آشنایی با موتورهای خطی و خورجینی و انواع آرایش سیلندرها

موتورهای خطی و خورجینی از معروف‌ترین و پراستفاده‌ترین انواع موتورها هستند. بنیادی‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده هر خودرویی هستند که وظیفه تامین نیروی لازم برای حرکت خودرو را بر عهده دارند. انواع موتور خودرو وجود دارد که از نظر آرایش و تعداد سیلندر و همین‌طور نوع عملکرد، با هم تفاوت‌هایی دارند. در این مقاله از مجله همراه مکانیک، قصد داریم شما را با انواع آرایش سیلندرها در موتورخورجینی و خطی آشنا کنیم. در ادامه با ما همراه باشید.

آشنایی با موتورهای خطی و خورجینی

در ابتدای مقاله موتورهای خطی و خورجینی ابتدا به معرفی مختصری از این دو موتور خواهیم پرداخت. احتمالاً می‌توانید تصور کنید که به روش‌های متعددی می‌توان چندین سیلندر را برای ساخت یک موتور در کنار هم قرار داد. ساده‌ترین روش آن است که همه آن‌ها را در یک ردیف قرار دهیم که این دقیقا همان آرایشی است که از آن تحت عنوان موتور خطی یاد می‌کنیم؛ اما انواع دیگری از آرایش سیلندرها هم وجود دارد که متداول‌ترین آن خورجینی یا V شکل است. در ادامه، توضیحات بیشتری را درباره نحوه کار موتور خطی و خورجینی  مزایای استفاده از آن‌‌ها شرح خواهیم داد.

موتور خطی (Inline Engine)

قدیمی‌ترین و ساده‌ترین روش قراردادن سیلندر‌ها مربوط به موتورهای خطی است. در این حالت، تمام سیلندر‌ها پشت سر  هم و در یک راستا و یک بلوک در امتداد میل‌لنگ قرار می‌گیرند. بدون اغراق می‌توان گفت که آرایش اکثر پیشرانه‌های چهارسیلندر در دنیا به‌ صورت خطی است.

این نوع آرایش سیلندر، کاملاً متعادل است و درجه‌ای از سادگی مکانیکی را ایجاد می‌کند که باعث محبوبیت استفاده از آن در خودروهای اقتصادی می‌شود. با این حال، این نوع از چینش سیلندر گاهی هم از عدم تعادل ثانویه رنج می‌برد و باعث ایجاد لرزش‌های جزئی در موتور‌های کوچک‌تر می‌شود که با افزایش اندازه و قدرت موتور، لرزش‌های قدرت‌مندتری هم ایجاد می‌کند؛ بنابراین موتورهای قدرت‌مندتر که در خودروهای بزرگ‌تر به کار می‌روند، معمولاً طرح‌های پیچیده‌تری با بیش از چهارسیلندر دارند.

در دنیای فناوری‌های خودرو، این نوع‌ پیشرانه‌ها به موتورهای قدرتی معروف هستند و این همان دلیلی است که باعث می‌شود در ساخت موتورهای دیزل نیز از این آرایش استفاده ‌کنند. این موتورها از این نظر قدرتی نامیده می‌شوند که توان تولید گشتاور بسیار بالایی را دارند؛ در حالی که غالباً موتور‌های سرعتی به ‌حساب نمی‌آیند. به‌طورمعمول، موتورهای چهارسیلندر خطی در مقایسه با سایر موتور‌ها استهلاک و مصرف سوخت کمتری دارند و حتی هزینه نگه‌داری آن‌ها نیز نسبت به سایر موتورها کمتر است. به همین دلیل، موتور خطی ماشین، طی سال‌های متمادی در طیف گسترده‌ای از انواع خودروهای اقتصادی و ارزان‌قیمت مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

موتور خورجینی – V Engine

در ادامه مقاله موتورهای خورجینی و خطی به بررسی موتور خورجینی می‌پردازیم. در موتورهای خورجینی، سیلندرها به جای ایستادن به ‌صورت عمودی پشت سر هم، به‌ صورت حرف انگلیسی V نسبت به یکدیگر متمایل می‌شوند. این طرح را در موتو‌رهای شش، هشت یا ده سیلندر مشاهده می‌کنید. هدف از آرایش سیلندر‌ها به این صورت، کوچک‌تر کردن مجموعه موتور است؛ زیرا در این حالت، طول موتور طبیعتاً کمتر از حالت خطی می‌شود.

ناگفته نماند که عدد موجود در کنار نام این نوع موتور‌ها، به تعداد کل سیلندرها اشاره دارد؛ به این صورت که یک موتور V6 دارای 6 سیلندر و یک موتور V8 دارای 8 سیلندر است. موتورهای خورجینی (شکل v موتور)، در عین تولید قدرت و گشتاور مناسب، موتورهای سرعتی نیز هستند و در موتور بسیاری از خودروهای سوپراسپرت از این آرایش سیلندری استفاده می‌شود.

علت انتخاب موتورهای خطی و خورجینی

موتورهای خطی، کارایی و مقرون‌به‌صرفه‌بودن را در اولویت قرار می‌دهند. ساخت موتورهای خطی ارزان‌تر است و از نظر مکانیکی نیز ساده‌تر هستند؛ در نتیجه، گزینه مناسبی برای ساخت خودرو‌های اقتصادی به‌حساب می‌آیند.

