ការពន្យល់អំពីការរៀបចំម៉ាស៊ីន៖ ម៉ាស៊ីនត្រង់ (Straight) ម៉ាស៊ីនរាង V និងម៉ាស៊ីនរាបស្មើ (Flat)

នៅដើមសតវត្សទី២០ កាលដែលវិស្វកម្មរថយន្តកំពុងរីកចម្រើនយ៉ាងលឿន ម៉ាស៊ីនទំហំ ១០ លីត្រ អាចជាម៉ាស៊ីនស៊ីឡាំងតែមួយ ឬនិយាយម្យ៉ាងទៀតគឺ ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំបី (straight-eight)។ កាលនោះ គ្មាននរណាម្នាក់ភ្ញាក់ផ្អើលនឹងម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយទំហំ ២៣ លីត្រ ឬម៉ាស៊ីនយន្តហោះប្រភេទរ៉ាឌីយ៉ាល់ប្រាំពីរស៊ីឡាំង ដែលត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុងរថយន្តឡើយ។

នៅពេលដែលការផលិតដ៏ច្រើនលើសលប់បានពង្រីកខ្នាត និងសម្ពាធនៃតម្លៃកាន់តែខ្លាំងឡើង អ្វីៗក៏ចូលក្នុងសណ្ឋានរបស់វា។ ម៉ាស៊ីនស៊ីឡាំងតែមួយបានក្លាយជារបស់នៃអតីតកាល។ សព្វថ្ងៃនេះ ទំហំស៊ីឡាំងជាមធ្យមនៅក្នុងម៉ាស៊ីនរថយន្តធម្មតាមានចន្លោះពី ៣០០ ទៅ ៦០០ សង់ទីម៉ែត្រគូប ដោយមានកម្លាំងជាក់លាក់ចាប់ពីប្រមាណ ៣៥ hp/l នៅក្នុងម៉ាស៊ីនឌីសែលប្រភេទស្រូបខ្យល់ធម្មជាតិ (naturally aspirated) រហូតដល់ ១០០ hp/l នៅក្នុងម៉ាស៊ីនសាំងដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់។ ទាំងនេះគឺជាចំណុចល្អបំផុតសម្រាប់ការផលិតក្នុងទីផ្សារដ៏ធំ — ការចេញក្រៅពីដែនកំណត់ទាំងនេះគ្រាន់តែមិនមានភាពសមរម្យខាងសេដ្ឋកិច្ចទេ។

ដូច្នេះ តើទិដ្ឋភាពនៃម៉ាស៊ីនសម័យទំនើបមើលទៅយ៉ាងណា? ជាទូទៅ៖

• ម៉ាស៊ីន ១០០ hp ជាធម្មតាមានបួនស៊ីឡាំង
• ម៉ាស៊ីន ២០០ hp ជាធម្មតាប្រើបួន ប្រាំ ឬប្រាំមួយស៊ីឡាំង
• ម៉ាស៊ីន ៣០០ hp ជាទូទៅប្រើប្រាស់ប្រាំបីស៊ីឡាំង

ប៉ុន្តែ តើស៊ីឡាំងទាំងនោះអាចត្រូវបានរៀបចំយ៉ាងពិតប្រាកដដូចម្តេច? តើវិស្វករមានជម្រើសរៀបចំ (layout) អ្វីខ្លះ នៅពេលរចនាម៉ាស៊ីនច្រើនស៊ីឡាំង? តោះមកវិភាគវាជាមួយគ្នា។

ម៉ាស៊ីនត្រង់ (Straight Engines)៖ សាមញ្ញ ប៉ុន្តែកាន់តែមិនអំណោយផល

សំណួរលេខមួយនៅក្នុងគំនិតរបស់អ្នករចនាម៉ាស៊ីនគ្រប់រូបគឺ ធ្វើដូចម្តេចទើបអាចធ្វើឱ្យការរចនាមានភាពសាមញ្ញ — រក្សាតម្លៃផលិតកម្មឱ្យទាប និងធ្វើឱ្យការថែទាំមានភាពងាយស្រួល។ ក្នុងចំណុចនេះ ម៉ាស៊ីនត្រង់ (inline/straight) ឈ្នះស្រឡះ។ ស៊ីឡាំងត្រូវបានរៀបចំជាជួរតែមួយ ហើយការបង្កើនទំហំគ្រាន់តែងាយស្រួលដូចការបន្ថែមស៊ីឡាំងបន្ថែមទៀតប៉ុណ្ណោះ។

នេះជារបៀបដែលប្រភេទម៉ាស៊ីនត្រង់ផ្សេងៗបែងចែកគ្នាក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង៖

