එන්ජින් වින්‍යාසය පැහැදිලි කිරීම: ඍජු, V-හැඩැති සහ පැතලි එන්ජින්

20 වැනි සියවසේ ආරම්භයේදී, මෝටර් රථ ඉංජිනේරු විද්‍යාව පූර්ණ වේගයෙන් ඉදිරියට යමින් තිබූ අවධියේ, ලීටර් 10ක එන්ජිමක් තනි-සිලින්ඩර ඒකකයක් විය හැකි අතර, නැතහොත් උදාහරණයක් ලෙස, ඍජු-අට (straight-eight) එකක් ද විය හැකිය. එකල, ලීටර 23ක ඍජු-සය (straight-six) එකක් හෝ මෝටර් රථයකට බද්ධ කරන ලද සිලින්ඩර හතක ආරාරාකාර (radial) ගුවන් යානා එන්ජිමක් කිසිවෙකු පුදුමයට පත් කළේ නැත.

මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය වර්ධනය වී පිරිවැය පීඩනය තීව්‍ර වන විට, සියල්ල නිසි ස්ථානයට පත් විය. තනි-සිලින්ඩර එන්ජිම අතීතයේ ඉතිරියක් බවට පත් විය. අද වන විට, සාම්ප්‍රදායික මෝටර් රථ එන්ජිමක සාමාන්‍ය සිලින්ඩර ඉඩ විස්ථාපනය (displacement) ඝන සෙන්ටිමීටර 300 සහ 600 අතර පවතින අතර, නිශ්චිත ඵලදායිතාව ස්වභාවිකව වාතය ඇද ගන්නා (naturally aspirated) ඩීසල් එන්ජිමක hp/l 35ක් පමණ සිට ඉහළ කාර්ය සාධන පෙට්‍රල් එන්ජිමක hp/l 100ක් දක්වා පරාසයක පවතී. මේවා මහා වෙළඳපොළ නිෂ්පාදනය සඳහා වන සුදුසුම තැන් වේ — ඒවායින් පිටතට යාම සරලව ම ආර්ථික වශයෙන් ලාභදායී නොවේ.

එසේනම් නූතන එන්ජින් භූ දර්ශනය කෙබඳු ද? සාමාන්‍යයෙන් කිවහොත්:

• අශ්ව බල 100ක එන්ජිමකට සාමාන්‍යයෙන් සිලින්ඩර හතරක් ඇත
• අශ්ව බල 200ක එන්ජිමක් සාමාන්‍යයෙන් සිලින්ඩර හතරක්, පහක් හෝ හයක් භාවිත කරයි
• අශ්ව බල 300ක එන්ජිමක් බොහෝ විට සිලින්ඩර අටක් භාවිත කරයි

නමුත් එම සිලින්ඩර සැබවින්ම සකස් කළ හැක්කේ කෙසේද? බහු-සිලින්ඩර එන්ජිමක් සැලසුම් කිරීමේදී ඉංජිනේරුවන්ට ඇති පිරිසැලසුම් (layout) විකල්ප මොනවාද? අපි මෙය විග්‍රහ කරමු.

ඍජු එන්ජින්: සරල නමුත් වැඩි වැඩියෙන් ප්‍රායෝගික නොවන

ඕනෑම එන්ජින් නිර්මාණකරුවෙකුගේ සිතේ ඇති පළමු ප්‍රශ්නය නම් සැලසුම සරල කරන්නේ කෙසේද යන්නයි — නිෂ්පාදන පිරිවැය අඩුව සහ නඩත්තුව සරලව තබා ගනිමින්. එම අතින්, ඉන්ලයින් (ඍජු) එන්ජිම නිසැකවම ජය ගනී. සිලින්ඩර තනි පේළියක සකස් කර ඇති අතර, ධාරිතාව වැඩි කිරීම සිලින්ඩර තවත් එකතු කිරීම තරම් ම පහසුය.

