نظام تبريد متطور لسيارة أودي RS Q e-tron في رالي دكار
يعكس المظهر العصري للهيكل الخارجي الطابع الحديث لسيارة Audi RS Q e-tron والتي تم تجهيزها بنظام للدفع الرباعي الكهربائي ومحول للطاقة. كما جهزت أودي السيارة بنظام تبريد متطور للحد من ارتفاع حرارة الأنظمة الحديثة وحمايتها من الإجهاد الناتج عن الحرارة العالية أثناء القيادة في الظروف القاسية.
قال سيباستيان فروبر، المهندس المسؤول عن أنظمة التبريد: “بما أن أودي لم تشارك في رالي داكار من قبل، كان أول سؤال فكرنا فيه هو كيف نتخلص من الحرارة في السيارة؟”. وأضاف سيباستيان متحدثاً عن نظام التبريد: “أجرينا اختبار CFD لمحاكاة الخصائص الآيروديناميكية للسيارة، ثم صممنا الأنظمة المخصصة للتبريد”. وتمكنت أودي من تصميم أنظمة التبريد المتطورة بفضل خبرتها في التعامل مع متطلبات التبريد المعقدة سواء في سيارة R18 e-tron quattro المجهزة بمحرك هجين والتي فازت بسباق “لو مان” ثلاث مرات أو من خلال مشاركتها في سباقات “فورمولا إي”.
ولكن الأهداف في سباق داكار مختلفة للغاية: فقد كان الهدف من تصميم أنظمة التبريد في السيارة التي شاركت بسباق “لو مان” للسيارات الرياضية هو تعزيز كفاءة الأداء الآيروديناميكي. أما التصميم الملائم للبيئة الصحراوية فيركز التخلص من الحرارة بكفاءة كبيرة، حيث تحافظ دارات التبريد على حرارة السيارة عند الدرجة الملائمة.
الدارة منخفضة الحرارة والمخصصة لبطارية الجهد العالي ينبض في قلب السيارة الكهربائية نظام البطارية ذات الجهد العالي. وللحفاظ على حرارة السيارة عند درجة ملائمة، اعتمدت أودي على جهاز للتبريد يسمى (Novec) والذي لا تمر فيه أي تيارات كهربائية. وتحتوي الدارة منخفضة الحرارة على مبرد مثبت تحت غطاء المحرك الأمامي.
الدارة منخفضة الحرارة والمخصصة لوحدات التوليد في المحرك تم تجهيز المحرك بوحدة توليد الكهرباء والتي توفر الكهرباء لبطارية الجهد العالي، حيث تنقل وحدة التوليد الطاقة إلى وحدتي توليد إضافيتين – وتوفر إحداهما قوة الدفع للعجلات الخلفية، فيما توفر الوحدة الثانية قوة الدفع للعجلات الأمامية. وعندما تتدفق قوة الدفع بالاتجاه المعاكس – أثناء الكبح على سبيل المثال – تستعيد الوحدتان الطاقة وتعيدها إلى البطارية. وتم توصيل وحدات التوليد الثلاث بدارة مخصصة لخفض الحرارة والتي تقوم بتبديد الحرارة من خلال المبرد المثبت على الجهة اليسرى من مقدمة السيارة. وتعتبر الدارات منخفضة الحرارة من أكبر التحديات التي تواجه المهندسين.
وعند القيادة تحت ضوء الشمس الساطع، يمكن للدارات عالية الحرارة والتي ترتفع درجة حرارتها بشكل كبير تبريد السيارة بحيث لا تصل حرارة ماء التبريد إلى درجة الغليان. أما في الأنظمة منخفضة الحرارة فالأمر أكثر صعوبة. وأوضح فوربرهذا الأمر قائلاً: “تصل درجة حرارة الهواء في الصحراء إلى 40 درجة وبالتالي لا يمكن خفض حرارة مبرد السيارة إلى أقل من 60 درجة نظراً للفروقات الصغيرة بين درجة حرارة المبرد ودرجة حرارة الهواء”.
