การจัดวางเครื่องยนต์: แบบเรียงตรง แบบ V และแบบนอนราบ

ในช่วงรุ่งอรุณของศตวรรษที่ 20 เมื่อวิศวกรรมยานยนต์กำลังก้าวหน้าอย่างเต็มที่ เครื่องยนต์ขนาด 10 ลิตรอาจเป็นแบบสูบเดียวหรือแบบเรียงแปดสูบก็ได้ ในยุคนั้น ไม่มีใครแปลกใจกับเครื่องยนต์เรียงหกสูบขนาด 23 ลิตร หรือเครื่องยนต์เครื่องบินแบบเรเดียลเจ็ดสูบที่ถูกนำมาติดตั้งในรถยนต์

เมื่อการผลิตจำนวนมากขยายตัวและแรงกดดันด้านต้นทุนเพิ่มขึ้น ทุกอย่างก็ลงตัว เครื่องยนต์สูบเดียวกลายเป็นของตกยุค ปัจจุบัน ความจุกระบอกสูบเฉลี่ยในเครื่องยนต์รถยนต์ทั่วไปอยู่ระหว่าง 300 ถึง 600 ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยกำลังเฉพาะอยู่ในช่วงประมาณ 35 แรงม้า/ลิตรสำหรับดีเซลดูดอากาศตามธรรมชาติ ไปจนถึง 100 แรงม้า/ลิตรในเครื่องยนต์เบนซินสมรรถนะสูง นี่คือจุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตในตลาดมวลชน — การออกนอกกรอบเหล่านี้ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

แล้วภูมิทัศน์ของเครื่องยนต์สมัยใหม่เป็นอย่างไร? โดยทั่วไปแล้ว:

• เครื่องยนต์ 100 แรงม้า มักมีสี่สูบ
• เครื่องยนต์ 200 แรงม้า มักใช้สี่ ห้า หรือหกสูบ
• เครื่องยนต์ 300 แรงม้า มักใช้แปดสูบ

แต่กระบอกสูบเหล่านั้นสามารถจัดวางได้อย่างไร? วิศวกรมีตัวเลือกการจัดวางอะไรบ้างเมื่อออกแบบเครื่องยนต์หลายสูบ? มาดูกันเลย

เครื่องยนต์แบบเรียงตรง: เรียบง่ายแต่ใช้งานได้ยากขึ้น

คำถามอันดับหนึ่งในใจของนักออกแบบเครื่องยนต์ทุกคนคือจะทำให้การออกแบบเรียบง่ายได้อย่างไร — รักษาต้นทุนการผลิตให้ต่ำและการบำรุงรักษาให้ตรงไปตรงมา ในด้านนี้ เครื่องยนต์แบบเรียงตรง (อินไลน์) ชนะขาด กระบอกสูบถูกจัดเรียงในแถวเดียว และการเพิ่มความจุทำได้ง่ายๆ เพียงเพิ่มจำนวนสูบ

นี่คือรูปแบบต่างๆ ของเครื่องยนต์แบบเรียงตรงในทางปฏิบัติ:

• เครื่องยนต์สองสูบและสามสูบ พบได้ค่อนข้างน้อยในรถยนต์ แม้ว่ารูปแบบสองสูบกำลังกลับมาอีกครั้งด้วยการฉีดเชื้อเพลิงและเทอร์โบชาร์จที่ทันสมัย — โดย Fiat 500 เทอร์โบสองสูบ 85 แรงม้าเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุด
• เครื่องยนต์สี่สูบเรียงตรง คือแรงงานหลักของโลกรถยนต์นั่ง ครอบคลุมความจุตั้งแต่ 1.0 ถึง 2.4 ลิตร
• เครื่องยนต์ห้าสูบเรียงตรง เป็นการพัฒนาที่ค่อนข้างใหม่ Mercedes-Benz เป็นผู้บุกเบิกเครื่องยนต์ดีเซลห้าสูบในปี 1974 (รุ่น 300D บนแพลตฟอร์ม W123) ตามด้วยเครื่องยนต์เบนซินห้าสูบสองลิตรของ Audi สองปีต่อมา จากนั้น Volvo และ Fiat ก็เข้าร่วมในช่วงปลายทศวรรษ 1980
• เครื่องยนต์หกสูบเรียงตรง ซึ่งเป็นที่นิยมในยุโรปมาช้านานด้วยความนุ่มนวล กลับพบได้น้อยลงเรื่อยๆ รุ่นพี่ที่ยาวกว่าอย่าง เครื่องยนต์แปดสูบเรียงตรง ถูกยกเลิกไปตั้งแต่ทศวรรษ 1930