ප්‍රායෝගිකව ඉන්ලයින් එන්ජින් ප්‍රභේද බෙදී යන ආකාරය මෙන්න:

• සිලින්ඩර දෙකේ සහ තුනේ එන්ජින් මෝටර් රථවල සාපේක්ෂව දුර්ලභ වුවද, උසස් ඉන්ධන විදීම (fuel injection) සහ ටර්බෝචාජින් හේතුවෙන් සිලින්ඩර දෙකේ ආකෘතිය නැවත පැමිණෙමින් පවතී — Fiat 500 හි ඇති අශ්ව බල 85ක ටර්බෝචාජ් කරන ලද සිලින්ඩර දෙකේ එන්ජිම ප්‍රධාන උදාහරණයකි.
• ඍජු-හතර (straight-four) මගී මෝටර් රථ ලෝකයේ ශ්‍රමික අශ්වයා වන අතර, ලීටර 1.0 සිට 2.4 දක්වා විස්ථාපන ආවරණය කරයි.
• ඍජු-පහ (straight-five) එන්ජින් වඩාත් මෑත කාලීන වර්ධනයකි. Mercedes-Benz 1974 දී ඩීසල් සිලින්ඩර පහේ එන්ජිම පුරෝගාමී කළ අතර (W123 වේදිකාව මත 300D), වසර දෙකකට පසු Audi හි ලීටර දෙකේ පෙට්‍රල් සිලින්ඩර පහේ එන්ජිම ද, ඉන් අනතුරුව 1980 දශකයේ අගභාගයේ Volvo සහ Fiat ද එයට එක් විය.
• ඍජු-සය (straight-six) එන්ජින්, ඒවායේ සුමටභාවය හේතුවෙන් දිගු කලක් යුරෝපීය ප්‍රියතමයක් වුවද, වැඩි වැඩියෙන් දුර්ලභ වී ඇත. ඒවායේ ඊටත් දිගු සහෝදරයා වන ඍජු-අට (straight-eight), 1930 දශකයේදී ම ඵලදායී ලෙස අත්හරින ලදී.

මෙම ප්‍රවණතාවට හේතුව සරලයි: ඔබ සිලින්ඩර වැඩි කරන තරමට, එන්ජිම දිගු වේ — එය බරපතළ ඇසුරුම් (packaging) ගැටලු ඇති කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉදිරිපස රෝද ධාවන (front-wheel-drive) එන්ජින් කුටියකට ඍජු-සය එකක් හරස් අතට සවි කිරීම සිදු කර ඇත්තේ අවස්ථා කිහිපයකදී පමණි: Austin Maxi 2200 (එහිදී ගියර් පෙට්ටිය එන්ජිම යටට හිරකර ගැනීමට අවශ්‍ය විය) සහ එහි අතිශය සංයුක්ත ගියර් පෙට්ටිය සහිත Volvo S80.

V-හැඩැති සහ පැතලි එන්ජින්: සංයුක්ත නමුත් සංකීර්ණ

එසේනම් ඉන්ලයින් එන්ජිමක් කෙටි කරන්නේ කෙසේද? අලංකාර විසඳුම නම්: එය දෙකට බෙදීම, එම කොටස් දෙක එකිනෙක අසල තැබීම, සහ ඒ දෙකින් ම තනි ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් (crankshaft) එකක් ක්‍රියාත්මක කිරීමයි. එයයි V එන්ජිමේ සාරාංශය.

වඩාත් සුලභ V-එන්ජින් වින්‍යාස, සිලින්ඩර පේළි අතර 60° හෝ 90°ඇතුළත් කෝණයක් භාවිත කරයි. එම කෝණය 180° දක්වා ම තල්ලු කරන්න — සිලින්ඩර එකිනෙකින් කෙළින්ම ඉවතට යොමු වී — ඔබට පැතලි එන්ජිමක් ලැබේ, එය බොක්සර් (boxer) එන්ජිම ලෙසද හැඳින්වේ (එබැවින් B2, B4, B6 යන නම්කරණය).

