የሞተር አወቃቀር ማብራሪያ፦ ቀጥተኛ (Straight)፣ V-ቅርጽ ያላቸውና ጠፍጣፋ (Flat) ሞተሮች

በ20ኛው ክፍለ ዘመን መባቻ ላይ፣ የመኪና ምሕንድስና በሙሉ ፍጥነት እያደገ በነበረበት ጊዜ፣ የ10 ሊትር ሞተር ነጠላ-ሲሊንደር ሊሆን ይችል ነበር ወይም ደግሞ ቀጥተኛ-ስምንት (straight-eight) ሊሆን ይችል ነበር። በዚያን ጊዜ የ23 ሊትር ቀጥተኛ-ስድስት ሞተር ወይም ወደ መኪና የተተከለ የሰባት-ሲሊንደር ራዲያል (radial) የአውሮፕላን ሞተር ማንም ሰው አያስገርመውም ነበር።

የጅምላ ምርት እየተስፋፋና የወጪ ጫናም እየጠነከረ ሲሄድ፣ ሁሉም ነገር ወደ ቦታው ገባ። ነጠላ-ሲሊንደር ሞተር የያለፈው ዘመን ቅርስ ሆነ። ዛሬ በተለመደ የመኪና ሞተር ውስጥ የአማካይ ሲሊንደር ይዘት ከ300 እስከ 600 ኪዩቢክ ሴንቲሜትር መካከል ሲሆን፣ የተወሰነ ውጤት (specific output) ደግሞ በተፈጥሮ-አስፒሬትድ ናፍጣ (naturally aspirated diesel) ሞተር ውስጥ ከ35 hp/l አካባቢ እስከ ከፍተኛ አፈጻጸም ባለው የቤንዚን ሞተር ውስጥ 100 hp/l ይደርሳል። እነዚህ ለጅምላ ገበያ ምርት ምቹ ነጥቦች ናቸው — ከእነዚህ ውጪ መውጣት በቀላሉ ኢኮኖሚያዊ አይደለም።

ታዲያ ዘመናዊው የሞተር ምስል ምን ይመስላል? በአጠቃላይ፦

• የ100 hp ሞተር በተለምዶ አራት ሲሊንደር አለው
• የ200 hp ሞተር ብዙ ጊዜ አራት፣ አምስት ወይም ስድስት ሲሊንደር ይይዛል
• የ300 hp ሞተር በተለምዶ ስምንት ሲሊንደር ይጠቀማል

ግን እነዚያ ሲሊንደሮች በትክክል እንዴት ሊደረደሩ ይችላሉ? ባለ-ብዙ-ሲሊንደር ሞተር ሲነድፉ መሐንዲሶች ምን ዓይነት የአቀማመጥ አማራጮች አሏቸው? እስኪ እንተንትነው።

ቀጥተኛ ሞተሮች፦ ቀላል ግን ከጊዜ ወደ ጊዜ የማይተገበሩ

በማንኛውም የሞተር ነዳፊ አእምሮ ውስጥ ቁጥር አንድ ጥያቄ ንድፉን እንዴት ማቅለል እንደሚቻል ነው — የምርት ወጪን ዝቅተኛ ማድረግና ጥገናን ቀላል ማድረግ። በዚህ ረገድ ኢንላይን (ቀጥተኛ) ሞተር ያለምንም ጥርጥር ያሸንፋል። ሲሊንደሮች በአንድ ረድፍ ይደረደራሉ፣ አቅምን ማሳደግም ብዙዎችን ከመጨመር ያህል ቀላል ነው።