เหตุผลของแนวโน้มนี้ตรงไปตรงมา: ยิ่งเพิ่มสูบมากเท่าไร เครื่องยนต์ก็ยิ่งยาวขึ้นเท่านั้น — และนั่นสร้างปัญหาด้านการบรรจุอย่างร้ายแรง การวางเครื่องยนต์หกสูบเรียงตรงในแนวขวางในห้องเครื่องขับเคลื่อนล้อหน้า ทำได้สำเร็จเพียงไม่กี่กรณี: Austin Maxi 2200 (ซึ่งต้องซ่อนกระปุกเกียร์ไว้ใต้เครื่องยนต์) และ Volvo S80 พร้อมกระปุกเกียร์ขนาดเล็กพิเศษ

เครื่องยนต์แบบ V และแบบนอนราบ: กะทัดรัดแต่ซับซ้อน

แล้วจะทำให้เครื่องยนต์แบบเรียงตรงสั้นลงได้อย่างไร? วิธีแก้ที่หรูหรา: แบ่งครึ่ง วางสองครึ่งเคียงกัน แล้วขับเพลาข้อเหวี่ยงเดียวด้วยทั้งคู่ นั่นคือแก่นของเครื่องยนต์แบบ V

การจัดวางเครื่องยนต์ V ที่พบมากที่สุดใช้มุมรวม 60° หรือ 90° ระหว่างแถวกระบอกสูบ หากขยายมุมนั้นไปถึง 180° — กระบอกสูบชี้ออกจากกันโดยตรง — คุณจะได้เครื่องยนต์แบบนอนราบ หรือที่เรียกว่า เครื่องยนต์บ็อกเซอร์ (จึงใช้ชื่อย่อ B2, B4, B6)

ข้อแลกเปลี่ยนเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบเรียงตรงมีนัยสำคัญ:

• ฝาสูบสองชุด — แต่ละชุดมีปะเก็นและท่อร่วมเป็นของตัวเอง
• เพลาลูกเบี้ยวมากขึ้น และการจัดเรียงขับวาล์วที่ซับซ้อนกว่า
• ความกว้างมากขึ้น (โดยเฉพาะสำหรับเครื่องยนต์แบบนอนราบ) ซึ่งจำกัดตำแหน่งที่สามารถติดตั้งได้
• ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น และการบริการที่ซับซ้อนกว่า

เนื่องจากข้อเสียเหล่านี้ เครื่องยนต์แบบนอนราบจึงถูกใช้โดยผู้ผลิตเพียงไม่กี่ราย — โดย Porsche และ Subaru เป็นที่โดดเด่นที่สุดในปัจจุบัน

แล้วถ้าจะทำให้เครื่องยนต์ V กะทัดรัดยิ่งขึ้นโดยลดมุมรวมลงต่ำกว่า 60°? มีคนทำแล้ว — Lancia Fulvia ในทศวรรษ 1970 ใช้ V4 ที่มีมุมเพียง 23° แต่มีข้อจำกัด: ยิ่งมุมแคบลง เครื่องยนต์ก็ยิ่งสมดุลได้ยากขึ้น ซึ่งนำเราไปสู่หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดในการออกแบบเครื่องยนต์

การสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์: แรง แรงบิด และวิธีควบคุม

เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบไม่มีเครื่องไหนที่ปลอดจากการสั่นสะเทือนโดยสิ้นเชิง — มันมีอยู่ในตัวการออกแบบ แต่การจัดการการสั่นสะเทือนเป็นสิ่งสำคัญ ไม่ใช่แค่เพื่อความสะดวกสบายของผู้โดยสาร การสั่นสะเทือนที่ไม่สมดุลอย่างรุนแรงอาจทำลายชิ้นส่วนเครื่องยนต์ได้จริง พร้อมกับผลลัพธ์ที่หายนะเมื่อชิ้นส่วนหลุดออกด้วยความเร็วสูง

การสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์มาจากไหน? มีแหล่งหลักสามแหล่ง:

• ช่วงการจุดระเบิดที่ไม่เท่ากัน — ในการจัดวางเครื่องยนต์บางแบบ จังหวะกำลังไม่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เท่ากันพอดี ทำให้เกิดแรงบิดกระเพื่อม ล้อช่วยแรงที่หนักกว่าช่วยลดสิ่งนี้ได้
• แรงเฉื่อยของลูกสูบ — เมื่อลูกสูบเร่งขึ้นและชะลอตัวที่จุดบนสุดของจังหวะ (และในทางกลับกันที่ด้านล่าง) พวกมันสร้างแรงเฉื่อยคล้ายกับที่คุณรู้สึกเมื่อรถเบรกหรือเร่ง
• เรขาคณิตของก้านสูบ — ก้านสูบไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง และการเคลื่อนที่ของลูกสูบไม่ใช่ไซน์โซอิดที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งนำส่วนประกอบแรงเพิ่มเติมมาที่ทวีคูณของความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง

แรงเฉื่อยอันดับสูงเหล่านี้โดยทั่วไปไม่มีนัยสำคัญ — ยกเว้นแรงอันดับสอง ซึ่งทำงานที่สองเท่าของความถี่เพลาข้อเหวี่ยงและต้องคำนึงถึงเสมอ เมื่อแรงเฉื่อยในสูบที่อยู่ติดกันทำหน้าที่ในทิศทางตรงข้ามที่ระยะห่างคงที่จากกัน พวกมันยังสร้างแรงบิดคู่อีกด้วย เพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่ง

วิศวกรมีเครื่องมือหลักสองอย่างในการต่อสู้กับแรงเหล่านี้:

• เลือกการจัดวางที่สมดุลในตัว — จัดเรียงสูบและตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงให้แรงและแรงบิดหักล้างกันเองตามธรรมชาติ
• เพิ่มเพลาสมดุล — เพลาสองที่มีน้ำหนักถ่วงซึ่งหมุนในทิศทางตรงข้ามกับเพลาข้อเหวี่ยง สร้างแรงที่เท่ากันและตรงข้ามกัน สิ่งเหล่านี้เพิ่มต้นทุนและความซับซ้อนเชิงกล แต่สามารถลบล้างรูปแบบการสั่นสะเทือนที่เป็นปัญหาได้อย่างสมบูรณ์

จากการจัดวางเครื่องยนต์ทั่วไปทั้งหมด มีเพียงสองแบบที่สมดุลสมบูรณ์แบบในทางทฤษฎี: หกสูบเรียงตรง และ หกสูบนอนราบ นี่คือเหตุผลที่แท้จริงว่าทำไม BMW และ Porsche จึงยึดมั่นกับการจัดวางเหล่านี้อย่างแน่วแน่ — และทำไมผู้อื่นจึงลังเลที่จะละทิ้งมันแม้จะมีความท้าทายด้านการบรรจุ

สมดุลเครื่องยนต์ตามการจัดวาง: คู่มือปฏิบัติ

มาดูกันว่าการจัดวางเครื่องยนต์หลักแต่ละแบบทำงานได้อย่างไรในโลกแห่งความเป็นจริงในด้านการสั่นสะเทือนและสมดุล

