مقایسه پیشرانه‌های شش سیلندر تخت و V شکل، بررسی کامل مزایا و معایب

پیشرانه‌های درون‌سوز در آرایش‌های متنوعی تولید می‌شوند و وقتی خودروسازان به دنبال توسعهٔ یک پیشرانهٔ شش سیلندر هستند، سه راه شامل موتور V شکل، تخت و خطی را پیش رو دارند. اگرچه موتورهای شش سیلندر خطی به کارکرد نرم و گشتاور عالی معروف هستند اما طول زیاد آن‌ها استفاده در بسیاری از خودروها را محدود می‌کند و درنتیجه، وقتی به موتور شش سیلندر جمع‌وجوری نیاز باشد، فقط دو گزینهٔ تخت و V شکل باقی می‌ماند؛ اما این دو آرایش چه تفاوت‌هایی باهم دارند و هرکدام چگونه بر کیفیت و سواری یک خودرو تأثیر می‌گذارند؟

موتور V6 برای نخستین بار در اواسط قرن بیستم و توسط لانچیا در سدان اورلیا به دنیای خودرو معرفی شد. امروزه این پیشرانه توسط طیف وسیعی از خودروسازان بزرگ از سوپرکارهای فراری گرفته تا کراس‌اوورهای خانوادگی استفاده می‌شود. ساختار این موتور از دو بلوک یا همان بانک سیلندر تشکیل شده که در هرکدام سه سیلندر قرار دارد. این دو بانک سیلندر معمولاً با زاویه ۶۰ درجه نسبت به یکدیگر قرار می‌گیرند اگرچه موتورهای V6 با زاویه ۹۰ درجه نیز در تاریخ خودرو ظاهر شده‌اند. علاوه بر این، نسخه‌هایی با زاویه بازتر ۱۲۰ درجه نیز وجود دارند که نمونه بارز آن‌ها را می‌توان در سوپراسپرت‌های مدرنی مثل مک‌لارن آرتورا و فراری ۲۹۶ مشاهده کرد. هرکدام از این دو بلوک، سرسیلندر اختصاصی خود را دارند.

ازآنجاکه این آرایش درواقع اتصال دو موتور سه سیلندر به یک میل‌لنگ مشترک است، موتور V6 به‌صورت ذاتی نامتعادل است و به همین دلیل، سازندگان مجبورند برای خنثی کردن ارتعاشات شدیدی که به دلیل فواصل نامنظم احتراق ایجاد می‌شود، از شفت‌های تعادل استفاده کنند. همچنین زمانی که زاویه موتور V6 از حالت استاندارد و رایج ۶۰ درجه بیشتر می‌شود، پیشرانه به بالانسرهای اضافی و نیاز پیدا می‌کند تا در اثر لرزش‌های شدید، متلاشی نشود. مزیت اصلی موتور V6 کوتاه بودن طول آن است؛ این ویژگی فضای بسیار بیشتری را برای نصب قطعات جانبی در محفظه موتور باقی می‌گذارد و ابعاد جمع‌وجور آن حتی اجازه می‌دهد تا به‌راحتی در خودروهای دیفرانسیل جلو به‌صورت عرضی نصب شود.

از طرفی، هرچه زاویه شکل V بازتر باشد، فضای خالی میان دو بانک سیلندر بیشتر می‌شود و طراحان می‌توانند قطعاتی مثل توربوشارژرها را در وسط این زاویه قرار دهند. همچنین با بازتر شدن این زاویه، بلوک‌ها به زمین نزدیک‌تر می‌شوند که این موضوع مرکز ثقل موتور را پایین می‌آورد و هندلینگ خودرو را بهبود می‌بخشد. بااین‌حال، این پهن‌تر شدن موتور باعث می‌شود که فضای محفظه از چپ به راست اشغال شود و جاگذاری قطعات حیاتی دیگری مانند سیستم فرمان، باتری و سایر تجهیزات به یک چالش جدی تبدیل شود. موتورهای V6 با زاویه ۱۲۰ درجه نیز شباهت زیادی به موتورهای تخت دارند.

موتور تخت را می‌توان به‌نوعی یک موتور V شکل دانست که زاویه میان بلوک‌های آن به ۱۸۰ درجه رسیده است. درواقع، موتور شش سیلندر تخت همان موتور V6 است که کاملاً باز شده تا وزن سنگین موتور را در پایین‌ترین نقطه ممکن متمرکز کند و هندلینگ خودرو را بهبود بخشد. پورشه دقیقاً به خاطر همین مرکز ثقل فوق‌العاده پایین، نسل‌هاست که به موتور تخت وفادار مانده است. البته این موتور یک مزیت بزرگ دیگر نیز دارد؛ ازآنجاکه در موتور شش سیلندر تخت حرکت پیستون‌ها به‌صورت متقابل است، ارتعاشات سیلندرهای روبروی هم، دقیقاً نیروهای یکدیگر را خنثی می‌کنند؛ بنابراین در این موتور برخلاف پیشرانه‌های V6، هیچ نیازی به استفاده از شفت‌های تعادل نیست که این موضوع به ‌سادگی بیشتر ساختار میل‌لنگ و افزایش دوام آن کمک می‌کند.