የኢንላይን ሞተር ዓይነቶች በተግባር እንዴት እንደሚከፋፈሉ ይኸውና፦

• ባለ-ሁለትና ባለ-ሦስት ሲሊንደር ሞተሮች በመኪናዎች ውስጥ በአንጻራዊነት ብርቅ ናቸው፣ ሆኖም በላቀ የነዳጅ መርፌ (fuel injection) እና ተርቦቻርጂንግ (turbocharging) ምክንያት ባለ-ሁለት-ሲሊንደር ቅርጽ መልሶ እየመጣ ነው — በፊያት 500 (Fiat 500) ውስጥ ያለው ባለ-85 hp ተርቦቻርጅድ ባለ-ሁለት-ሲሊንደር ዋነኛ ምሳሌ ነው።
• ቀጥተኛ-አራት (straight-four) የመንገደኛ መኪና ዓለም የጉልበት ሞተር ሲሆን፣ ከ1.0 እስከ 2.4 ሊትር ድረስ ያሉ ይዘቶችን ይሸፍናል።
• ቀጥተኛ-አምስት ሞተሮች በቅርብ ጊዜ የተፈጠሩ ናቸው። ሜርሴዲስ-ቤንዝ (Mercedes-Benz) በ1974 የናፍጣ ባለ-አምስት-ሲሊንደር ፈር-ቀዳጅ ሆነ (በW123 መድረክ ላይ ያለው 300D)፣ ከዚያም ከሁለት ዓመት በኋላ የአውዲ (Audi) ባለ-ሁለት-ሊትር የቤንዚን ባለ-አምስት-ሲሊንደር ተከተለ፣ ቀጥሎም በ1980ዎቹ መጨረሻ ቮልቮ (Volvo) እና ፊያት (Fiat) ተቀላቀሉ።
• ቀጥተኛ-ስድስት ሞተሮች፣ ለረዥም ጊዜ በለስላሳነታቸው ምክንያት የአውሮፓ ተወዳጅ የነበሩ፣ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠፉ መጥተዋል። የነሱ ይበልጥ ረዥም እህት የሆነው ቀጥተኛ-ስምንት ደግሞ በ1930ዎቹ ተግባራዊ በሆነ መልኩ ተተወ።

የዚህ አዝማሚያ ምክንያት ግልጽ ነው፦ ሲሊንደር በጨመርክ ቁጥር ሞተሩ ይረዝማል — ይህም ከባድ የማስቀመጥ (packaging) ራስ ምታት ይፈጥራል። ለምሳሌ ቀጥተኛ-ስድስት ሞተርን አግድም በሆነ መልኩ (transversely) በፊት-ጎማ-ድራይቭ ሞተር ክፍል ውስጥ ማስገጠም የተሳካው በጥቂት ሁኔታዎች ብቻ ነው፦ ኦስቲን ማክሲ 2200 (Austin Maxi 2200) (የማርሽ ሳጥኑ ከሞተሩ ስር እንዲቀመጥ የጠየቀ) እና ቮልቮ S80 (Volvo S80) በጣም ጥቅጥቅ ባለ የማርሽ ሳጥኑ።

V-ቅርጽ ያላቸውና ጠፍጣፋ ሞተሮች፦ ጥቅጥቅ ያሉ ግን ውስብስብ

ታዲያ ኢንላይን ሞተርን እንዴት ታሳጥረዋለህ? ቆንጆው መፍትሔ፦ ለሁለት ከፍለህ፣ ሁለቱን ግማሾች ጎን ለጎን አስቀምጠህ፣ ሁለቱም አንድ ክራንክሻፍት እንዲያንቀሳቅሱ ማድረግ ነው። ይህ የV ሞተር ፍሬ ነገር ነው።

በጣም የተለመዱት የV-ሞተር አወቃቀሮች በሲሊንደር ባንኮች መካከል 60° ወይም 90° የተካተተ ማእዘን (included angle) ይጠቀማሉ። ያንን ማእዘን እስከ 180° ድረስ ግፋው — ሲሊንደሮች በቀጥታ እርስ በርስ ተራርቀው ሲጠቁሙ — ከዚያም ጠፍጣፋ ሞተር ታገኛለህ፣ ቦክሰር ሞተር (boxer engine) በመባልም ይታወቃል (ስለዚህ B2፣ B4፣ B6 የሚሉ መጠሪያዎች)።

ከቀጥተኛ ሞተር ጋር ሲነጻጸር ያሉት መስዋዕቶች (trade-offs) ጉልህ ናቸው፦

• ሁለት የሲሊንደር ራሶች (cylinder heads) — እያንዳንዱ የራሱ ጋስኬትና ማኒፎልዶች ያለው
• ተጨማሪ ካምሻፍቶች (camshafts) እና ይበልጥ ውስብስብ የቫልቭ-ድራይቭ አቀማመጥ
• የበለጠ ስፋት (በተለይ ለጠፍጣፋ ሞተሮች)፣ ይህም የት እንደሚገጠሙ ይገድባል
• ከፍ ያለ የማምረቻ ወጪ እና ይበልጥ ውስብስብ ጥገና

