معایب و مزایای موتورهای خطی ،خوابیده، Vشکل ، ۸سیلندر

به نظر شما کدامیک قدرت بیشتری دارد؟ پیشرانه ۴ لیتری شش سیلندر یا یک موتور هم حجم ۴ لیتری هشت سیلندر؟ پاسخ آن خیلی ساده است. وقتی در مورد قدرت موتورهای هم حجم صحبت می‌‌کنیم، هرچه موتور بزرگ‌تر شود قطعاً قدرت تولیدی آن هم بیشتر می‌شود. خیلی مواقع هم وجود داشته که یک موتور شش یا هشت سیلندر حجمی برابر با موتوری ۱۲ سیلندر دارد، ولی چه چیزی باعث شده که تولید کنندگان خودرو یکی از مدل های موتور را انتخاب می کنند و بعضی به موتورهای خطی و کم حجم و توربو روی آورده اند و بعضی دیگر به موتورهای حجیم تنفس طبیعی؟ در این مقاله خودروبانک قصد داریم مدل های مختلف پیشرانه و آرایش سیلندرها را توضیح دهیم و مزایا و معایب هر کدام را بازگو کنیم.

۱- موتور چهار سیلندر خطی
بیایید کارمان را با یکی از رایج‌ترین موتورهای صنعت خودروسازی، یعنی پیشرانه چهار سیلندر خطی شروع کنیم. دلیل عمده رواج این نوع موتور در خودروهای تولیدی، ساختمان ساده آن به همراه یک ردیف سیلندر، یک سرسیلندر و یک ردیف مشترک دریچه ورود و خروج مایعات و سوخت است که می‌توان نمونه آن را در تمامی خودروهای تولید داخل همچون پراید، انواع پژو، تندر ۹۰ و … مشاهده کرد.

– مزایا:
(۱) مزایای اصلی این نوع پیشرانه، اول از همه به خاطر کوچک و جمع و جور بودن آن است که باعث استفاده گسترده آن بر روی خودروهای ارزان قیمت و کوچک شده است. (۲) دومین مزیت این نوع پیشرانه به خاطر وزن سبک و همچنین تنها یک خروجی اگزوز آن است که همین هم باعث کاهش وزن موتور می‌شود. (۳) سومین مزیت پیشرانه چهار سیلندر خطی را می‌توان در سرسیلندر آن جستجو کرد که تنها یک عدد داشته و در نتیجه قطعات متحرک کمتری نسبت به سایر موتورها دارد که خود باعث صرف انرژی کمتر برای تحرک قطعات بیشتر می‌شود. (۴) از دیگر مزیت‌های این موتور هم می‌توان به هزینه ساخت پایین آن، ساختمان ساده و تعمیر راحت‌تر آن اشاره داشت.

– معایب:
معایب پیشرانه چهار سیلندر خطی به ترتیب شامل (۱) نیروهای ثانویه و تعادل ضعیف آن در هنگام کار، (۲) مرکز ثقل بالای آن، (۳) محدودیت در افزایش حجم موتور در صورتی که به ندرت می‌‌توان موتورهای ۳ لیتری چهار سیلندر پیدا کرد و اکثراً سقفی ۲.۵ لیتری دارند و (۴) در آخر هم چهار سیلندر و پیستون در یک راستا قرار داشته و باعث ایجاد لرزش از عدم تعادل ثانویه می‌شوند.