از سوی دیگر، در موتورهای وی‌شکل، قدرت و فضا در اولویت قرار دارد. این موتورها به دلیل نحوه ادغام سیلندرها، می‌توانند پیستون‌های بیشتری را در فضای کوچک‌تر جای دهند و گشتاور بیشتری را تولید کنند.

مزایای موتورهای خطی و خورجینی

در ادامه مقاله موتورهای خطی و خورجینی به بررسی مزایای این دو مدل موتور معروف خواهیم پرداخت.

مزایای موتورهای خطی

• وزن کمتر – استفاده از تنها یک جفت میل ‌سوپاپ (میل بادامک) باعث کاهش وزن موتور می‌شود.
• انرژی اتلافی کمتر – در این موتورها، قطعات متحرک کمتر از موتورهایی است که دارای چندین بانک سیلندر هستند. این به آن معناست که انرژی کمتری از بین می‌رود.
• تعادل خوب – زیرا دو پیستون خارجی در جهت مخالف دو پیستون داخلی حرکت می‌کنند.
• تعمیر آسان – ساختار ساده موتور و همین‌طور قرارگیری سرسیلندر در بالاترین نقطه موتور، موجب دسترسی آسان به سوپاپ‌‌ها می‌شود.
• هزینه‌های ساخت کمتر برای تولیدکنندگان خودرو.

مزایای موتورهای خورجینی

• کوچک‌تر بودن – این موتورها جمع‌وجور هستند و به‌راحتی می‌توانند در خودرو‌های FWD و RWD  استفاده شوند.
• حداکثر گشتاور را در دور پایین‌تر تولید می‌کنند.
• طراحی سخت و مستحکم‌تری دارند.
• در شاسی بهتر جا می‌گیرند.
• انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و تغییرات در این موتورها آسان‌تر انجام‌ می‌شود.

معایب موتورهای خطی و خورجینی

پس از آشنایی با مزایا و نقاط قوت موتورهای وی‌شکل و خطی، حال زمان آن فرارسیده تا با معایب موتور خورجینی و خطی نیز آشنا شوید:

معایب موتورهای خطی

• حجم موتور چهار خطی به‌ندرت از 2.5 تا 3.0 لیتر بیشتر می‌شود.
• موتورهای چهار سیلندر بزرگ‌تر، معمولاً برای از بین بردن لرزش ناشی از عدم تعادل ثانویه به شافت‌های متعادل احتیاج دارند.
• موتورهای خطی، مرکز ثقل بالاتری در مقایسه با سایر موتورهای تخت دارند.
• استحکام موتورهای خطی نسبت به ‌موتورهای تخت کمتر است.

معایب موتورهای خورجینی

• هزینه، پیچیدگی و وزن بیشتری دارند.
• به علت وجود قطعات متحرک بیشتر، اینرسی چرخشی و اصطکاک اضافی دارند.
• مرکز ثقل بالاتری نسبت به موتورهای تخت دارند.
• هزینه تعمیر آن‌ها اغلب بیشتر از موتورهای خطی است.
• به علت تحمیل وزن اضافی روی میل‌لنگ، عدم تعادل ثانویه دارند.
• تنظیم دقیق سوپاپ‌ها در این موتورها به‌سختی صورت می‌گیرد.

مقایسه مصرف سوخت در موتورهای خورجینی و خطی

در خصوص مقایسه مصرف سوخت موتورهای خطی و خورجینی نمی‌توان آمار دقیقی ارائه کرد؛ زیرا به‌لطف فناوری‌های جدید و قوانین پیش‌گیرانه محیط زیستی دولت‌ها، موتورهای خورجینی دچار تغییرات اساسی شده‌اند که تا حد چشم‌گیری باعث کاهش آلایندگی و مصرف سوخت ‌آن‌ها شده است. البته از این واقعیت نیز نباید چشم‌پوشی کرد که به‌طورمعمول، افزایش سیلندر‌ها و حجم موتور درنهایت منجر به مصرف بیشتر سوخت می‌شود.

مقایسه هزینه‌های تعمیر و نگه‌داری موتورهای خطی و خورجینی

همان‌طور که در بالا به آن اشاره کردیم، موتورهای خطی به‌رغم سادگی، از لحاظ تعمیرات آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر هستند. موتورهای خورجینی نیز به‌رغم نوع آرایش و حساسیت بیشتر، نیازمند مراقبت و نگه‌داری بیشتری نسبت به موتورهای خطی هستند؛ اما آن‌چه واضح است، این است که هیچ یافته آزمایشگاهی مبنی بر خرابی کم‌تر هیچ‌کدام از موتورها در دسترس نیست و با مراقبت صحیح و اصولی و رسیدگی به هر نوع موتوری، می‌توان سال‌های متمادی از آن‌ها استفاده کرد.

درنهایت اینکه انواع دیگری از آرایش موتور مانند آرایش جناغی خطی یا VR، آرایش W شکل، آرایش قرارگیری سیلندرها به‌ صورت تخت و رادیال یا ستاره‌ای نیز در جهان وجود دارد که استفاده عمومی از آن‌ها چندان متداول و مرسوم نیست.