ඍජු එන්ජිමකට සාපේක්ෂව ඇති වෙළඳ-වට (trade-offs) සැලකිය යුතුය:

• සිලින්ඩර හිස් දෙකක් — එක් එකක් එහි ම ගෑස්කට් (gasket) සහ මැනිෆෝල්ඩ් (manifold) සහිතව
• වැඩි කැම්ෂාෆ්ට් (camshaft) ගණනක් සහ වඩාත් සංකීර්ණ වෑල්ව්-ධාවන සැකැස්මක්
• වැඩි පළල (විශේෂයෙන් පැතලි එන්ජින් සඳහා), එමඟින් ඒවා සවි කළ හැකි ස්ථාන සීමා කරයි
• ඉහළ නිෂ්පාදන පිරිවැය සහ වඩාත් සංකීර්ණ සේවාකරණය

මෙම අවාසි හේතුවෙන්, පැතලි එන්ජින් භාවිත කරනුයේ සුළු නිෂ්පාදකයන් සංඛ්‍යාවක් පමණි — අද වන විට වඩාත් කැපී පෙනෙන්නේ Porsche සහ Subaru ය.

ඇතුළත් කෝණය 60°ට වඩා අඩු කිරීමෙන් V එන්ජිමක් ඊටත් වඩා සංයුක්ත කිරීම ගැන කුමක් කිව හැකිද? එය සිදු කර ඇත — 1970 දශකයේ Lancia Fulvia හුදෙක් 23° කෝණයක් සහිත V4 එකක් ධාවනය කළේය. නමුත් එහි බාධකයක් ඇත: කෝණය පටු වන තරමට, එන්ජිම සමතුලිත කිරීම දුෂ්කර වේ. එය අපව එන්ජින් සැලසුමේ වඩාත්ම තීරණාත්මක අභියෝගයකට ගෙන යයි.

එන්ජින් කම්පනය: බල, ව්‍යවර්ත, සහ ඒවා මැඬලන්නේ කෙසේද

කිසිදු පිස්ටන් අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිමක් කම්පනයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම නිදහස් නොවේ — එය සැලසුමට ආවේණිකය. නමුත් කම්පනය කළමනාකරණය කිරීම තීරණාත්මක වේ, මගී සුවපහසුව සඳහා පමණක් නොවේ. දරුණු අසමතුලිත කම්පනය එන්ජින් කොටස් භෞතිකව විනාශ කළ හැකි අතර, කොටස් අධික වේගයෙන් ලිහා පියාසර කිරීමෙන් ඇතිවන සියලු විනාශකාරී ප්‍රතිවිපාක ද සමඟ.

එන්ජින් කම්පනය පැමිණෙන්නේ කොහෙන්ද? ප්‍රධාන මූලාශ්‍ර තුනක් ඇත:

• අසමාන දැල්වෙන කාල පරතර — සමහර එන්ජින් වින්‍යාසවලදී, බල පහර (power strokes) පරිපූර්ණ ලෙස සමාන කාල පරතරවලදී දැල්වෙන්නේ නැත, එය ව්‍යවර්ත රැල්ලක් (torque ripple) ඇති කරයි. බර වැඩි ෆ්ලයිවීල් (flywheel) එකක් මෙය සුමට කිරීමට උපකාරී වේ.
• පිස්ටන් අවස්ථිති බල — පිස්ටන් ඉහළට වේගවත් වී ඒවායේ පහර ඉහළ කෙළවරේදී මන්දගාමී වන විට (සහ පහළ කෙළවරේදී ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධ ලෙස), ඒවා මෝටර් රථයක් තිරිංග දමන විට හෝ වේගවත් වන විට ඔබට දැනෙන දෙයට සමාන අවස්ථිති බල ජනනය කරයි.
• සම්බන්ධක දඬු ජ්‍යාමිතිය — සම්බන්ධක දඬුව (connecting rod) කෙළින් ම ගමන් නොකරන අතර, පිස්ටනයේ චලනය පරිපූර්ණ සයින් වක්‍රයක් (sinusoid) නොවේ, එමඟින් ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් වේගයේ ගුණාකාරවලදී අමතර බල සංරචක හඳුන්වා දේ.

මෙම ඉහළ-පෙළ අවස්ථිති බල සාමාන්‍යයෙන් නොසැලකිය හැකි ය — දෙවන-පෙළ බල (second-order forces) හැර, ඒවා ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් සංඛ්‍යාතයෙන් දෙගුණයකින් ක්‍රියා කරන අතර සැම විටම සැලකිල්ලට ගත යුතුය. යාබද සිලින්ඩරවල අවස්ථිති බල එකිනෙකින් ස්ථාවර දුරකින් ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට ක්‍රියා කරන විට, ඒවා ව්‍යවර්ත යුග්ම (torque couples) ද ජනනය කරයි, එමඟින් තවත් සංකීර්ණතා ස්ථරයක් එක් කරයි.