เครื่องยนต์สองสูบเรียงตรง (ข้อเหวี่ยงในทิศทางเดียวกัน) มีพฤติกรรมคล้ายกับเครื่องยนต์สูบเดียวในด้านสมดุล — ลูกสูบทั้งสองขึ้นและลงพร้อมกัน Oka ของรัสเซียใช้เพลาสมดุลสองตัวที่หมุนสวนทางกันเพื่อจัดการกับแรงเฉื่อยอันดับหนึ่ง แต่แรงอันดับสองถูกปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้แก้ไข การเพิ่มเพลาสมดุลอีกสองตัวคงจะไม่สมเหตุสมผลเลยสำหรับรถราคาประหยัดขนาดเล็กเช่นนี้ เครื่องยนต์สองสูบหลายรุ่น — เช่น Fiat 500 ดั้งเดิมปี 1957 และ Tata Nano จากอินเดีย — ทำงานโดยไม่มีเพลาสมดุลใดๆ โดยอาศัยฐานยึดเครื่องยนต์แบบยืดหยุ่นเพื่อดูดซับการสั่นสะเทือน ราคาถูก เรียบง่าย และยอมรับได้สำหรับการใช้งานระดับประหยัด

เครื่องยนต์สองสูบที่มีข้อเหวี่ยงที่ 180° (ลูกสูบเคลื่อนที่สวนทางกัน) มีสมดุลหลักดีกว่า แต่สามารถบรรลุช่วงการจุดระเบิดที่เท่ากันได้ในรูปแบบสองจังหวะเท่านั้น — ดังที่ใช้ใน DKW ก่อนสงครามโลกและลูกหลานของมัน คือ Trabant จากเยอรมนีตะวันออก

เครื่องยนต์ V-twin ยังคงอยู่ในปัจจุบันเกือบเฉพาะในรถมอเตอร์ไซค์เท่านั้น — Harley-Davidson และผู้เลียนแบบชาวญี่ปุ่นเป็นตัวอย่างที่ชัดเจน NAMI-1 ถือเป็นรถยนต์แทบเพียงคันเดียวที่เคยใช้การจัดวางนี้ น้ำหนักถ่วงบนเพลาข้อเหวี่ยงสามารถทำให้มันใกล้เคียงกับสมดุลเต็มที่ แต่ช่วงการจุดระเบิดที่เท่ากันยังคงทำไม่ได้

เครื่องยนต์สามสูบ มีสมดุลแย่กว่าเครื่องยนต์สี่สูบเรียงตรง ผู้ผลิตอย่าง Subaru และ Daihatsu ติดตั้งเพลาสมดุลเป็นมาตรฐาน การตัดสินใจของ Opel ที่จะข้ามสิ่งนี้ในเครื่องยนต์สามสูบ Ecotec สำหรับ Corsa รุ่นที่สอง ประหยัดต้นทุนได้แต่ทำให้รถมีชื่อเสียงด้านการสั่นสะเทือนในสื่อยานยนต์เยอรมันหลังจากเปิดตัวในปี 1996 — ถูกอธิบายว่า “ขับในเมืองในรูปแบบแปรผันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย”

เครื่องยนต์สี่สูบเรียงตรง — การจัดวางที่พบมากที่สุดในโลก — มีแรงเฉื่อยอันดับสองอิสระที่สามารถลบล้างได้ด้วยเพลาสมดุลที่หมุนด้วยความเร็วสองเท่าของเพลาข้อเหวี่ยงเท่านั้น เพื่อยกเลิกแรงบิดที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องมีเพลาสวนทางที่สองด้วย ใช่แล้วมีค่าใช้จ่ายสูง — แต่ Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat และแบรนด์ในกลุ่ม Volkswagen ล้วนใช้การตั้งค่านี้เมื่อความประณีตต้องการ

เครื่องยนต์สี่สูบนอนราบ ทำได้ดีกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับรุ่นแบบเรียงตรง — เหลือเพียงแรงบิดคู่อันดับสองซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เครื่องยนต์หันรอบแกนตั้ง แม้กระนั้น ทั้งเครื่องยนต์ Beetle แบบระบายความร้อนด้วยอากาศและชุดบ็อกเซอร์ของ Subaru ก็ทำงานโดยไม่มีเพลาสมดุลมาหลายทศวรรษ