በእነዚህ ጉዳቶች ምክንያት፣ ጠፍጣፋ ሞተሮች በጥቂት አምራቾች ብቻ ጥቅም ላይ ይውላሉ — ፖርሼ (Porsche) እና ሱባሩ (Subaru) ዛሬ ከሁሉም በላቀ ይታወቃሉ።

V ሞተርን ከ60° በታች ማእዘኑን በማሳነስ ይበልጥ ጥቅጥቅ ስለ ማድረግ ምን ይባላል? ይህ ተደርጓል — የ1970ዎቹ ላንቺያ ፉልቪያ (Lancia Fulvia) በ23° ማእዘን ብቻ V4 ይጠቀም ነበር። ግን አንድ ችግር አለ፦ ማእዘኑ ባጠበበ ቁጥር ሞተሩን ማመጣጠን (balance) ይከብዳል። ይህም ወደ አንዱ በሞተር ንድፍ ውስጥ ካሉት እጅግ ወሳኝ ፈተናዎች ይመራናል።

የሞተር ንዝረት፦ ኃይሎች፣ ቶርኮችና እንዴት እንደሚገራ

ምንም የፒስተን የውስጥ-ቃጠሎ ሞተር ሙሉ በሙሉ ከንዝረት ነጻ አይደለም — ይህ ለንድፉ ተፈጥሯዊ ነው። ግን ንዝረትን መቆጣጠር ወሳኝ ነው፣ ለመንገደኛ ምቾት ብቻ ሳይሆን። ከባድ ያልተመጣጠነ ንዝረት የሞተር ክፍሎችን አካላዊ በሆነ መልኩ ሊያወድም ይችላል፣ ክፍሎች በከፍተኛ ፍጥነት ተንሳፍፈው ከሚመጡት አስከፊ መዘዞች ሁሉ ጋር።

የሞተር ንዝረት ከየት ይመጣል? ሦስት ዋና ምንጮች አሉ፦

• ያልተስተካከለ የመተኮስ ክፍተት (firing intervals) — በአንዳንድ የሞተር አወቃቀሮች ውስጥ የኃይል ምቶች (power strokes) በፍጹም እኩል ክፍተቶች አይተኮሱም፣ ይህም የቶርክ ሞገድ (torque ripple) ይፈጥራል። ይበልጥ ከባድ ፍላይዊል (flywheel) ይህንን ለማለስለስ ሊረዳ ይችላል።
• የፒስተን የንቅናቄ ኃይሎች (inertia forces) — ፒስተኖች ወደ ላይ ሲፋጠኑና በምታቸው ጫፍ ላይ ሲቀንሱ (በታችም ተቃራኒው ሲሆን)፣ መኪና ሲያቆም ወይም ሲፋጠን ከሚሰማህ ጋር ተመሳሳይ የንቅናቄ ኃይሎችን ይፈጥራሉ።
• የማገናኛ ዘንግ ጂኦሜትሪ (connecting rod geometry) — የማገናኛ ዘንጉ በቀጥተኛ መስመር አይጓዝም፣ የፒስተኑም እንቅስቃሴ ፍጹም ሳይኖሶይዳዊ አይደለም፣ ይህም በክራንክሻፍት ፍጥነት ብዜቶች ላይ ተጨማሪ የኃይል ክፍሎችን ያስተዋውቃል።

እነዚህ ከፍተኛ-ደረጃ የንቅናቄ ኃይሎች በአጠቃላይ ቸል ሊባሉ የሚችሉ ናቸው — ከሁለተኛ-ደረጃ ኃይሎች (second-order forces) በስተቀር፣ እነዚህ በክራንክሻፍት ድግግሞሽ እጥፍ የሚሠሩና ሁልጊዜ ግምት ውስጥ መግባት ያለባቸው ናቸው። በአቅራቢያ ባሉ ሲሊንደሮች ውስጥ ያሉ የንቅናቄ ኃይሎች በቋሚ ርቀት እርስ በርስ በተቃራኒ አቅጣጫ ሲሠሩ፣ የቶርክ ጥንዶች (torque couples)ንም ይፈጥራሉ፣ ይህም ሌላ የውስብስብነት ሽፋን ይጨምራል።