මෙම බලවලට එරෙහිව සටන් කිරීමට ඉංජිනේරුවන්ට ප්‍රධාන මෙවලම් දෙකක් ඇත:

• ආවේණිකව සමතුලිත වින්‍යාසයක් තෝරා ගන්න — බල සහ ව්‍යවර්ත ස්වභාවිකව එකිනෙක අහෝසි කරන පරිදි සිලින්ඩර සහ ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් විසිරුම් (throws) සකස් කරන්න.
• සමතුලිත අක්ෂ (balance shafts) එක් කරන්න — ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට කැරකෙන, ප්‍රති-බර (counterweight) සහිත ද්විතීයික අක්ෂ, සමාන හා ප්‍රතිවිරුද්ධ බල ජනනය කරයි. මේවා පිරිවැය සහ යාන්ත්‍රික සංකීර්ණතාව එක් කරයි නමුත් ගැටලුකාරී කම්පන ආකාර සම්පූර්ණයෙන් උදාසීන කළ හැකිය.

සියලුම සුලභ එන්ජින් පිරිසැලසුම් අතුරින්, න්‍යායාත්මකව පරිපූර්ණ ලෙස සමතුලිත වන්නේ දෙකක් පමණි: ඍජු-සය සහ පැතලි-සය (flat-six). මෙයම නිශ්චිතව ම BMW සහ Porsche මෙම වින්‍යාස මෙතරම් දැඩිව රඳවාගෙන සිටීමට හේතුවයි — සහ ඇසුරුම් අභියෝග තිබියදීත් අන් අය ඒවා අත්හැරීමට මැළිවී ඇත්තේ ඇයිද යන්නට ද හේතුවයි.

වින්‍යාසය අනුව එන්ජින් සමතුලිතතාව: ප්‍රායෝගික මාර්ගෝපදේශයක්

කම්පනය සහ සමතුලිතතාව සම්බන්ධයෙන් එක් එක් ප්‍රධාන එන්ජින් වින්‍යාසය සැබෑ ලෝකයේදී ක්‍රියා කරන ආකාරය බලමු.

සිලින්ඩර දෙකේ ඍජු එන්ජින් (එකම දිශාවට ක්‍රෑන්ක්) සමතුලිතතාව අතින් තනි-සිලින්ඩරයකට සමානව හැසිරෙයි — පිස්ටන් දෙකම අදියර අනුව ඉහළට හා පහළට යයි. රුසියානු Oka, පළමු-පෙළ අවස්ථිති බලවලට මුහුණ දීමට ප්‍රති-භ්‍රමණ සමතුලිත අක්ෂ දෙකක් භාවිත කළ නමුත්, දෙවන-පෙළ බල පාලනය නොකර තැබිණි. තවත් සමතුලිත අක්ෂ දෙකක් එක් කිරීම එවැනි කුඩා, දැරිය හැකි මෝටර් රථයක සම්පූර්ණයෙන් ම ප්‍රායෝගික නොවන්නක් වනු ඇත. බොහෝ සිලින්ඩර දෙකේ එන්ජින් — 1957 මුල් Fiat 500 සහ ඉන්දියානු Tata Nano වැනි — කිසිදු සමතුලිත අක්ෂයක් නොමැතිව සරලව ම ධාවනය විය, කම්පනය අවශෝෂණය කිරීමට අනුකූල එන්ජින් මවුන්ට් මත රඳා පවතිමින්. ලාභ, සරල, සහ අයවැය යෙදුම් සඳහා පිළිගත හැකි ය.

180°දී ක්‍රෑන්ක් සහිත සිලින්ඩර දෙකේ එන්ජින් (ප්‍රති-අදියරයේ චලනය වන පිස්ටන්) වඩා හොඳ ප්‍රාථමික සමතුලිතතාවක් ලබා දෙයි නමුත් සමාන දැල්වෙන කාල පරතර ලබා ගත හැක්කේ ද්වි-පහර (two-stroke) ආකාරයෙන් පමණි — එය යුද්ධයට පෙර DKW රථවල සහ ඒවායේ අනුප්‍රාප්තිකයන් වූ නැඟෙනහිර ජර්මානු Trabant රථවල භාවිත විය.