เครื่องยนต์ห้าสูบเรียงตรง มีแรงเฉื่อยหลักที่ชดเชยแล้ว แต่ทุกข์ทรมานจากแรงบิดดัดงอแบบกลิ้งที่เดินทางผ่านบล็อกอย่างต่อเนื่อง — ต้องการโครงสร้างที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ Mercedes-Benz, Audi และ Volvo แก้ปัญหานี้ผ่านการยึดเครื่องยนต์ที่ได้รับการปรับปรุงและน้ำหนักถ่วง (เช่น 2.5 TFSI ซุปเปอร์ชาร์จในรุ่น Audi TT RS) ในขณะที่วิศวกรของ Fiat ก้าวไปไกลกว่าและใช้เพลาสมดุลเต็มรูปแบบ

หมายเหตุที่น่าสนใจ: เกือบทั้งหมดของเครื่องยนต์ห้าสูบเป็นเครื่องยนต์สี่สูบโดยพื้นฐานที่มีสูบพิเศษหนึ่งสูบต่อเพิ่มเข้ามา แนวทางแบบโมดูลาร์นี้ช่วยให้ใช้ลูกสูบ ก้านสูบ และชิ้นส่วนระบบขับวาล์วร่วมกันได้ — เฉพาะบล็อก ฝาสูบ และเพลาข้อเหวี่ยง (ที่มีตำแหน่งข้อเหวี่ยงที่ช่วง 72°) เท่านั้นที่ต้องเปลี่ยน

เครื่องยนต์ V6 ที่มาแทนที่หกสูบเรียงตรงมีคุณสมบัติสมดุลเช่นเดียวกับเครื่องยนต์สามสูบ — ซึ่งกล่าวได้ว่าไม่เหมาะ V6 ตัวแรกของ Mercedes-Benz (M112 มีสามวาล์วต่อสูบ) แก้ไขปัญหานี้ด้วยเพลาสมดุลที่ติดตั้งในร่องระหว่างแถวสูบ กลุ่ม PSA วางเพลาสมดุลในเครื่องยนต์หกสูบสามลิตรไว้ในฝาสูบ ผู้ผลิตอื่นเลือกการออฟเซตหมุดข้อเหวี่ยงอย่างระมัดระวัง — ดังที่เห็นใน Audi V6 — เพื่อลดการสั่นสะเทือนโดยไม่เพิ่มความซับซ้อน เครื่องยนต์ V6 ที่มีมุมรวม 90° เพิ่มความลำบากอีกอย่าง: ช่วงการจุดระเบิดที่ไม่เท่ากันโดยธรรมชาติซึ่งล้อช่วยแรงแบบมีน้ำหนักสามารถปรับให้เรียบขึ้นได้เพียงบางส่วนเท่านั้น

เครื่องยนต์ V8 ที่มีมุมระหว่างแถว 90° และตำแหน่งข้อเหวี่ยงในสองระนาบที่ตั้งฉากกันมีสมดุลดีมาก ช่วงการจุดระเบิดที่เท่ากันทำได้ และเหลือเพียงแรงบิดคู่ตกค้างสองคู่ — แก้ไขได้ง่ายด้วยน้ำหนักถ่วงบนข้อต่อท้ายของเพลาข้อเหวี่ยง นี่คือส่วนสำคัญที่ทำให้วิศวกรชาวอเมริกันหลงใหล V8 อย่างกระตือรือร้น: พวกเขาเพียงแต่ไม่ยอมรับการสั่นสะเทือน

เครื่องยนต์ V4 นั้นหายากและตอนนี้แทบสูญพันธุ์ในรถยนต์แล้ว Ford V4 ของยุโรป (ใช้ใน Taunus, Capri และ Saab 96) และ V4 แปลกประหลาดของ Zaporozhets ต่างต้องการเพลาสมดุลสำหรับแรงบิดคู่อันดับหนึ่ง ความกะทัดรัดและต้นทุนเป็นปัจจัยผลักดัน — สมดุลเป็นเรื่องรอง