• ម៉ាស៊ីនពីរ និងបីស៊ីឡាំង គឺមានកម្រនៅក្នុងរថយន្ត ទោះបីជាទម្រង់ពីរស៊ីឡាំងកំពុងវិលត្រឡប់មកវិញ ដោយសារតែបច្ចេកវិទ្យាចាក់ឥន្ធនៈ (fuel injection) ដ៏ទំនើប និងតួប៊ូ (turbocharging) — ឧទាហរណ៍ដ៏ល្អគឺម៉ាស៊ីនពីរស៊ីឡាំងតួប៊ូ ៨៥ hp នៅក្នុង Fiat 500។
• ម៉ាស៊ីនត្រង់បួន (straight-four) គឺជាម៉ាស៊ីនការងារសំខាន់នៃពិភពរថយន្តដឹកអ្នកដំណើរ ដោយគ្របដណ្តប់ទំហំចាប់ពី ១.០ ទៅ ២.៤ លីត្រ។
• ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំ (straight-five) គឺជាការអភិវឌ្ឍថ្មីៗបន្ថែមទៀត។ Mercedes-Benz បានត្រួសត្រាយផ្លូវម៉ាស៊ីនឌីសែលប្រាំស៊ីឡាំងនៅឆ្នាំ ១៩៧៤ (ម៉ូដែល 300D លើ platform W123) បន្ទាប់មកដោយម៉ាស៊ីនសាំងប្រាំស៊ីឡាំងទំហំពីរលីត្ររបស់ Audi ពីរឆ្នាំក្រោយមក រួចមាន Volvo និង Fiat ចូលរួមនៅចុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ ១៩៨០។
• ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយ (straight-six) ដែលជាទីពេញចិត្តរបស់អឺរ៉ុបជាយូរមកហើយ ដោយសារភាពរលូនរបស់វា បានក្លាយជាកម្រកាន់តែខ្លាំង។ ម៉ាស៊ីនបងប្អូនរបស់វាដែលវែងជាង គឺ ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំបី (straight-eight) ត្រូវបានបោះបង់ចោលជាក់ស្តែងតាំងពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ ១៩៣០។

មូលហេតុនៃនិន្នាការនេះមានភាពងាយយល់៖ កាលណាអ្នកបន្ថែមស៊ីឡាំងកាន់តែច្រើន ម៉ាស៊ីនកាន់តែវែង — ហើយនោះបង្កើតបញ្ហាការដាក់បញ្ចូល (packaging) យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ។ ឧទាហរណ៍ ការដាក់ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយតាមទទឹង (transversely) ទៅក្នុងបន្ទប់ម៉ាស៊ីននៃរថយន្តបើកបរកង់មុខ ត្រូវបានធ្វើបានតែក្នុងករណីមួយចំនួនតូចប៉ុណ្ណោះ៖ Austin Maxi 2200 (ដែលតម្រូវឱ្យប្រអប់លេខត្រូវលាក់នៅក្រោមម៉ាស៊ីន) និង Volvo S80 ដែលមានប្រអប់លេខតូចល្អិតបំផុត។

ម៉ាស៊ីនរាង V និងម៉ាស៊ីនរាបស្មើ៖ តូចល្អិត ប៉ុន្តែស្មុគស្មាញ

ដូច្នេះ តើអ្នកធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីនត្រង់ខ្លីយ៉ាងដូចម្តេច? ដំណោះស្រាយដ៏ឆ្លាតវៃ៖ បំបែកវាជាពីរ ដាក់ពាក់កណ្តាលទាំងពីរនៅជាប់គ្នា ហើយបញ្ជាដៃកាំ (crankshaft) តែមួយដោយប្រើទាំងពីរ។ នោះគឺជាខ្លឹមសារនៃ ម៉ាស៊ីន V។

ការរៀបចំម៉ាស៊ីន V ដ៏ពេញនិយមបំផុតប្រើមុំរួមបញ្ចូល ៦០° ឬ ៩០° រវាងជួរស៊ីឡាំង (cylinder banks)។ ដាក់មុំនោះរហូតដល់ ១៨០° — ស៊ីឡាំងតម្រង់ឆ្ងាយពីគ្នាដោយផ្ទាល់ — នោះអ្នកនឹងទទួលបាន ម៉ាស៊ីនរាបស្មើ (flat engine) ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជា ម៉ាស៊ីនប្រដាល់ (boxer engine) (ដែលជាមូលហេតុនៃការដាក់ឈ្មោះ B2, B4, B6)។

ការដោះដូរ (trade-offs) បើប្រៀបធៀបនឹងម៉ាស៊ីនត្រង់គឺមានសារៈសំខាន់៖

• ក្បាលស៊ីឡាំងពីរ — នីមួយៗមាន gasket និង manifold រៀងៗខ្លួន
• ដៃ camshaft កាន់តែច្រើន និងការរៀបចំ valve-drive ដ៏ស្មុគស្មាញជាង
• ទទឹងកាន់តែធំ (ជាពិសេសសម្រាប់ម៉ាស៊ីនរាបស្មើ) ដែលកំណត់ទីកន្លែងដែលអាចតម្លើងវាបាន
• តម្លៃផលិតកម្មខ្ពស់ជាង និងការថែទាំស្មុគស្មាញជាង