V-ට්වින් (V-twin) එන්ජින් අද දින පවතින්නේ බොහෝ දුරට යතුරුපැදිවල පමණි — Harley-Davidson සහ එහි ජපන් අනුකාරකයන් පැහැදිලි උදාහරණ වේ. NAMI-1 මෙම පිරිසැලසුම භාවිත කළ එකම මෝටර් රථය ලෙස පාහේ පවතී. ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් මත ඇති ප්‍රති-බර එය පූර්ණ සමතුලිතතාවට ආසන්න කළ හැකි නමුත්, සමාන දැල්වෙන කාල පරතර තවමත් ළඟා කරගත නොහැකිව පවතී.

සිලින්ඩර තුනේ එන්ජින් ඍජු-හතරකට වඩා දුර්වල ලෙස සමතුලිත වේ. Subaru සහ Daihatsu වැනි නිෂ්පාදකයන් සමතුලිත අක්ෂ සම්මත ලෙස සවි කරයි; දෙවන පරම්පරාවේ Corsa සඳහා වූ Ecotec සිලින්ඩර තුනේ එන්ජිමේ එකක් මඟ හැරීමට Opel ගත් තීරණය පිරිවැය ඉතිරි කළ නමුත්, 1996 එහි මංගල දර්ශනයෙන් පසු ජර්මානු මෝටර් රථ මාධ්‍ය අතර එම මෝටර් රථයට රළු කීර්තියක් ලබා දුන්නේය — එය “විචල්‍ය ආකාරවලින් නගරය වටා ධාවනය කිරීම සම්පූර්ණයෙන් ම නොහැකි” යැයි විස්තර කරන ලදී.

ඍජු-හතර එන්ජින් — ලෝකයේ වඩාත් සුලභ පිරිසැලසුම — ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් වේගයෙන් දෙගුණයකින් ධාවනය වන සමතුලිත අක්ෂයකින් පමණක් උදාසීන කළ හැකි නිදහස් දෙවන-පෙළ අවස්ථිති බලයක් ඇත. ඉන් ඇතිවන ව්‍යවර්තය අහෝසි කිරීමට, ප්‍රති-භ්‍රමණ දෙවන අක්ෂයක් අවශ්‍ය වේ. ඔව්, මිල අධිකය — නමුත් පිරිපහදුව (refinement) ඉල්ලා සිටි විට Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat, සහ Volkswagen Group සන්නාම සියල්ල මෙම සැකැස්ම භාවිත කර ඇත.

පැතලි-හතර (flat-four) එන්ජින් ඒවායේ ඉන්ලයින් සගයන්ට වඩා මඳක් හොඳින් ක්‍රියා කරයි — දෙවන-පෙළ ව්‍යවර්ත යුග්මයක් පමණක් ඉතිරි වන අතර, එය එන්ජිම එහි සිරස් අක්ෂය වටා යා (yaw) කිරීමට නැඹුරු වේ. එසේ වුවද, වාතයෙන් සිසිල් කරන ලද Beetle එන්ජිම සහ Subaru හි බොක්සර් ඒකක යන දෙකම දශක ගණනාවක් සමතුලිත අක්ෂ නොමැතිව කළමනාකරණය කර ඇත.

ඍජු-පහ එන්ජින් හි වන්දි ගෙවන ලද ප්‍රාථමික අවස්ථිති බල ඇතත්, බ්ලොක් එක හරහා නිරන්තරයෙන් ගමන් කරන පෙරළෙන නැමුම් ව්‍යවර්තයක් (rolling bending torque) ඇත — එය අතිශය දෘඩ ව්‍යුහයක් ඉල්ලා සිටී. Mercedes-Benz, Audi, සහ Volvo මෙය විසඳුවේ පිරිපහදු කළ එන්ජින් මවුන්ට් සහ ප්‍රති-බර හරහා (Audi TT RS හි ඇති සුපිරිචාජ් කරන ලද 2.5 TFSI වැනි), අතර Fiat හි ඉංජිනේරුවන් ඊටත් වඩා ඉදිරියට ගොස් පූර්ණ සමතුලිත අක්ෂයක් භාවිත කළහ.