۲- موتورهای افقی مخالف (خوابیده) Boxer
از نقطه نظر عملکرد، موتورهای زیادی به صورت افقی مخالف یا خوابیده وجود ندارد و تنها موتور موجود در صنعت خودروسازی که ساختار آن بدین شکل است، موتورهای معروف بوکسر Boxer چهار سیلندر یا شش سیلندر است که در زبان انگلیسی به نام Flat Engine شناخته شده و معمولاً برای خودروهای مسابقه‌ای از آن‌ها استفاده می‌شود، ولی در دنیای بیرون از پیست می‌توان چنین پیشرانه‌هایی را بر روی برخی از محصولات پورشه و سوبارو و تویوتا GT86 و قبل‌تر از آن بر روی فولکس واگن بیتل (فولکس قورباغه‌ای) مشاهده کرد. این موتور نام‌های زیادی از جمله بوکسر (باکسر)، فلت انجین، خوابیده و یا تخت دارد. نام بوکسور هم به خاطر پیستون‌های مقابل یکدیگر انتخاب شده که همچون دو بوکسر داخل رینگ بر سر آن‌ها ضربه وارد شده و مخالف یکدیگر حرکت می‌کنند.

– مزایا:
مزایای این دسته از پیشرانه‌ها به طور کلی به سه اصل تقسیم می‌شود، (۱) اول اینکه نیروهای اولیه و ثانویه به خوبی در تعادل هستند (به خاطر مقابل یکدیگر قرار داشتن پیستون‌ها که باعث حذف وزنه‌های میل لنگ و در نتیجه کاهش وزن آن شده است) که در چنین موتورهایی به اوج خود می‌رسند، (۲) دوم اینکه وزن کمتری بر روی میل لنگ وارد می‌کنند و در نتیجه قدرت کمتری برای اینرسی چرخشی از دست می‌رود، و (۳) سوم هم اینکه مرکز ثقل پایین آن اجازه می‌دهد تا موتور بهتر اداره شود.

– معایب:
یکی از دلایل عدم استفاده از چنین پیشرانه‌ای به صورت گسترده، معایب زیاد آن و دشواری‌های نگهداری از آن‌هاست. اولین عیب چنین پیشرانه‌‌هایی، (۱) ساختمان پیچیده داخلی آن است که تعمیر و نگهداری را با چالش‌های زیادی روبرو کرده است. (۲) دوم اینکه روغن کاری این گونه موتورها بسیار بسیار دشوار است و به همین دلیل تنها دو شرکت خودروسازی قابلیت استفاده از آن را دارند و (۳) سوم هم مسئله خنک کاری قطعات دوار این نوع موتورهاست که همچون روغن کاری، دارای ساختمان پیچیده‌ای هستند.

۳- شش سیلندر خطی
این دسته از موتور تقریباً رو به انقراض هستند و پیش‌تر به صورت گسترده بر روی خودروهای قدیمی آمریکایی همچون شورلت، کادیلاک و یا بیوک که در داخل کشور هم وجود داشتند، استفاده می‌شد که دیگر از چنین پیشرانه‌هایی از سوی شرکت‌های ذکر شده استفاده نمی‌شود، ولی همچنان شاهد استفاده از آن‌ها توسط شرکت پایبند به سنت‌ها، یعنی شرکت خودروسازی بی ام و هستیم که از دید خودروبانک باعث هر چه بیشتر منحصربفرد بودن این برند شده است.. این نوع پیشرانه ساختمانی شبیه به موتورهای چهار سیلندر خطی دارد، ولی به جای چهار سیلندر از شش سیلندر استفاده شده است.

– مزایا:
مزایای اصلی این نوع پیشرانه، (۱) ساختمان ساده آن و استفاده از قطعاتی متحرک کمتر است که باعث ارزان قیمت شدن آن شده.(۲) دومین مزیت این نوع پیشرانه به خاطر داشتن تنها یک خروجی اگزوز است که همین عامل باعث کاهش وزن موتور نیز می‌شود. (۳) سومین مزیت پیشرانه شش سیلندر خطی را هم داشتن تنها یک سرسیلندر و در نتیجه داشتن قطعات متحرک کمتری نسبت به سایر موتورها دانست که خود باعث صرف انرژی کمتر برای تحرک قطعات بیشتر می‌شود.
(۴) از دیگر مزیت‌های این موتور می‌توان به هزینه ساخت پایین آن، ساختمان ساده و تعمیر راحت‌تر آن همانند موتور چهار سیلندر خطی اشاره داشت.