ដោយសារគុណវិបត្តិទាំងនេះ ម៉ាស៊ីនរាបស្មើត្រូវបានប្រើដោយក្រុមហ៊ុនផលិតមួយចំនួនតូចប៉ុណ្ណោះ — Porsche និង Subaru ជាក្រុមហ៊ុនដែលគួរឱ្យកត់សម្គាល់បំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្ន។

ចុះការធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីន V កាន់តែតូចល្អិតបន្ថែមទៀតដោយបន្ថយមុំរួមបញ្ចូលឱ្យតិចជាង ៦០° វិញ? វាត្រូវបានធ្វើរួចហើយ — Lancia Fulvia នៃទសវត្សរ៍ឆ្នាំ ១៩៧០ បានដំណើរការម៉ាស៊ីន V4 ដែលមានមុំត្រឹមតែ ២៣°។ ប៉ុន្តែមានបញ្ហាមួយ៖ កាលណាមុំកាន់តែតូចចង្អៀត ម៉ាស៊ីនកាន់តែពិបាកធ្វើឱ្យមានតុល្យភាព។ ដែលនាំយើងទៅរកបញ្ហាប្រឈមដ៏សំខាន់បំផុតមួយក្នុងការរចនាម៉ាស៊ីន។

ការញ័ររបស់ម៉ាស៊ីន៖ កម្លាំង កម្លាំងបង្វិល និងវិធីគ្រប់គ្រងវា

គ្មានម៉ាស៊ីនឆេះក្នុង (internal combustion) ប្រភេទពីស្តុង (piston) ណាមួយដែលគ្មានការញ័រទាំងស្រុងឡើយ — វាជារឿងធម្មជាតិនៃការរចនា។ ប៉ុន្តែ ការគ្រប់គ្រងការញ័រគឺមានសារៈសំខាន់ មិនត្រឹមតែសម្រាប់ភាពស្រួលរបស់អ្នកដំណើរប៉ុណ្ណោះទេ។ ការញ័រដែលគ្មានតុល្យភាពធ្ងន់ធ្ងរអាចបំផ្លាញគ្រឿងម៉ាស៊ីនជាក់ស្តែង ជាមួយនឹងផលវិបាកមហន្តរាយទាំងឡាយដែលកើតមកជាមួយគ្រឿងម៉ាស៊ីនដែលរបើចេញដោយល្បឿនលឿន។

តើការញ័ររបស់ម៉ាស៊ីនមកពីណា? មានប្រភពសំខាន់ៗបី៖

• ចន្លោះពេលឆេះមិនស្មើគ្នា — នៅក្នុងការរៀបចំម៉ាស៊ីនមួយចំនួន ការផ្ទុះកម្លាំង (power strokes) មិនឆេះនៅចន្លោះពេលស្មើគ្នាបេះបិទទេ ដែលបង្កើតការ​ប្រែប្រួលនៃកម្លាំងបង្វិល (torque ripple)។ កង់ផ្គរ (flywheel) ដែលធ្ងន់ជាងអាចជួយធ្វើឱ្យវារលូនជាង។
• កម្លាំងនិចលភាពនៃស្តុង (piston inertia forces) — នៅពេលស្តុងបង្កើនល្បឿនឡើងលើ និងបន្ថយល្បឿននៅផ្នែកខាងលើនៃចលនារបស់វា (និងផ្ទុយមកវិញនៅផ្នែកខាងក្រោម) ពួកវាបង្កើតកម្លាំងនិចលភាពស្រដៀងនឹងអ្វីដែលអ្នកមានអារម្មណ៍នៅពេលរថយន្តហ្វ្រាំង ឬបង្កើនល្បឿន។
• ធរណីមាត្រនៃដៃភ្ជាប់ (connecting rod geometry) — ដៃភ្ជាប់មិនធ្វើដំណើរតាមបន្ទាត់ត្រង់ទេ ហើយចលនារបស់ស្តុងក៏មិនមែនជារលកស៊ីនុសល្អឥតខ្ចោះដែរ ដែលនាំមកនូវសមាសភាគកម្លាំងបន្ថែមនៅពហុគុណនៃល្បឿនដៃកាំ (crankshaft)។