መሐንዲሶች እነዚህን ኃይሎች ለመዋጋት ሁለት ዋና መሣሪያዎች አሏቸው፦

• በተፈጥሮ የተመጣጠነ አወቃቀር ምረጥ — ኃይሎችና ቶርኮች በተፈጥሮ እርስ በርስ እንዲሰረዙ ሲሊንደሮችንና የክራንክሻፍት ምቶችን አደራጅ።
• የማመጣጠኛ ዘንጎች (balance shafts) ጨምር — ከክራንክሻፍት ተቃራኒ አቅጣጫ የሚሽከረከሩ የመከላከያ ክብደቶች (counterweights) ያላቸው ሁለተኛ ዘንጎች፣ እኩልና ተቃራኒ ኃይሎችን የሚፈጥሩ። እነዚህ ወጪንና ሜካኒካዊ ውስብስብነትን ይጨምራሉ ግን ችግር ያለባቸውን የንዝረት ሁነቶች ሙሉ በሙሉ ሊያስወግዱ ይችላሉ።

ከሁሉም የተለመዱ የሞተር አቀማመጦች መካከል፣ በንድፈ-ሐሳብ ፍጹም የተመጣጠኑ ሁለቱ ብቻ ናቸው፦ ቀጥተኛ-ስድስት እና ጠፍጣፋ-ስድስት (flat-six)። BMW እና ፖርሼ እነዚህን አወቃቀሮች በጽናት የያዙበት ምክንያት በትክክል ይኸው ነው — እንዲሁም ሌሎች ምንም እንኳ የማስቀመጥ ፈተናዎች ቢኖሩም ለመተው ያላሳለቡበት ምክንያት።

የሞተር ማመጣጠን በአወቃቀር፦ ተግባራዊ መመሪያ

እያንዳንዱ ዋና የሞተር አወቃቀር ንዝረትንና ማመጣጠንን በተመለከተ በገሃዱ ዓለም እንዴት እንደሚሠራ እንመልከት።

ባለ-ሁለት-ሲሊንደር ቀጥተኛ ሞተሮች (ክራንኮች በአንድ አቅጣጫ) ከማመጣጠን አንጻር ከነጠላ-ሲሊንደር ጋር በተመሳሳይ መልኩ ይሠራሉ — ሁለቱም ፒስተኖች በአንድ ምዕራፍ (in phase) ይነሣሉ ይወድቃሉ። የሩሲያ ኦካ (Oka) የመጀመሪያ-ደረጃ የንቅናቄ ኃይሎችን ለመቋቋም ሁለት በተቃራኒ የሚሽከረከሩ የማመጣጠኛ ዘንጎችን ተጠቀመ፣ ሆኖም ሁለተኛ-ደረጃ ኃይሎች ሳይታረሙ ቀሩ። ሁለት ተጨማሪ የማመጣጠኛ ዘንጎች መጨመር በእንዲህ ያለ ትንሽና ተመጣጣኝ ዋጋ ያለው መኪና ላይ ፈጽሞ የማይተገበር ይሆን ነበር። ብዙ ባለ-ሁለት-ሲሊንደር ሞተሮች — እንደ የመጀመሪያው የ1957 ፊያት 500 (Fiat 500) እና የህንዱ ታታ ናኖ (Tata Nano) — ምንም የማመጣጠኛ ዘንግ ሳይኖራቸው ብቻ ይሠሩ ነበር፣ ንዝረቱን ለመምጠጥም ተለጣጭ የሞተር ድጋፎችን (engine mounts) ይተማመኑ ነበር። ለበጀት-ተኮር አጠቃቀሞች ርካሽ፣ ቀላልና ተቀባይነት ያለው።

ክራንኮቻቸው በ180° ያሉ ባለ-ሁለት-ሲሊንደር ሞተሮች (ፒስተኖች በተቃራኒ-ምዕራፍ የሚንቀሳቀሱ) የተሻለ የመጀመሪያ-ደረጃ ማመጣጠን ይሰጣሉ ግን እኩል የመተኮስ ክፍተቶችን ማግኘት የሚችሉት በሁለት-ምት (two-stroke) ቅርጽ ብቻ ነው — ይህም ከጦርነት በፊት በነበሩ DKW ዎችና በዘሮቻቸው፣ በምስራቅ ጀርመን ትራባንት (Trabant) ላይ ጥቅም ላይ እንደዋለው።