– معایب:
معایب اصلی این گونه موتور عموماً شامل چهار مورد می‌شود که یکی از آن‌ها (۱) بسته بندی مشکل‌تر به خاطر طول زیاد آن است. (۲) دومین مشکل عدم کارایی بر روی خودروهای محور جلو است. (۳) سوم مرکز ثقل بالا برعکس موتورهای تخت می باشد و در آخر هم (۴) عدم اتصال محکم نسبت به موتورهای V شکل به خاطر باریک و بلند بودن آن است.

۴- شش سیلندر V شکل
این گونه از موتورها، کمتر از نصف موتورهای شش سیلندر خطی طول دارند و به جای آرایش ۱x6 موتورهای شش سیلندرخطی، آرایشی ۲x3 دارند که به خاطر طول کمتر، مورد استقبال تمامی شرکت‌های خودروسازی قرار گرفته و حتی برای خودروهای فرمول ۱ هم از همین نوع پیشرانه استفاده می‌شود.

 مزایا:-
مهم‌ترین مزیت این دسته از موتورها، (۱) جمع و جور بودن آن‌ها و همچنین قابلیت استفاده آن‌ها بر روی هر نوع خودرویی اعم از محور جلو محرک، محور عقب محرک و یا چهارچرخ محرک است. (۲) دومین مزیت موتورهای شش سیلندر V شکل قابلیت افزایش حجم سیلندرهای آن بسیار بیشتر از موتورهای چهار سیلندر خطی است که می‌توان قدرت بیشتری از آن‌ها استخراج کرد. (۳) سومین مزیت مهم این دسته از موتورها که برتری خود را نسبت به موتورهای دیگر به اثبات می‌رساند، استفاده از این نوع پیشرانه بر روی تمامی خودروهای فرمول یک از سال ۲۰۱۴ میلادی به بعد است.

– معایب:
(۱) دو سیلندر به معنی هزینه‌ای اضافه، پیچیدگی بیشتر و وزنی بالاتر است. (۲) اینرسی اضافی چرخشی و اصطکاک بیشتری میان قطعات متحرک موتور از جمله میل لنگ مشترک میان سیلندرها وجود دارد. (۳) مرکز ثقل بیشتری نسبت به موتورهای تخت دارد. (۴) هزینه‌ای بسیار بیشتر نسبت به موتورهای خطی دارد که بیشتر به مبحث پیچیدگی آن مربوط می‌شود. (۵) دو منیفولد دود بر روی خروجی‌ها قرار دارد که باعث افزایش وزن موتور می‌شود.

۵- موتور هشت سیلندر V شکل
موتورهای هشت سیلندر آرایشی درست شبیه به موتورهای شش سیلندر V شکل دارند، ولی به جای آرایش ۲x3 با آرایشی ۲x4 ساخته شده‌اند. این موتورها عمدتاً بر روی خودروهای اسپرت و یا خودروهای عضلانی استفاده می‌شود و خیلی کم دیده شده بر روی ماشین‌های سدان و یا هاچ‌بک از آن‌ها استفاده شود.

– مزایا:
(۱) طولی کمتر نسبت به موتورهای شش سیلندر خطی. (۲) قدرت تولیدی بیشتر نسبت به سایر موتورها. (۳) تعادل خوب در میل لنگ برخلاف موتورهای خطی (۴) محدودیت کمتر برای افزایش حجم موتور که در نهایت موجب بالا رفتن قدرت می‌شود.

– معایب:
(۱) وزن بیشتر نسبت به موتور V6 به خاطر داشتن قطعات متحرک بالاتر (۲) قیمتی بالاتر نسبت به سایر موتورها (۳) اصطکاکی بالاتر به خاطر قطعات متحرک بیشتر نسبت به موتور شش سیلندر V شکل (۴) پیچیدگی و هزینه تعمیر و نگهداری بسیار بالاتر (۵) به خاطر اندازه بزرگ و قدرت بالا، تنها بر روی خودروهای محور عقب محرک یا چهار چرخ محرک نصب می‌شود.