتورز الجديدة ذات الأسطوانات الست V6، والآخذة في الإنتشار لدى بعض ماركاتها دون سواها، على الأقل حتى الآن.

وتتمتع عائلة محركات جنرال موتورز الجديدة إل واي LY7، والتي بدأ برنامج تطويرها في شباط (فبراير) 1999 قبل بدء إطلاق محركاتها في بعض موديلات العام الحالي (منذ أواخر العام الماضي)، بأحدث المقومات التقنية المتوافرة في صناعة المحركات العصرية. وهي تعتمد:

1 - الألومينيوم لقالب المحرك block وغطائه cylinder head،

2 - سلسلة معدنية مع مسننات لتشغيل عمودَي كامات علويين فوق كل من صفَّي الأسطوانات DOHC، مع أربعة صمامات لكل من الأسطوانات الست V6 المتقابلة بزاوية 60° درجة،

3 - نظام توقيت متبدل بإستمرار VVT, continuously variable cam phasing لكامات تشغيل صمامات السحب والتنفيس (لا السحب فقط كما هي الحال في بعض المحركات الأخرى) حسب حاجة المحرك (تبعاً لجودة الوقود وطبيعة القيادة والحمولة والمناخ).

ويستغل نظام التوقيت المتبدل وحدة خاضعة للإدارة الإلكترونية لوظائف المحرك، وتتحكم (هيدروليكياً) بوحدة تشغيل طوري phaser من شأنها السماح بتعديل نمط دوران العجلة المسننة camshaft sprockets المركّبة في طرف كل من الأعمدة الأربعة المشغّلة للكامات، عن دوران العمود المرفقي crankshaft الذي يشغّل أساساً أعمدة الكامات بواسطة السلسلة ناقلة للحركة بينهما.

بذلك تجيز وحدة التشغيل الطوري phaser  المركبة لكل من أعمدة الكامات الأربعة، فارق دوران متبدّلاً (هامش يصل الى 50° درجة قياساً بالدورة الكاملة والبالغة طبعاً 360°، بما يشكل هامش تبديل يصل الى 13.8 في المئة من الدورة الكاملة) لتعديل  توقيت فتح صمامات سحب مزيج الهواء / الوقود inlet valves والأخرى التي تنفّس الغازات المحترقة exhaust valves، وتحقيق التفاوت النسبي بين دورتَي العمود المرفقي من جهة، وبين أعمدة الكامات من جهة أخرى.

وهي تقنية معروفة بمساهمتها في تحسين إستغلال الوقود المحروق، مع تخفيف الإستهلاك والتلويث من جهة، ومن جهة أخرى، زيادة القوة (بتغذية المحرك أكثر وأكثر بالهواء والوقود في مجالات الدوران العالية) وعزم الدوران، وخصوصاً مع إنتزاع ما لا يقل عن تسعين في المئة من أقصى عزم دوران المحرك، إبتداء من 1600 د.د. وحتى 5800 د.د. في التطبيقات الحالية.

4 - أنابيب سحب مختلفة الغزارة VIM, variable intake manifold، فيدخل الهواء الى المحرك من ممرات محدودة في مجالات الدوران المنخفضة، لتحسين عامل الشفط وتلبية عزم الدوران، قبل فتح ممرات إضافية لتغزير تدفق الهواء في مجالات الدوران المتوسطة الى العالية وتلبية حاجات المحرك المتزايدة عندها الى الهواء والبنزين. وإعتمد مهندسو عائلة المحركات الجديدة أنابيب سحب متوازية الطول لكل من شقَّي الـV، سعياً الى مزيد من النعومة الصوتية.

5 - احدث أنظمة الإدارة الإلكترونية لوظائف المحرك، وهو من إنتاج بوش، فئة موترونيك Bosch Motronic ME 9 بقدرة 32 بت 32-bit. وتشير كلمة موترونيك الى تنسيق الإشعال والبخ وفقاً لحسابات وحدة التحكم الإلكتروني ذاتها، بعدما كانت الوظيفتان مستقلتين عن بعضهما حتى إطلاق أول أنظمة موترونيك في بي إم ف BMW 732i قبل 25 عاماً.

ويتضمن نظام الإدارة الإلكترونية في عائلة محركات جنرال موتورز الجديدة المذكورة، وحدة تحكم شديدة المقاومة بفعل تصغير حجمها وزيادة قدرة تحملها للحرارة (حتى 110 درجات مئوية) وللإرتجاجات والصدمات حتى 30 "ج" (تساوي كل وحدة "ج" قوة جاذبية الأرض).

6 - إتصال إلكتروني بين دواسة الوقود ونظام البخ ETC, electronic throttle control, drive-by-wire، أي من دون السلك الميكانيكي، بحيث يصل بخ الوقود بدقة تزيد فاعلية إستغلال الطاقة من جهة، وتساهم من جهة أخرى في تخفيف التلويث والضجيج وتزيل الإرتجاجات البسيطة التي كانت تزعج القدم اليمنى بعد قيادة طويلة. 