එක් රසවත් පාදසටහනක්: සියලුම සිලින්ඩර පහේ එන්ජින් පාහේ අනිවාර්යයෙන්ම සිලින්ඩර හතරේ එන්ජින් වන අතර ඒවාට අමතර සිලින්ඩරයක් එක් කර ඇත. මෙම මොඩියුලර් ප්‍රවේශය බෙදාගත් පිස්ටන්, සම්බන්ධක දඬු, සහ වෑල්ව්ට්‍රේන් සංරචක සඳහා ඉඩ සලසයි — වෙනස් කළ යුත්තේ බ්ලොක් එක, හිස, සහ ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් (72° පරතරවලින් විසිරුම් සහිත) පමණි.

ඍජු-සය එන්ජින් වෙනුවට පැමිණි V6 එන්ජින් සිලින්ඩර තුනේ එන්ජිමකට ම සමාන සමතුලිත ලක්ෂණ දරයි — එනම්, පරිපූර්ණ නොවේ. පළමුවන ම Mercedes-Benz V6 (සිලින්ඩරයකට වෑල්ව තුනක් සහිත M112) මෙය විසඳුවේ පේළි අතර නිම්නයේ සවි කළ සමතුලිත අක්ෂයකිනි. PSA Group හි ලීටර තුනේ සිලින්ඩර හයේ එන්ජිම එකක් සිලින්ඩර හිසක තැබීය. තවත් නිෂ්පාදකයන් අමතර සංකීර්ණතාව නොමැතිව කම්පනය අවම කිරීමට ප්‍රවේශම් සහගත ක්‍රෑන්ක් පින් ඕෆ්සෙට් කිරීම තෝරා ගත්හ — Audi V6 හි දැකිය හැකි පරිදි. 90° ඇතුළත් කෝණයක් සහිත V6 එන්ජින් තවත් හිසරදයක් එක් කරයි: බර ෆ්ලයිවීලයකට අර්ධ වශයෙන් පමණක් සුමට කළ හැකි ආවේණික අසමාන දැල්වෙන කාල පරතර.

90° පේළි කෝණයක් සහ අන්‍යෝන්‍ය ලෙස ලම්බ තල දෙකක ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් විසිරුම් සහිත V8 එන්ජින් ඉතා හොඳින් සමතුලිත වේ. සමාන දැල්වෙන කාල පරතර ළඟා කරගත හැකි අතර, ඉතිරි ව්‍යවර්ත යුග්ම දෙකක් පමණක් පවතී — ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකේ කෙළවර ජර්නල් මත ඇති ප්‍රති-බරවලින් පහසුවෙන් විසඳිය හැකිය. ඇමරිකානු ඉංජිනේරුවන් V8 මෙතරම් උද්‍යෝගිමත්ව වැළඳගත්තේ මෙය විශාල හේතුවකි: ඔවුන් සරලව ම කම්පනය ඉවසන්නේ නැත.

V4 එන්ජින් දුර්ලභ වූ අතර දැන් මෝටර් රථවලින් සියල්ල පාහේ වඳ වී ගොස් ඇත. යුරෝපීය Ford V4 (Taunus, Capri, සහ Saab 96 හි භාවිත වූ) සහ Zaporozhets හි අමුතු V4 යන දෙකම පළමු-පෙළ ව්‍යවර්ත යුග්ම සඳහා සමතුලිත අක්ෂයක් අවශ්‍ය විය. සංයුක්තභාවය සහ පිරිවැය මෙහෙයවන සාධක වූ අතර — සමතුලිතතාව ද්විතීයික විය.

V10 එන්ජින් ඍජු-පහකට ම සමාන සමතුලිත ලක්ෂණ දරයි. එය Formula 1 එන්ජින්, Dodge Viper, හෝ Dodge RAM හි නිර්මාණකරුවන් ඒවා භාවිත කිරීම නැවැත්වූයේ නැත — ඔබට බලය අවශ්‍ය වූ විට, ඔබ කම්පනය කළමනාකරණය කරයි.