به دلیل این نحوه حرکت پیستون‌ها، به موتورهای تخت باکسر هم گفته می‌شود زیرا پیستون‌ها مانند دستان دو بوکسور که در رینگ به هم می‌خورند، به سمت یکدیگر حرکت کرده و از هم دور می‌شوند. بااین‌حال، این آرایش به‌شدت عریض است و همین پهنای زیاد، تعمیراتی مثل تعویض شمع‌ها یا باز کردن واشر سرسیلندر را بسیار دشوار می‌کند. همچنین، موتورهای شش سیلندر تخت ممکن است به دلیل نیروی جاذبه زمین، با مشکل تجمع و ماندن روغن در داخل سیلندرها مواجه شوند؛ اما در کنار این معایب، ارتفاع بسیار کم این پیشرانه به شرکت‌هایی مثل سوبارو اجازه داده تا قطعات سنگینی مثل اینترکولر را دقیقاً در بالای موتور نصب کنند و فضای جلوی موتور را برای سایر تجهیزات جانبی خالی نگه دارند.

مزایای موتورهای V6 بر معایبشان می‌چربد و به همین دلیل در خودروها بسیار فراگیر هستند:

مزایا

·         هزینه تولید: این نوع موتور بسیار متداول است و بنابراین تأمین قطعات آن راحت‌تر خواهد بود به‌خصوص زمانی که موتور بر پایه یک موتور V8 ساخته می‌شود.

·         پیچیدگی کمتر: ساختار V6 برای مکانیک‌ها بسیار قابل‌فهم‌تر است و کار کردن روی آن راحت‌تر پیش می‌رود که این امر تعمیر و نگهداری را ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌کند.

·         طول و عرض کمتر: این موتور کوتاه و جمع‌وجور است و به همین دلیل می‌توان از آن در خودروهای مختلف استفاده کرد.

معایب

·         تعادل: موتور V6 ذاتاً نامتعادل است و برای اینکه بتواند بدون لرزش و نرم کار کند، به شفت‌های تعادل نیاز خواهد داشت.

·         صدا: عدم تعادل طبیعی در ساختار داخلی این موتور گاهی اوقات منجر به تولید صدایی خشن در اگزوز خودرو می‌شود.

·         مرکز ثقل بالا: ارتفاع موتور V6 در مقایسه با شش سیلندر تخت بیشتر است و همین موضوع باعث بالا رفتن مرکز ثقل کل خودرو می‌شود.

موتورهای تخت با وجود مهندسی جذاب، چالش‌های خاصی را به همراه دارند:

مزایا

·         هندلینگ: قرارگیری سیلندرها هم‌سطح با میل‌لنگ، وزن را در پایین‌ترین نقطه متمرکز می‌کند. این مرکز ثقل پایین، پایداری و چسبندگی خودرو را در پیچ‌های تند به‌شدت افزایش می‌دهد.

·         تعادل طبیعی: به دلیل حرکت هم‌زمان و معکوس پیستون‌ها در برابر یکدیگر، نیروهای ضربه‌ای کاملاً خنثی می‌شوند و درنتیجه موتور کارکرد بسیار نرمی دارد.

·         صدا: به لطف تعادل ذاتی ساختار موتور، شش سیلندر تخت صدایی متمایز و روان تولید می‌کند که طرفداران بسیاری دارد.

معایب

·         تعمیر و نگهداری: دسترسی به شمع‌ها و باز کردن سرسیلندرها در این موتور بسیار سخت است، زیرا این قطعات در فضایی کاملاً تنگ قرار گرفته‌اند که سرویس‌های دوره‌ای ساده را هم دشوار می‌کنند.

·         هزینه: این پیشرانه‌ها بسیار کمیاب‌تر از موتورهای خطی یا V6 هستند و بنابراین یافتن قطعات آن‌ها سخت‌تر است و همه تعمیرکاران نیز تخصص و مهارت لازم برای تعمیرات آن را ندارند.

·         جاگذاری قطعات: پهنای غیرعادی این موتور فضای زیادی را در قسمت پایینی محفظه پیشرانه اشغال می‌کند و هماهنگ کردن و جا دادن سایر قطعات خودرو را به یک پازل سخت تبدیل می‌سازد.

درنهایت، اینکه کدام موتور انتخاب بهتری است کاملاً به نوع کاربری خودرو بستگی دارد. مرکز ثقل پایین، تعادل و نرمی ذاتی و همچنین حس خاص موتور تخت، آن را به انتخابی بی‌نظیر برای خودروهای اسپرت و پرفورمنس مانند پورشه ۹۱۱ تبدیل کرده است. در مقابل، موتورهای V6 با گشتاور خوب در دورهای پایین، تعمیرات آسان‌تر و فراوانی قطعات، گزینه‌ای بسیار اقتصادی‌تر هستند. این موتورها به لطف ابعاد جمع‌وجور به‌راحتی در خودروهای دیفرانسیل جلو جای می‌گیرند. درمجموع، اگرچه شش سیلندر تخت از نظر هندلینگ و پایداری در سطح بالاتری قرار دارد و بی‌رقیب است اما پیچیدگی فنی و هزینه‌های نگهداری بالا باعث شده تا در دنیای واقعی، موتور V6 برنده مطلق میدان باشد.

منبع: AutoBlog