7 - إشعال مباشر، اي من دون الموزّع التقليدي، مع ملف حث ignition coil خاص بكل شمعة إشعال، وهو عنصر يساهم في زيادة فاعلية الإشعال وفي تخفيف إستهلاك الوقود، وشمعات إشعال تصل خدمتها (حسب الإستخدام والمناخ طبعاً) الى 160 ألف كلم.

8 - تجهيز كل من الأسطوانات براصد للطقطقة الناتجة عن سوء الإشتعال (لتبديل نمط البخ والإشعال فوراً وإزالة دواعي الإشتعال المبكر عادة)، عوضاً عن راصد واحد لكل من صفَّي الأسطوانات.

9 - تصنيع أذرع التوصيل connecting rods (الناقلة للحركة من المكبس الى العمود المرفقي) من الفولاذ المفتت قبل ضغطه حرارياً sintered في مقاييس دقيقة، مع مكابس pistons مصنوعة من الألومينيوم.

10 - بخ الزيت مضغوطاً pressure-actuated piston-cooling oil jets، صعوداً في إتجاه المكابس pistons لتبريدها (فتزداد القوة نسبياً، لأن تبريد الهواء يزيد كثافته وبالتالي كمية الأوكسجين في الحجم الهوائي ذاته)، ولإطالة عمر المحرك وتخفيف الضجيج الإحتكاكي بفضل زيادة كمية الزيت المتدفقة بقوة من بخاخات الزيت الستة السفلية (من ثلاث وحدات بخ للزيت، كل منها برأسين فيزيت كل رأس أسفل مكبس الأسطوانة الواقع في مجال بخه).

وإضافة الى تمتع عائلة المحركات المتوافرة اولاً في صيغة الـ3.6 ليترات، بأحدث المقومات التقنية التي تسمح لها بإستخراج نحو 70 الى 75 حصاناً من كل ألف سنتم مكعب وخصوصاً مع مستويات عزم دوران نشطة منذ أدنى مجالات دوران المحرك (وهو المعيار الحقيقي للنجاح، لأن زيادة القوة وسرعة الدوران على حساب العزم تسيء الى التلبية في مجالات المتدنية الى المتوسطة)، يبقى ان أهدافها لا تنحصر لا بهذه التقنية أو تلك، ولا بهذه الماركة أو تلك، ولا بهذا القطاع من السيارات أو ذاك.

فمهمات عائلة المحركات الجديدة عالمية global أولاً، بمعنى إمكان إنتاجها في عدد من مصانع جنرال موتورز في العالم. وهي تنتج اليوم مثلاً في أونتاريو في كندا وفي بورت ملبورن في فيكتوريا في أستراليا (لدى هولدن Holden، فرع جنرال موتورز الأسترالي).

والمهمة الأساسية الثانية هي المعيارية modular في البعدين التسويقي والتقني.

ففي وجهها التقني، تعني معيارية technical modularity عائلة المحركات الجديدة إمكان إستغلالها في صيغ تقنية مختلفة، منها:

1 - سعات مختلفة، ومتدرجة من 2.8 الى 3.2 و3.6 ليتر، أو حتى الى 3.8 و4.0 ليتر في حال الإستعاضة عن القمصان الداخلية للاسطوانات  cylinder liners بتلبيس معدني خاص للوجه الداخلي لكل أسطوانة cylinder bore coating (فتكتسب الأسطوانة حجماً إضافياً بزوال سماكة القميص المعدنية الداخلية).

2 - تحمل قوة متدرجة، حسب الفئات، من 200 الى نحو 370 حصاناً، وعزم يتدرج ايضاً من 270 الى 475 نيوتون-متر.

3 - تقنيات تلقيم مختلفة، اي بالسحب العادي normally aspired، أو مع تقنية الشحن التوربيني turbo charging لسعتَي 2.8 أو 3.2 ليتر.

4 - البنزين petrol, gasoline أو المازوت / الديزل diesel،

1 - ملف الحث فوق شمعة الإشعال 2 - عمودا الكامات 3 - كامتان 4 - صماما سحب (الأيمن) وتنفيس (الأيسر) 5 - بخاخ بنزين غير مباشر، بمعنى بخه للوقود قبل غرفة الإحتراق، وليس إليها مباشرة، كما هي الحال مع تقنية البخ المباشر، علماً بأن عائلة المحرك الجديد قابلة للتطوير لإستغلال البخ المباشر للبنزين في صيغ أخرى في المستقبل. 6 - غرفة الإحتراق، وفوقها صمامان لسحب مزيج الهواء والبنزين وصمامان آخران لتنفيس الغازات بعد إحتراق المزيج (لا يظهر في الصورة أكثر من إثنين من الصمامات الأربعة). 7 - مكبس الأسطوانة المحاذية، ولا تبدو فوق الأسطوانة أي صمامات لتسهيل رؤية صمامَي الأسطوانة المحاذية

5 - البخ البنزيني المباشر gasoline injection (يبخ الوقود مباشرة في غرف الإحتراق) أو غير المباشر port injection (يبخ الوقود في ممر مشترك قبل وصول مزيج الهواء/ الوقود الى فتحات صمامات السحب للعبور الى غرف الإحتراق) كما هي الحال في الصيغة البنزينية الأولى التي أطلقت حتى الآن بسعة الـ3.6 ليتر.