වඩාත් අපූරු පිරිසැලසුම් සම්බන්ධයෙන්: පැතලි-අට (flat-eight) (Porsche 917 තරඟ රථවල භාවිත වූ) ඵලදායී ලෙස පොදු ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකක් මත පැතලි-හතර දෙකක් වන අතර, V12 සහ පැතලි-12 එන්ජින් ඍජු-සය දෙකකට අඩු වේ — ඒවායේ සුවිශේෂී සුමටභාවය පැහැදිලි කරයි.

VR6, VR5, සහ W-එන්ජින්: Volkswagen හි ඇසුරුම් ශූරත්වය

අපි කලින් Lancia Fulvia වැනි පටු-කෝණ V එන්ජින් ගැන ස්පර්ශ කළෙමු. දශක ගණනාවක් මේවා මඟ හරින ලදී — 60° හෝ 90° පිරිසැලසුම්වලට වඩා සමතුලිත කිරීම දුෂ්කර වූ අතර, කරදරයට වටින්නේ යැයි නොපෙනුණු ඇසුරුම් ලාභ සමඟ. ඉන්පසු ප්‍රමුඛතා වෙනස් විය.

වර්ධන දෙකක් ක්‍රීඩාව වෙනස් කළේය:

• ද්‍රවීය එන්ජින් මවුන්ට් (hydraulic engine mounts) පුළුල් ලෙස ලබා ගත හැකි වූ අතර, එන්ජිමේ න්‍යායාත්මක සමතුලිතතාව නොසලකා කම්පන සම්ප්‍රේෂණය නාටකාකාර ලෙස මැඬලීය.
• බොනට් යට ඇති ඉඩ වැඩි වැඩියෙන් හිඟ විය, එමඟින් සංයුක්තභාවය වටිනා ලක්ෂණයක් බවට පත් විය. නිහතමානී හැච්බැක් රථයක් ලීටර 2.8ක සිලින්ඩර හයේ එන්ජිමක් සඟවාගෙන සිටිනු කවුරුන් සිතන්නට ඇද්ද? Volkswagen එය සිදු කළේය.

Volkswagen VR6 — “VR” යනු V-Reihen (V-ඉන්ලයින්) — Lancia කවදාවත් කළ ප්‍රමාණයට වඩා පටු-කෝණ සංකල්පය ඉදිරියට ගෙන යයි, පේළි අතර 15° කෝණයක් පමණක් භාවිත කරමින්. ප්‍රතිඵලය එතරම් සංයුක්ත වන අතර එය ඵලදායී ලෙස ඕෆ්සෙට් ඉන්ලයින් එන්ජිමක් ලෙස ක්‍රියා කරයි, සහ විශේෂයෙන් ම, එය පේළි දෙකටම තනි සිලින්ඩර හිසක් භාවිත කරයි. සාම්ප්‍රදායික V6 එකක් නොගැළපෙන තැනකට ගැළපෙන ලීටර 2.8ක සිලින්ඩර හයේ එන්ජිමක් — තුන්වන පරම්පරාවේ Volkswagen Golf හි මංගල දර්ශනය විය.

එතැන් සිට, Volkswagen හි ඉංජිනේරුවන් මෙම සංකල්පය සමඟ ඉදිරියට ගියහ:

• VR5 පැමිණියේ සිලින්ඩරයක් ඉවත් කරන ලද VR6 ලෙසය.
• W8 කෙටි කරන ලද VR ඒකක දෙකක් (එක් එක සිලින්ඩර හතර බැගින්) තනි ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකක් මත ඒකාබද්ධ කළේය — ප්‍රධාන Passat sedan රථයට සවි කරන ලදී.
• W12 1998 දී W12 Roadster සංකල්ප රථයේ මංගල දර්ශනය විය: එක් ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකක් මත 72° කෝණයකින් යා කරන ලද VR6 එන්ජින් දෙකක්.
• W16 — ටර්බෝචාජර් හතරක් සහිත — Bugatti Veyron පැ.කි.මී. 431 දක්වා බලගන්වයි, එය මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ වඩාත්ම අන්ත නිෂ්පාදන යෙදුම බවට පත් කරයි.