កម្លាំងនិចលភាពលំដាប់ខ្ពស់ទាំងនេះជាទូទៅអាចមិនយកមកគិតបាន — លើកលែងតែ កម្លាំងលំដាប់ទីពីរ (second-order forces) ដែលធ្វើសកម្មភាពនៅប្រេកង់ពីរដងនៃដៃកាំ ហើយត្រូវតែយកមកគិតជានិច្ច។ នៅពេលដែលកម្លាំងនិចលភាពនៅក្នុងស៊ីឡាំងជាប់គ្នាធ្វើសកម្មភាពក្នុងទិសផ្ទុយគ្នានៅចម្ងាយថេរពីគ្នា ពួកវាក៏បង្កើត គូកម្លាំងបង្វិល (torque couples) ផងដែរ ដែលបន្ថែមស្រទាប់ស្មុគស្មាញមួយទៀត។

វិស្វករមានឧបករណ៍សំខាន់ៗពីរដើម្បីប្រឆាំងនឹងកម្លាំងទាំងនេះ៖

• ជ្រើសរើសការរៀបចំដែលមានតុល្យភាពតាមធម្មជាតិ — រៀបចំស៊ីឡាំង និងដៃកាំ (crankshaft throws) ឱ្យកម្លាំង និងកម្លាំងបង្វិលលុបបំបាត់គ្នាទៅវិញទៅមកដោយធម្មជាតិ។
• បន្ថែមដៃតុល្យភាព (balance shafts) — ដៃបន្ទាប់បន្សំដែលមានទម្ងន់ផ្ទុយ ដែលវិលក្នុងទិសផ្ទុយពីដៃកាំ បង្កើតកម្លាំងស្មើ និងផ្ទុយ។ ទាំងនេះបន្ថែមតម្លៃ និងភាពស្មុគស្មាញខាងមេកានិច ប៉ុន្តែអាចលុបបំបាត់ទម្រង់ការញ័រដែលជាបញ្ហាបានទាំងស្រុង។

ក្នុងចំណោមការរៀបចំម៉ាស៊ីនទូទៅទាំងអស់ មានតែ ពីរប៉ុណ្ណោះដែលមានតុល្យភាពល្អឥតខ្ចោះតាមទ្រឹស្តី៖ ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយ (straight-six) និង ម៉ាស៊ីនរាបស្មើប្រាំមួយ (flat-six)។ នេះគឺពិតប្រាកដជាមូលហេតុដែល BMW និង Porsche បានរក្សាការរៀបចំទាំងនេះយ៉ាងម៉ឺងម៉ាត់ — និងជាមូលហេតុដែលក្រុមហ៊ុនផ្សេងទៀតស្ទាក់ស្ទើរក្នុងការបោះបង់ពួកវា ទោះបីជាមានបញ្ហាប្រឈមនៃការដាក់បញ្ចូលក៏ដោយ។

តុល្យភាពម៉ាស៊ីនតាមការរៀបចំ៖ មគ្គុទេសក៍ជាក់ស្តែង

តោះមកមើលថាតើការរៀបចំម៉ាស៊ីនសំខាន់ៗនីមួយៗដំណើរការយ៉ាងណានៅក្នុងពិភពពិត នៅពេលនិយាយអំពីការញ័រ និងតុល្យភាព។

ម៉ាស៊ីនត្រង់ពីរស៊ីឡាំង (ដៃកាំក្នុងទិសដៅដូចគ្នា) ប្រព្រឹត្តស្រដៀងនឹងម៉ាស៊ីនស៊ីឡាំងតែមួយក្នុងលក្ខណៈតុល្យភាព — ស្តុងទាំងពីរឡើង និងចុះក្នុង phase ដូចគ្នា។ រថយន្ត Oka របស់រុស្ស៊ីបានប្រើដៃតុល្យភាពពីរដែលវិលផ្ទុយគ្នាដើម្បីដោះស្រាយកម្លាំងនិចលភាពលំដាប់ទីមួយ ប៉ុន្តែកម្លាំងលំដាប់ទីពីរត្រូវបានទុកចោលដោយមិនបានគ្រប់គ្រង។ ការបន្ថែមដៃតុល្យភាពពីរទៀតនឹងមិនមានភាពអំណោយផលទាល់តែសោះនៅលើរថយន្តតូច និងថោកបែបនេះ។ ម៉ាស៊ីនពីរស៊ីឡាំងជាច្រើន — ដូចជា Fiat 500 ដើមឆ្នាំ ១៩៥៧ និង Tata Nano របស់ឥណ្ឌា — គ្រាន់តែដំណើរការដោយគ្មានដៃតុល្យភាពអ្វីទាំងអស់ ដោយពឹងផ្អែកលើជើងម៉ាស៊ីន (engine mounts) ដែលអាចទន់ភ្លន់ដើម្បីស្រូបការញ័រ។ ថោក សាមញ្ញ និងអាចទទួលយកបានសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ដែលមានថវិកាមានកម្រិត។