V-twin ሞተሮች ዛሬ የተረፉት ከሞላ ጎደል በሞተር ሳይክሎች ላይ ብቻ ነው — ሃርሊ-ዴቪድሰን (Harley-Davidson) እና የጃፓን አስመሳዮቹ ግልጽ ምሳሌዎች ናቸው። NAMI-1 ይህንን አቀማመጥ የተጠቀመ ብቸኛ መኪና ሆኖ ይታያል። በክራንክሻፍት ላይ ያሉ የመከላከያ ክብደቶች ወደ ሙሉ ማመጣጠን ሊያቀርቡት ይችላሉ፣ ግን እኩል የመተኮስ ክፍተቶች ግን አሁንም ሊደረሱ የማይችሉ ሆነው ይቀራሉ።

ባለ-ሦስት-ሲሊንደር ሞተሮች ከቀጥተኛ-አራት ይልቅ የከፋ ማመጣጠን አላቸው። እንደ ሱባሩ (Subaru) እና ዳይሃትሱ (Daihatsu) ያሉ አምራቾች የማመጣጠኛ ዘንጎችን እንደ መደበኛ ይገጥማሉ፤ ኦፔል (Opel) ለሁለተኛው-ትውልድ ኮርሳ (Corsa) በነበረው Ecotec ባለ-ሦስት-ሲሊንደር ውስጥ አንዱን ለመተው ያደረገው ውሳኔ ወጪ ቆጠበ ግን በ1996 ከገበያ ከገባ በኋላ መኪናው በጀርመን የመኪና ፕሬስ ዘንድ መጥፎ ስም አተረፈ — “በከተማ ውስጥ በተለዋዋጭ ሁነቶች ለመንዳት ፈጽሞ የማይቻል” ተብሎ ተገልጿል።

ቀጥተኛ-አራት ሞተሮች — በዓለም ላይ በጣም የተለመደው አቀማመጥ — በክራንክሻፍት ፍጥነት እጥፍ የሚሮጥ የማመጣጠኛ ዘንግ ብቻ ሊያስወግደው የሚችል ነጻ ሁለተኛ-ደረጃ የንቅናቄ ኃይል አላቸው። የተፈጠረውን ቶርክ ለመሰረዝ፣ ሁለተኛ በተቃራኒ የሚሽከረከር ዘንግ ያስፈልጋል። ውድ፣ አዎ — ግን ሚትሱቢሺ (Mitsubishi)፣ ሳአብ (Saab)፣ ፎርድ (Ford)፣ ፊያት (Fiat) እና የቮልክስዋገን ግሩፕ (Volkswagen Group) ብራንዶች ሁሉ ለስላሳነት በጠየቀ ጊዜ ይህንን ዝግጅት ተጠቅመዋል።

ጠፍጣፋ-አራት ሞተሮች ከኢንላይን አቻዎቻቸው ይልቅ ትንሽ የተሻለ ይሠራሉ — ሞተሩን በቋሚ ዘንግ ዙሪያ ወደ ጎን (yaw) የሚያደርግ ሁለተኛ-ደረጃ የቶርክ ጥንድ ብቻ ይቀራል። ይሁንና በአየር-ቀዝቃዛው የቢትል (Beetle) ሞተርም ሆነ የሱባሩ (Subaru) የቦክሰር ሞተሮች ለአስርት ዓመታት ያለ ማመጣጠኛ ዘንግ መሥራት ችለዋል።

ቀጥተኛ-አምስት ሞተሮች የተካካሱ የመጀመሪያ-ደረጃ የንቅናቄ ኃይሎች አሏቸው ግን በብሎኩ ውስጥ በቋሚነት የሚጓዝ የሚሽከረከር የማጠፊያ ቶርክ (rolling bending torque) ይሰቃያሉ — ይህም እጅግ ጠንካራ መዋቅር ይጠይቃል። ሜርሴዲስ-ቤንዝ (Mercedes-Benz)፣ አውዲ (Audi) እና ቮልቮ (Volvo) ይህንን በተሻሻሉ የሞተር ድጋፎችና የመከላከያ ክብደቶች ተቋቋሙት (እንደ አውዲ TT RS ውስጥ ያለው ሱፐርቻርጅድ 2.5 TFSI)፣ የፊያት (Fiat) መሐንዲሶች ግን ይበልጥ ሄደው ሙሉ የማመጣጠኛ ዘንግ ተጠቀሙ።