وفي وجهها التسويقي، تعني معيارية marketing modularity، عائلة المحركات الجديدة إمكان إستغلالها في صيغ تسويقية مختلفة، منها، وحتى الآن:

1 - عروض السيدان sedan المتوسطة الكبيرة الحجم D segment, midsize sedan مثل موديل بويك لاكروس Buick LaCross الذي سيطل خريف العام الحالي في أميركا الشمالية كموديل العام 2005، أو الكبيرة الحجم E segment مثل كاديلاك سي تي إس Cadillac CTS المعروفة، أو الكبيرة العليا F segment مثل إس تي إس STS الجديدة أيضاً لخريف العام الحالي كموديل العام 2005،

2 - عروض الكروسوفر crossover مثل كاديلاك SRX وبويك رانديفو Buick Rendezvous،

3 - مع الدفع الخلفي RWD، كما هي الحال في كاديلاك سي تي إس CTS، فيركب المحرك إجمالاً في الإتجاه الطولي، أو مع الدفع الرباعي AWD (يمكن تركيبه عرضياً في الموديلات الرباعية الدفع) حسب فئات كاديلاك إس تي إس STS وإس آر إكس SRX، أو حتى مع الدفع الأمامي FWD (تركيب عرضي إجمالاً) كما هي الحال في بويك لاكروس أو الأمامي أو الرباعي حسب فئات رانديفو. لتحقيق تلك المرونة، صمم حوض زيت المحرك في أكثر من شكل، بما يسمح بدخول نصفَي المحور الأمامي عبره في الفئات الرباعية الدفع مثلاً.

4 - مع صيغة المحركات الهجينة المتوازية parallel hybrid، البنزينية - الكهربائية (أو الديزل - الكهربائية، لأوروبا مثلاً)، أي تلك التي يمكن ان يتكامل فيها عمل المحركات الوقودية والكهربائية معاً (*).

بذلك لم تلتقِ الدوافع التقنية والتسويقية والإنتاجية بمجرد الصدفة، بل ضمن إستراتيجية محددة ترمي الى خفض كلفة المحرك، على الرغم من تقدمه التقني، بإتاحة إستغلالاته المتعددة بين أنظمة الدفع المختلفة، وتوجهات الإستخدام المختلفة (لسيارات سيدان أو أخرى ترفيهية رياضية قادرة على التعامل مع تقلبات الأرضية والمطبات)، والبنزين أو الديزل، بالبخ المباشر أو غير المباشر، أو حتى مع محرك كهربائي أو أكثر في مستقبل غير بعيد.  

(*) للتذكير، يشار الى أن المحرك الهجين المتوازي العمل Parallel hybrid system يرسل الحركة الى عجلتَي (أو عجلات) الدفع، من المحرك البنزيني ومن البطارية، معاً، أو من اي منهما حسب الضرورة، كما يعمل المحرك الكهربائي فيه، إما كمولّد generator يشحن البطاريات عند عمل المحرك البنزيني، أو كمحرك كهربائي motor دافع لعجلتَي الدفع، لكن من دون شحن البطاريات في هذه الحالة.

أما المحرك الهجين المتسلسل العمل Series hybrid system فهو ينقل قوة المحرك البنزيني الى المولد الكهربائي ومن الأخير، إما الى البطارية أو الى محرّك كهربائي يشغّل عجلتَي (أو عجلات) الدفع. وهو نظام لا يربط مباشرة بين محرك البنزين وبين عجلتَي الدفع، بل تتسلسل فيه قوة الدفع في إتجاه واحد، عبر مراحل متلاحقة، فلا تصل الى العجلتين إلا القوة الكهربائية، إما من المولّد أو من البطارية.

وتتوافر ايضاً صيغة المحرك الهجين المتسلسل/المتوازي Series/Parallel hybrid system، وهو المعتمد في تويوتا بريوس، فيستغل فوائد النظامَين السابقين بتضمينه محركين كهربائيين يلعب أولهما دور المولّد generator المغذي للبطاريات والثاني دور المحرك الدافع motor، فتصل قوة الدفع الى العجلتين إما من المحرك البنزيني وحده، أو من الكهربائي وحده، أو من الإثنين معاً بنسب متبدلة بإستمرار وفقاً لمتطلبات الأداء وتخفيف الإستهلاك والتلويث معاً، فينتقل قسم من قوة المحرك البنزيني الى العجلتين، وقسم آخر منه أيضاً، لكن الى المولّد لمواصلة شحن البطاريات (راجع عرض بريوس في موشن ترندز، بتاريخ 31/10/2003، قسم التكنولوجيا).