ម៉ាស៊ីនពីរស៊ីឡាំងដែលមានដៃកាំនៅ ១៨០° (ស្តុងផ្លាស់ទីបញ្ច្រាសផ្ទុយគ្នា – antiphase) ផ្តល់នូវតុល្យភាពបឋមល្អជាង ប៉ុន្តែអាចសម្រេចបាននូវចន្លោះពេលឆេះស្មើគ្នាតែក្នុងទម្រង់ពីរផ្លុំ (two-stroke) ប៉ុណ្ណោះ — ដូចដែលបានប្រើនៅលើ DKWs មុនសង្គ្រាម និងកូនចៅរបស់វា គឺ Trabant របស់អាល្លឺម៉ង់ខាងកើត។

ម៉ាស៊ីន V-twin គឺនៅរស់រានមានជីវិតសព្វថ្ងៃនេះស្ទើរតែទាំងស្រុងតែលើម៉ូតូ — Harley-Davidson និងអ្នកត្រាប់តាមជប៉ុនរបស់វាជាឧទាហរណ៍ច្បាស់លាស់។ NAMI-1 ឈរជារថយន្តតែមួយគត់ស្ទើរតែតែមួយដែលធ្លាប់ប្រើការរៀបចំនេះ។ ទម្ងន់ផ្ទុយនៅលើដៃកាំអាចនាំវាជិតដល់តុល្យភាពពេញលេញ ប៉ុន្តែចន្លោះពេលឆេះស្មើគ្នានៅតែមិនអាចសម្រេចបាន។

ម៉ាស៊ីនបីស៊ីឡាំង មានតុល្យភាពអាក្រក់ជាងម៉ាស៊ីនត្រង់បួន។ ក្រុមហ៊ុនផលិតដូចជា Subaru និង Daihatsu បំពាក់ដៃតុល្យភាពជាស្តង់ដារ។ ការសម្រេចចិត្តរបស់ Opel ក្នុងការមិនដាក់ដៃតុល្យភាពនៅក្នុងម៉ាស៊ីន Ecotec បីស៊ីឡាំងសម្រាប់ Corsa ជំនាន់ទីពីរ បានសន្សំតម្លៃ ប៉ុន្តែបានធ្វើឱ្យរថយន្តនេះមានកេរ្តិ៍ឈ្មោះមិនល្អជាមួយក្រុមសារព័ត៌មានរថយន្តអាល្លឺម៉ង់ បន្ទាប់ពីបង្ហាញខ្លួននៅឆ្នាំ ១៩៩៦ — វាត្រូវបានពិពណ៌នាថា “មិនអាចបើកបរនៅជុំវិញទីក្រុងក្នុងលក្ខណៈប្រែប្រួលបានទាល់តែសោះ”។

ម៉ាស៊ីនត្រង់បួន (straight-four) — ការរៀបចំដ៏ពេញនិយមបំផុតនៅលើពិភពលោក — មានកម្លាំងនិចលភាពលំដាប់ទីពីរសេរី ដែលអាចលុបបំបាត់បានតែដោយដៃតុល្យភាពដែលដំណើរការនៅល្បឿនពីរដងនៃដៃកាំ។ ដើម្បីលុបបំបាត់កម្លាំងបង្វិលដែលកើតមាន ត្រូវការដៃទីពីរដែលវិលផ្ទុយ។ ថ្លៃមែន — ប៉ុន្តែម៉ាកដូចជា Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat និងក្រុមហ៊ុនរបស់ Volkswagen Group សុទ្ធតែបានប្រើការរៀបចំនេះ នៅពេលដែលភាពទន់ភ្លន់តម្រូវ។

ម៉ាស៊ីនរាបស្មើបួន (flat-four) ធ្វើបានល្អជាងបន្តិចបើធៀបនឹងម៉ាស៊ីនត្រង់ — មានតែគូកម្លាំងបង្វិលលំដាប់ទីពីរប៉ុណ្ណោះដែលនៅសល់ ដែលមានទំនោរធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីនងាក (yaw) ជុំវិញអ័ក្សបញ្ឈររបស់វា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទាំងម៉ាស៊ីន Beetle ត្រជាក់ដោយខ្យល់ និងម៉ាស៊ីន boxer របស់ Subaru បានដំណើរការដោយគ្មានដៃតុល្យភាពអស់រយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយ។

ម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំ (straight-five) មានកម្លាំងនិចលភាពបឋមដែលត្រូវបានទូទាត់ ប៉ុន្តែទទួលរងពីកម្លាំងបង្វិលពត់ (rolling bending torque) ដែលធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់ប្លុក (block) ជានិច្ច — ដែលទាមទារនូវរចនាសម្ព័ន្ធដែលរឹងមាំខ្លាំងណាស់។ Mercedes-Benz, Audi និង Volvo បានដោះស្រាយវាតាមរយៈជើងម៉ាស៊ីនដ៏ល្អិតល្អន់ និងទម្ងន់ផ្ទុយ (ដូចជាម៉ាស៊ីន 2.5 TFSI តួប៊ូ នៅក្នុង Audi TT RS) ខណៈពេលដែលវិស្វករ Fiat បានទៅឆ្ងាយជាងនេះ ហើយប្រើដៃតុល្យភាពពេញលេញ។

ចំណាំគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ៖ ស្ទើរតែម៉ាស៊ីនប្រាំស៊ីឡាំងទាំងអស់សុទ្ធតែជាម៉ាស៊ីនបួនស៊ីឡាំងដែលមានស៊ីឡាំងបន្ថែមមួយផ្គុំចូល។ វិធីសាស្ត្រម៉ូឌុល (modular) នេះអនុញ្ញាតឱ្យចែករំលែកស្តុង ដៃភ្ជាប់ និងគ្រឿងបញ្ជា valvetrain — មានតែប្លុក ក្បាល និងដៃកាំ (ដែលមាន throws នៅចន្លោះ ៧២°) ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវផ្លាស់ប្តូរ។

ម៉ាស៊ីន V6 ដែលបានជំនួសម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយ មានលក្ខណៈតុល្យភាពដូចគ្នានឹងម៉ាស៊ីនបីស៊ីឡាំង — ដែលមានន័យថា មិនល្អប្រសើរទេ។ ម៉ាស៊ីន V6 ដំបូងបង្អស់របស់ Mercedes-Benz (ម៉ូដែល M112 ដែលមាន valve បីក្នុងមួយស៊ីឡាំង) បានដោះស្រាយវាដោយដៃតុល្យភាពតម្លើងនៅក្នុងជ្រលង (valley) រវាងជួរ។ ម៉ាស៊ីនប្រាំមួយស៊ីឡាំងទំហំបីលីត្ររបស់ PSA Group បានដាក់ដៃតុល្យភាពមួយនៅក្នុងក្បាលស៊ីឡាំង។ ក្រុមហ៊ុនផលិតផ្សេងទៀតបានជ្រើសរើសការផ្លាស់ទីទីតាំងជើងដៃកាំ (crank pin offsetting) ដោយប្រុងប្រយ័ត្ន — ដូចដែលឃើញនៅលើម៉ាស៊ីន V6 របស់ Audi — ដើម្បីកាត់បន្ថយការញ័រដោយមិនបន្ថែមភាពស្មុគស្មាញ។ ម៉ាស៊ីន V6 ដែលមានមុំរួមបញ្ចូល ៩០° បន្ថែមបញ្ហាមួយទៀត៖ ចន្លោះពេលឆេះមិនស្មើគ្នាដោយធម្មជាតិ ដែលកង់ផ្គរដែលមានទម្ងន់អាចធ្វើឱ្យរលូនបានតែមួយផ្នែកប៉ុណ្ណោះ។

ម៉ាស៊ីន V8 ដែលមានមុំជួរ ៩០° និងដៃកាំ (crankshaft throws) នៅក្នុងប្លង់ពីរកាត់កែងគ្នាទៅវិញទៅមក គឺមានតុល្យភាពល្អណាស់។ ចន្លោះពេលឆេះស្មើគ្នាគឺអាចសម្រេចបាន ហើយមានតែគូកម្លាំងបង្វិលដែលនៅសល់ពីរប៉ុណ្ណោះ — ដែលអាចដោះស្រាយបានយ៉ាងងាយដោយទម្ងន់ផ្ទុយនៅលើ end journals នៃដៃកាំ។ នេះគឺជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃមូលហេតុដែលវិស្វករអាមេរិកបានទទួលយកម៉ាស៊ីន V8 យ៉ាងស្វាហាប់៖ ពួកគេគ្រាន់តែមិនអត់ឱនចំពោះការញ័រ។

ម៉ាស៊ីន V4 គឺកម្រ ហើយឥឡូវនេះស្ទើរតែផុតពូជនៅក្នុងរថយន្ត។ ម៉ាស៊ីន V4 របស់ Ford អឺរ៉ុប (ប្រើនៅក្នុង Taunus, Capri និង Saab 96) និងម៉ាស៊ីន V4 ចម្លែករបស់ Zaporozhets ទាំងពីរតម្រូវឱ្យមានដៃតុល្យភាពសម្រាប់គូកម្លាំងបង្វិលលំដាប់ទីមួយ។ ភាពតូចល្អិត និងតម្លៃជាកត្តាជំរុញ — តុល្យភាពជារឿងបន្ទាប់បន្សំ។

ម៉ាស៊ីន V10 មានលក្ខណៈតុល្យភាពដូចគ្នានឹងម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំ។ ប៉ុន្តែនោះមិនបានបញ្ឈប់អ្នករចនាម៉ាស៊ីន Formula 1, Dodge Viper ឬ Dodge RAM ពីការប្រើពួកវាឡើយ — នៅពេលអ្នកត្រូវការកម្លាំង អ្នកគ្រប់គ្រងការញ័រ។