አንድ አስደሳች ማስታወሻ፦ ሁሉም ማለት ይቻላል ባለ-አምስት-ሲሊንደር ሞተሮች በመሠረቱ አንድ ተጨማሪ ሲሊንደር የተጨመረባቸው ባለ-አራት-ሲሊንደር ሞተሮች ናቸው። ይህ ሞዱላር አቀራረብ የጋራ ፒስተኖች፣ የማገናኛ ዘንጎችና የቫልቭትሬን ክፍሎችን ይፈቅዳል — ብሎኩ፣ ራሱ እና ክራንክሻፍቱ (ምቶቹ በ72° ክፍተቶች ያሉት) ብቻ መለወጥ ያስፈልጋቸዋል።

ቀጥተኛ-ስድስቶችን የተኩት V6 ሞተሮች ከባለ-ሦስት-ሲሊንደር ጋር ተመሳሳይ የማመጣጠን ባህሪያትን ይጋራሉ — ይህም ማለት ጥሩ ያልሆነ። የመጀመሪያው ሜርሴዲስ-ቤንዝ V6 (M112፣ በሲሊንደር ሦስት ቫልቮች ያለው) ይህንን በባንኮች መካከል ባለው ሸለቆ ውስጥ በተገጠመ የማመጣጠኛ ዘንግ ፈታው። የPSA ግሩፕ ባለ-ሦስት-ሊትር ባለ-ስድስት-ሲሊንደር አንዱን በሲሊንደር ራስ ውስጥ አስቀመጠ። ሌሎች አምራቾች ጥንቃቄ የተሞላበት የክራንክ ፒን ማስተካከያ (offsetting) መረጡ — በአውዲ V6 (Audi V6) ላይ እንደሚታየው — ተጨማሪ ውስብስብነት ሳይኖር ንዝረትን ለመቀነስ። የ90° የተካተተ ማእዘን ያላቸው V6 ሞተሮች ሌላ ራስ ምታት ይጨምራሉ፦ በተፈጥሮ ያልተስተካከለ የመተኮስ ክፍተቶች፣ ይህም ክብደት ያለው ፍላይዊል በከፊል ብቻ ሊያለሰልሰው የሚችል።

የ90° የባንክ ማእዘንና በሁለት እርስ በርስ ቀጥ ያሉ ጠለሎች ላይ የክራንክሻፍት ምቶች ያላቸው V8 ሞተሮች በጣም በደንብ የተመጣጠኑ ናቸው። እኩል የመተኮስ ክፍተቶች ሊደረሱ ይችላሉ፣ ሁለት የተረፉ የቶርክ ጥንዶች ብቻ ይቀራሉ — በክራንክሻፍቱ የጫፍ ጆርናሎች ላይ ባሉ የመከላከያ ክብደቶች በቀላሉ የሚፈቱ። የአሜሪካ መሐንዲሶች V8ን በዚህ ያህል በጋለ ስሜት ያቀፉበት ትልቅ ምክንያት ይኸው ነው፦ ንዝረትን በቀላሉ አይታገሡም።

V4 ሞተሮች ብርቅ ነበሩ አሁን ግን በመኪናዎች ውስጥ ከሞላ ጎደል ጠፍተዋል። የአውሮፓ ፎርድ V4 (በታውኑስ፣ ካፕሪ እና ሳአብ 96 ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለ) እና የዛፖሮዠትስ (Zaporozhets) እንግዳ V4 ሁለቱም ለመጀመሪያ-ደረጃ የቶርክ ጥንዶች የማመጣጠኛ ዘንግ ጠይቀዋል። ጥቅጥቅ ማለትና ወጪ ዋነኞቹ አንቀሳቃሽ ምክንያቶች ነበሩ — ማመጣጠን ሁለተኛ ደረጃ ነበር።

V10 ሞተሮች ከቀጥተኛ-አምስት ጋር ተመሳሳይ የማመጣጠን ባህሪያትን ይጋራሉ። ይህ የፎርሙላ 1 ሞተሮች፣ የዶጅ ቫይፐር (Dodge Viper) ወይም የዶጅ RAM (Dodge RAM) ነዳፊዎችን ከመጠቀም አላገዳቸውም — ኃይል ሲያስፈልግህ ንዝረቱን ታስተናግዳለህ።