මෙම පිරිසැලසුම් මීට පෙර නොතිබුණේ ඇයි? නූතන පරිගණක-ආශ්‍රිත සැලසුම (computer-aided design) ඒවා හැකි කළේය. එවැනි සංකීර්ණ ජ්‍යාමිතීන් හරහා ඇතුළත් කෝණය, ක්‍රෑන්ක් පින් පිහිටීම්, දැල්වෙන අනුපිළිවෙළ, සහ සමතුලිත ලක්ෂණ ප්‍රශස්ත කිරීම, 1990 දශකයේ සිට ලබා ගත හැකි වූ පරිගණක ශක්තිය නොමැතිව ප්‍රායෝගිකව ම නොහැකි වනු ඇත. W12 එකක ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එක පමණක් යන්ත්‍ර ශිල්පියෙකුගේ බියකරු සිහිනයකි — එක් එක් ඉවසුම් සීමාව (tolerance) පරිගණකයක් සත්‍යාපනය කළ විට පමණක් අර්ථවත් වන වර්ගයේ කොටසකි.

සැබෑ ලෝකයේ එන්ජින් සැලසුමේදී සැබවින්ම වැදගත් වන්නේ කුමක්ද

මේ සියල්ලෙන් එක් නිගමනයක් ඇත්නම්, එය නම් ඉංජිනේරුවෙකු එන්ජින් පිරිසැලසුමක් තෝරා ගන්නා විට න්‍යායාත්මක සමතුලිතතාව කලාතුරකින් තීරණාත්මක සාධකය වන බවයි. සැබෑ ප්‍රමුඛතා වන්නේ:

• ඇසුරුම — එය එන්ජින් කුටියට ගැළපේද?
• බර සහ බල ඝනත්වය — එම යෙදුම සඳහා හොඳම අනුපාතය කුමක්ද?
• නිෂ්පාදන පිරිවැය — එයට මාදිලි පරාසයක් හරහා සංරචක බෙදාගත හැකිද?
• මොඩියුලරිතාව — වැඩි වැඩියෙන්, නිෂ්පාදකයන් සිලින්ඩර තුනේ ආර්ථික ඒකකවල සිට සිලින්ඩර දොළහේ ප්‍රධාන රථ දක්වා, පොදු පිස්ටන් සහ විෂ්කම්භ (bore) ගෘහ නිර්මාණයකින් සම්පූර්ණ එන්ජින් පවුල් ගොඩනඟයි

Mercedes-Benz හි වර්තමාන එන්ජින් පෙළ මොඩියුලර් ප්‍රවේශයේ පෙළපොත් උදාහරණයකි: බෙදාගත් ගෘහ නිර්මාණයක් බෙහෙවින් වෙනස් බල නිමැවුම් සහ සිලින්ඩර ගණන් හරහා එන්ජින්වලට පදනම් වේ.

කම්පනය සම්බන්ධයෙන් — න්‍යායාත්මක සහ සැබෑ සමතුලිතතාව ඉතා වෙනස් දේවල් දෙකක් බව මතක තබා ගැනීම වටී. පරිපූර්ණ ලෙස සමතුලිත ඍජු-සය එකක් වුවද එහි ක්‍රෑන්ක්ෂාෆ්ට් එකලස්කිරීම නිසි ලෙස සමතුලිත නොවුණහොත් හෝ එහි පිස්ටන් සහ සම්බන්ධක දඬු බරින් සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වුණහොත් සෙලවෙනු ඇත. සැබෑ ලෝකයේ නිෂ්පාදන ඉවසුම් සීමා සහ බර යටතේ සංරචක විරූපණය යන්නෙහි අර්ථය නම්, කිසිදු එන්ජිමක් සමීකරණ යෝජනා කරන තරම් ප්‍රායෝගිකව සුමට නොවන බවයි. එබැවින් එන්ජින් මවුන්ට් සැලසුම — බල ඒකකය මෝටර් රථයේ සෙසු කොටස්වලින් හුදකලා කරන ආකාරය — පිරිසැලසුම තරම් ම වැදගත් වේ. සමහර විට ඊටත් වඩා.

මෙය පරිවර්තනයකි. ඔබට මුල් පිටපත මෙතැනින් කියවිය හැකිය: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e54e1.html