ចំពោះការរៀបចំដែលកម្រ និងពិសេសជាង៖ ម៉ាស៊ីនរាបស្មើប្រាំបី (flat-eight) (ដូចដែលប្រើនៅក្នុងរថយន្តប្រណាំង Porsche 917) គឺជាក់ស្តែងជាម៉ាស៊ីនរាបស្មើបួនពីរនៅលើដៃកាំរួម ខណៈពេលដែល ម៉ាស៊ីន V12 និង flat-12 ត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយពីរ — ដែលពន្យល់ពីភាពរលូនពិសេសរបស់ពួកវា។

ម៉ាស៊ីន VR6, VR5 និង W-Engines៖ ស្នាដៃនៃការដាក់បញ្ចូលដ៏ឆ្នើមរបស់ Volkswagen

យើងបានពាល់ពាក់ម៉ាស៊ីន V មុំចង្អៀតដូចជា Lancia Fulvia នៅខាងដើម។ អស់រយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍ ម៉ាស៊ីនទាំងនេះត្រូវបានចៀសវាង — ពិបាកធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពជាងការរៀបចំ ៦០° ឬ ៩០° ដោយមានចំណេញខាងការដាក់បញ្ចូលដែលមើលទៅមិនសមនឹងបញ្ហារំខាន។ បន្ទាប់មក អាទិភាពបានផ្លាស់ប្តូរ។

ការអភិវឌ្ឍពីរបានផ្លាស់ប្តូរហ្គេម៖

• ជើងម៉ាស៊ីនធារាសាស្ត្រ (hydraulic engine mounts) បានក្លាយជាមានជាទូទៅយ៉ាងទូលំទូលាយ ដោយបន្ថយការបញ្ជូនការញ័រយ៉ាងខ្លាំង ដោយមិនគិតពីតុល្យភាពតាមទ្រឹស្តីរបស់ម៉ាស៊ីន។
• ទំហំក្រោមកាប៉ូ (underhood space) កាន់តែខ្វះខាត ដែលធ្វើឱ្យភាពតូចល្អិតក្លាយជាលក្ខណៈពិសេសដ៏មានតម្លៃ។ តើនរណាអាចស្រមៃថា រថយន្ត hatchback ធម្មតាមួយលាក់ម៉ាស៊ីនប្រាំមួយស៊ីឡាំងទំហំ ២.៨ លីត្រ? Volkswagen បានធ្វើឱ្យវាកើតឡើង។

Volkswagen VR6 — “VR” តំណាងឱ្យ V-Reihen (V-inline) — បានយកគំនិតមុំចង្អៀតទៅឆ្ងាយជាង Lancia ធ្លាប់ធ្វើ ដោយប្រើមុំត្រឹមតែ ១៥° រវាងជួរ។ លទ្ធផលគឺតូចល្អិតណាស់ ដែលវាដំណើរការដូចជាម៉ាស៊ីនត្រង់ដែលផ្លាស់ទីទីតាំង (offset inline) ហើយគួរឱ្យកត់សម្គាល់ វាប្រើ ក្បាលស៊ីឡាំងតែមួយ សម្រាប់ជួរទាំងពីរ។ ម៉ាស៊ីនប្រាំមួយស៊ីឡាំងទំហំ ២.៨ លីត្រដែលដាក់សមនៅកន្លែងដែលម៉ាស៊ីន V6 ធម្មតាមិនអាចសម — បានបង្ហាញខ្លួននៅក្នុង Volkswagen Golf ជំនាន់ទីបី។

ចាប់ពីទីនោះ វិស្វករ Volkswagen បានបន្តអភិវឌ្ឍគំនិតនេះ៖

• VR5 បានមកដល់ជា VR6 ដែលដកស៊ីឡាំងមួយចេញ។
• W8 បានបញ្ចូលគ្នានូវ VR units ដែលត្រូវបានកាត់ឱ្យខ្លីពីរ (បួនស៊ីឡាំងម្តង) នៅលើដៃកាំតែមួយ — បំពាក់ទៅលើ Passat sedan ដ៏សំខាន់។
• W12 បានបង្ហាញខ្លួននៅឆ្នាំ ១៩៩៨ លើ W12 Roadster concept៖ ម៉ាស៊ីន VR6 ពីរផ្គុំគ្នានៅមុំ ៧២° លើដៃកាំតែមួយ។
• W16 — ជាមួយតួប៊ូបួន — ដំណើរការ Bugatti Veyron ដល់ល្បឿន ៤៣១ គីឡូម៉ែត្រក្នុងមួយម៉ោង ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាការប្រើប្រាស់ដ៏ខ្លាំងបំផុតនៃស្ថាបត្យកម្មនេះក្នុងផលិតកម្ម។