ስለ ይበልጥ እንግዳ አቀማመጦች ስናወራ፦ ጠፍጣፋ-ስምንት (በፖርሼ 917 (Porsche 917) የውድድር መኪናዎች ላይ እንደ ጥቅም ላይ የዋለው) በመሠረቱ በአንድ የጋራ ክራንክሻፍት ላይ ያሉ ሁለት ጠፍጣፋ-አራቶች ናቸው፣ V12 እና ጠፍጣፋ-12 ሞተሮች ደግሞ ወደ ሁለት ቀጥተኛ-ስድስቶች ይቀንሳሉ — ይህም ልዩ የሆነ ለስላሳነታቸውን ያስረዳል።

VR6፣ VR5 እና W-ሞተሮች፦ የቮልክስዋገን የማስቀመጥ ድንቅ ሥራ

እንደ ላንቺያ ፉልቪያ (Lancia Fulvia) ያሉ ጠባብ-ማእዘን V ሞተሮችን ቀደም ሲል ነካክተናል። ለአስርት ዓመታት እነዚህ ይወገዱ ነበር — ከ60° ወይም 90° አቀማመጦች ይልቅ ለማመጣጠን ይከብዳሉ፣ የሚገኘው የማስቀመጥ ጥቅምም ለችግሩ የሚገባ አይመስልም ነበር። ከዚያም ቅድሚያ የሚሰጣቸው ነገሮች ተቀየሩ።

ሁለት እድገቶች ጨዋታውን ቀየሩ፦

• ሃይድሮሊክ የሞተር ድጋፎች (hydraulic engine mounts) በስፋት ተገኙ፣ ይህም የሞተሩ ንድፈ-ሐሳባዊ ማመጣጠን ምንም ይሁን ምን የንዝረት ስርጭትን በከፍተኛ ሁኔታ አፈኑ።
• ከኮፈኑ ስር ያለው ቦታ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠበበ ሄደ፣ ይህም ጥቅጥቅ ማለትን ከፍ ያለ ባህሪ አደረገው። ልከኛ ሃችባክ ባለ-2.8-ሊትር ባለ-ስድስት-ሲሊንደር ሞተር ይደብቃል ብሎ ማን ይገምታል? ቮልክስዋገን (Volkswagen) ይህንን አሳካ።

ቮልክስዋገን VR6 (Volkswagen VR6) — “VR” ማለት V-Reihen (V-ኢንላይን) ማለት ነው — ጠባብ-ማእዘን ጽንሰ-ሐሳቡን ላንቺያ (Lancia) ካደረገው በላይ ይወስደዋል፣ በባንኮች መካከል የ15° ማእዘን ብቻ በመጠቀም። ውጤቱም በጣም ጥቅጥቅ ያለ በመሆኑ በተግባር እንደ ተንሸራታች ኢንላይን ሞተር ይሠራል፣ የሚያስደንቀውም ለሁለቱም ባንኮች አንድ የሲሊንደር ራስ ይጠቀማል። የተለመደ V6 በማይገባበት ቦታ የሚገጥም ባለ-2.8-ሊትር ባለ-ስድስት-ሲሊንደር ሞተር — በሦስተኛው-ትውልድ ቮልክስዋገን ጎልፍ (Volkswagen Golf) ላይ ለመጀመሪያ ጊዜ ቀረበ።

ከዚያ ጀምሮ የቮልክስዋገን (Volkswagen) መሐንዲሶች ጽንሰ-ሐሳቡን አስቀጠሉ፦

• VR5 አንድ ሲሊንደር የተወገደበት VR6 ሆኖ መጣ።
• W8 ሁለት የተሳጠሩ VR ክፍሎችን (እያንዳንዳቸው አራት ሲሊንደር) በአንድ ክራንክሻፍት አጣመረ — ለታዋቂው ፓሳት ሰዳን (Passat sedan) ተገጠመ።
• W12 በ1998 በW12 ሮድስተር (W12 Roadster) ኮንሴፕት ላይ ለመጀመሪያ ጊዜ ቀረበ፦ ሁለት VR6 ሞተሮች በአንድ ክራንክሻፍት ላይ በ72° ማእዘን የተጣመሩ።
• W16 — በአራት ተርቦቻርጀሮች — ቡጋቲ ቬይሮን (Bugatti Veyron)ን ወደ 431 ኪሜ/ሰዓት ያንቀሳቅሳል፣ ይህም የዚህን አርክቴክቸር እጅግ የጠነከረ የምርት አጠቃቀም ያደርገዋል።