دارة توجيه قوة المحرك والرفع تم تثبيت دارة تبريد الزيت في مجرى الهواء الأمامي على الجهة اليسرى أمام المبرد منخفض الحرارة والذي يعمل على تدوير الزيت الهيدروليكي المخصص لنظام توجيه قوة الدفع والذي يتعرض لأحمال كبيرة عند القيادة على الطرق الوعرة. كما يوفر النظام القوة اللازمة للرافعتين على الجانبين الأيمن والأيسر للسيارة عبر الصمامات إذا اضطر طاقم السيارة لتبديل العجلة عند انثقابها.
دارة تبريد نظام التكييف تم تثبيت مكثف نظام تكييف الهواء في مجرى الهواء الأمامي على الجهة اليمنى. كما تم تجهيز السيارة بمروحة لتدوير الهواء في المقصورة.
الدارتان ذات الحرارة العالية المخصصتان للمبرد وهواء الشحن يوفر نظام القيادة في سيارة Audi RS Q e-tron محولاً للطاقة. وتم تزويد محرك TFSI فائق الكفاءة والذي تم تثبيته بشكل عرضي خلف مقعد الراكب الأمامي، بدارة يمر فيها سائل التبريد ومجهزة بمبرد. وتم توصيل دارة زيت المحرك بهذا النظام حرارياً عبر مبادل حراري. ويتطلب الشحن التوربيني لغاز العادم نظام تبريد ثانٍ: يتدفق هواء السحب المضغوط إلى المحرك من خلال المبرد الداخلي. وتم تثبيت مبرد السائل وهواء الشحن إلى جانب المبرد الداخلي فوق المحور الخلفي. ويوزع الغطاء المثبت على السقف الهواء المتدفق إلى المبردين. وقال سيباستيان فروبر: “عند القيادة بسرعات صغيرة على الطرق الوعرة مثل الكثبان الرملية، قد لا يتدفق الهواء بشكل كافٍ. لذا، تم تركيب مروحة خلف كل مبرد. وتعمل المروحة على إخراج الهواء الدافئ عند الحاجة”. ويتم إخراج الهواء من مؤخرة سيارة Audi RS Q e-tron.
مصمم للقيادة في أصعب الظروف تم تصميم نظام التبريد في سيارة Audi RS Q e-tron خصيصاً لتلائم للأحمال القصوى. وقال سيباستيان فروبر: “اختبرنا الأنظمة الحرارية آخر مرة في المغرب”. وأضاف فروبر: “اجتاز كارلوس ساينز الرمال الناعمة في مجرى نهر جاف بسيارة مجهزة بفتحات هواء تم تصميمها خصيصاً للاختبار الذي امتد لفترة طويلة. وقد كان أداء الأنظمة ممتازاً”.
وعلى الرغم من الخسائر الكبيرة في الطاقة نتيجة لمتطلبات تبريد وحدات توليد الطاقة، صممت أودي سيارة تجريبية فائقة الكفاءة مخصصة لسباق الرالي. وتعتبر السيارة علامة فارقة في عالم السيارات الرياضية من حيث القيادة لمسافة طويلة بفضل نظام نقل الحركة الكهربائي ومحول الطاقة. ويمتاز محرك TFSI والذي يوفر قدرة تصل إلى 200 كيلو واط عند عدد دورات يتراوح بين 4500 و6000 دورة في الدقيقة بكفاءته الفائقة. ويمتاز المحرك باستهلاكه القليل والذي لا يتجاوز 200 غرام لكل كيلو واط ساعي. لذا، لن يقود ماتياس إكستروم/إيميل بيرجكفيست، وسيتفان بيترهانسل/إدوارد بولانغر وكارلوس ساينز/لوكاس كروز سيارة Audi RS Q e-tron بسرعة عبر الصحراء في رالي داكار عند درجة حرارة ملائمة فحسب، بل بكفاءة فائقة كذلك.