ហេតុអ្វីបានជាការរៀបចំទាំងនេះមិនមានពីមុនមក? ការរចនាដោយជំនួយកុំព្យូទ័រ (computer-aided design) ទំនើបបានធ្វើឱ្យពួកវាអាចធ្វើទៅបាន។ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពមុំរួមបញ្ចូល ទីតាំងជើងដៃកាំ លំដាប់ឆេះ និងលក្ខណៈតុល្យភាពឆ្លងកាត់ធរណីមាត្រដ៏ស្មុគស្មាញបែបនេះ នឹងស្ទើរតែមិនអាចធ្វើទៅបានជាក់ស្តែង បើគ្មានកម្លាំងគណនាដែលមានចាប់ពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ ១៩៩០ តទៅ។ ដៃកាំ (crankshaft) របស់ W12 តែម្នាក់ឯងគឺជាសុបិន្តអាក្រក់របស់ជាងម៉ាស៊ីន — ជាប្រភេទគ្រឿងម៉ាស៊ីនដែលមានន័យតែនៅពេលកុំព្យូទ័របានផ្ទៀងផ្ទាត់រាល់ភាពអនុគ្រោះ (tolerance) ទាំងអស់ប៉ុណ្ណោះ។

អ្វីដែលសំខាន់ពិតប្រាកដក្នុងការរចនាម៉ាស៊ីនក្នុងពិភពពិត

ប្រសិនបើមានចំណុចសំខាន់មួយដែលត្រូវយកចេញពីរឿងទាំងអស់នេះ នោះគឺថា តុល្យភាពតាមទ្រឹស្តីកម្រជាកត្តាសម្រេចចិត្ត នៅពេលដែលវិស្វករជ្រើសរើសការរៀបចំម៉ាស៊ីន។ អាទិភាពពិតប្រាកដគឺ៖

• ការដាក់បញ្ចូល (Packaging) — តើវាសមនៅក្នុងបន្ទប់ម៉ាស៊ីនទេ?
• ទម្ងន់ និងដង់ស៊ីតេកម្លាំង — តើអ្វីជាសមាមាត្រល្អបំផុតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់?
• តម្លៃផលិតកម្ម — តើវាអាចចែករំលែកគ្រឿងបន្លាស់ឆ្លងកាត់ជួរម៉ូដែលបានទេ?
• ភាពម៉ូឌុល (Modularity) — កាន់តែខ្លាំងឡើងៗ ក្រុមហ៊ុនផលិតបង្កើតគ្រួសារម៉ាស៊ីនទាំងមូលពីស្ថាបត្យកម្មស្តុង និងប្រហោងស៊ីឡាំង (bore) រួម ចាប់ពីម៉ាស៊ីនសន្សំសំចៃបីស៊ីឡាំង រហូតដល់ម៉ាស៊ីនដប់ពីរស៊ីឡាំងដ៏សំខាន់

ជួរម៉ាស៊ីនបច្ចុប្បន្នរបស់ Mercedes-Benz គឺជាឧទាហរណ៍គំរូនៃវិធីសាស្ត្រម៉ូឌុល៖ ស្ថាបត្យកម្មរួមមួយជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ម៉ាស៊ីនឆ្លងកាត់កម្លាំងចេញ និងចំនួនស៊ីឡាំងខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំង។

ហើយចំពោះការញ័រ — វាគួរចងចាំថា តុល្យភាពតាមទ្រឹស្តី និងតុល្យភាពជាក់ស្តែងគឺជារឿងពីរផ្សេងគ្នាខ្លាំងណាស់។ សូម្បីតែម៉ាស៊ីនត្រង់ប្រាំមួយដែលមានតុល្យភាពល្អឥតខ្ចោះក៏នឹងញ័រដែរ ប្រសិនបើដៃកាំ (crankshaft assembly) របស់វាមិនមានតុល្យភាពត្រឹមត្រូវ ឬប្រសិនបើស្តុង និងដៃភ្ជាប់របស់វាមានទម្ងន់ខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ ភាពអនុគ្រោះនៃផលិតកម្មក្នុងពិភពពិត និងការខូចទ្រង់ទ្រាយរបស់គ្រឿងម៉ាស៊ីនក្រោមបន្ទុក មានន័យថា គ្មានម៉ាស៊ីនណាមួយរលូននៅក្នុងការអនុវត្តដូចសមីការបង្ហាញឡើយ។ នោះគឺជាមូលហេតុដែលការរចនាជើងម៉ាស៊ីន — របៀបដែលប្លុកថាមពលត្រូវបានញែកដាច់ពីផ្នែកដែលនៅសល់នៃរថយន្ត — មានសារៈសំខាន់ស្មើនឹងការរៀបចំខ្លួនឯងដែរ។ ពេលខ្លះថែមទាំងសំខាន់ជាងទៀតផង។

នេះគឺជាការបកប្រែ។ អ្នកអាចអានអត្ថបទដើមនៅទីនេះ៖ https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e54e1.html