እነዚህ አቀማመጦች ቀደም ብለው ለምን አልነበሩም? ዘመናዊ በኮምፒውተር-የተደገፈ ንድፍ (computer-aided design) እንዲቻሉ አደረጋቸው። እንዲህ ባሉ ውስብስብ ጂኦሜትሪዎች ላይ የተካተተውን ማእዘን፣ የክራንክ ፒን ቦታዎችን፣ የመተኮስ ቅደም ተከተልን እና የማመጣጠን ባህሪያትን ማመቻቸት ከ1990ዎቹ ጀምሮ የተገኘው የስሌት ኃይል ሳይኖር በተግባር የማይቻል ይሆን ነበር። የW12 ክራንክሻፍት ብቻውን ለማሽን ሠራተኛ ቅዠት ነው — ኮምፒውተር እያንዳንዱን ልኬት ካረጋገጠ በኋላ ብቻ የሚገባ ዓይነት ክፍል።

በገሃዱ ዓለም የሞተር ንድፍ ውስጥ በትክክል የሚቆጥረው ምንድን ነው

ከዚህ ሁሉ አንድ ቁምነገር ካለ፣ መሐንዲስ የሞተር አቀማመጥን ሲመርጥ ንድፈ-ሐሳባዊ ማመጣጠን ብዙ ጊዜ ወሳኝ ምክንያት አይደለም። ትክክለኛ ቅድሚያ የሚሰጣቸው ነገሮች፦

• ማስቀመጥ (Packaging) — በሞተር ክፍሉ ውስጥ ይገባል?
• ክብደትና የኃይል ጥግግት — ለአጠቃቀሙ ምርጡ ጥምርታ ምንድን ነው?
• የምርት ወጪ — በሞዴል ክልል መካከል ክፍሎችን መጋራት ይችላል?
• ሞዱላሪቲ — ከጊዜ ወደ ጊዜ አምራቾች ከባለ-ሦስት-ሲሊንደር ኢኮኖሚ ክፍሎች ጀምሮ እስከ ባለ-አስራ-ሁለት-ሲሊንደር ታዋቂ ሞዴሎች ድረስ ከጋራ የፒስተንና የቦር አርክቴክቸር ሙሉ የሞተር ቤተሰቦችን ይገነባሉ

የሜርሴዲስ-ቤንዝ (Mercedes-Benz) የአሁኑ የሞተር ስብስብ የሞዱላር አቀራረብ የመማሪያ መጽሐፍ ምሳሌ ነው፦ የጋራ አርክቴክቸር በእጅግ የተለያዩ የኃይል ውጤቶችና የሲሊንደር ቁጥሮች መካከል ያሉ ሞተሮችን መሠረት ያደርጋል።

ስለ ንዝረትም ቢሆን — ንድፈ-ሐሳባዊና ትክክለኛ ማመጣጠን ሁለት እጅግ የተለያዩ ነገሮች ናቸው የሚለውን ማስታወስ ተገቢ ነው። ፍጹም የተመጣጠነ ቀጥተኛ-ስድስት እንኳ ክራንክሻፍት ስብስቡ በአግባቡ ካልተመጣጠነ ወይም ፒስተኖቹና የማገናኛ ዘንጎቹ በክብደት ጎልተው ከተለያዩ ይንዘራል። የገሃዱ ዓለም የምርት ልኬቶችና የክፍሎች መበላሸት በጫና ስር ማለት ምንም ሞተር በተግባር እኩልታዎች እንደሚጠቁሙት ለስላሳ ሆኖ አያውቅም ማለት ነው። ለዚህም ነው የሞተር ድጋፍ ንድፍ — ሞተሩ ከቀሪው መኪና የሚነጠልበት መንገድ — ልክ እንደ አቀማመጡ ራሱ ወሳኝ የሆነው። አንዳንዴ ይበልጥ ወሳኝ።

ይህ ትርጉም ነው። ዋናውን እዚህ ማንበብ ይችላሉ፦ https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e54e1.html