เครื่องยนต์ V10 มีคุณสมบัติสมดุลเช่นเดียวกับเครื่องยนต์ห้าสูบเรียงตรง นั่นไม่ได้หยุดยั้งนักออกแบบเครื่องยนต์ Formula 1, Dodge Viper หรือ Dodge RAM จากการใช้มัน — เมื่อคุณต้องการกำลัง คุณก็จัดการกับการสั่นสะเทือน

สำหรับการจัดวางแปลกใหม่กว่า: เครื่องยนต์แปดสูบนอนราบ (ดังที่ใช้ในรถแข่ง Porsche 917) คือเครื่องยนต์สี่สูบนอนราบสองชุดบนเพลาข้อเหวี่ยงร่วม ในขณะที่ เครื่องยนต์ V12 และ 12 สูบนอนราบ ลดเหลือเครื่องยนต์หกสูบเรียงตรงสองชุด — อธิบายความนุ่มนวลที่ยอดเยี่ยมของมัน

VR6, VR5 และเครื่องยนต์แบบ W: ความเป็นเลิศด้านการบรรจุของ Volkswagen

เราได้กล่าวถึงเครื่องยนต์ V มุมแคบอย่าง Lancia Fulvia ก่อนหน้านี้ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่สิ่งเหล่านี้ถูกหลีกเลี่ยง — สมดุลได้ยากกว่าการจัดวาง 60° หรือ 90° โดยที่ผลประโยชน์ด้านการบรรจุไม่ดูคุ้มค่ากับความลำบาก จากนั้นลำดับความสำคัญก็เปลี่ยนไป

การพัฒนาสองอย่างเปลี่ยนสถานการณ์:

• ฐานยึดเครื่องยนต์แบบไฮดรอลิก กลายเป็นสิ่งที่หาได้ทั่วไป ระงับการส่งผ่านการสั่นสะเทือนได้อย่างมากไม่ว่าสมดุลทางทฤษฎีของเครื่องยนต์จะเป็นอย่างไร
• พื้นที่ใต้ฝากระโปรงหน้าหายากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ความกะทัดรัดกลายเป็นคุณสมบัติที่มีค่า ใครจะนึกว่าแฮทช์แบ็คธรรมดาจะซ่อนเครื่องยนต์หกสูบ 2.8 ลิตรไว้? Volkswagen ทำสำเร็จ

Volkswagen VR6 — “VR” ย่อมาจาก V-Reihen (V-อินไลน์) — นำแนวคิดมุมแคบไปไกลกว่าที่ Lancia เคยทำ โดยใช้มุมเพียง 15° ระหว่างแถว ผลลัพธ์ที่ได้กะทัดรัดมากจนทำงานได้เหมือนเครื่องยนต์แบบเรียงตรงออฟเซต และน่าทึ่งที่มันใช้ฝาสูบเดียวสำหรับทั้งสองแถว เครื่องยนต์หกสูบ 2.8 ลิตรที่ใส่ได้ในที่ที่ V6 ทั่วไปไม่สามารถใส่ได้ — เปิดตัวใน Volkswagen Golf รุ่นที่สาม

จากนั้น วิศวกรของ Volkswagen ก็ขยายแนวคิดต่อไป:

• VR5 มาถึงในฐานะ VR6 ที่ถอดสูบหนึ่งออก
• W8 รวม VR สองชุดที่สั้นลง (สี่สูบแต่ละชุด) บนเพลาข้อเหวี่ยงเดียว — ติดตั้งในรุ่น Passat เรือธง
• W12 เปิดตัวในปี 1998 บนรถต้นแบบ W12 Roadster: เครื่องยนต์ VR6 สองตัวเชื่อมกันที่มุม 72° บนเพลาข้อเหวี่ยงเดียว
• W16 — พร้อมเทอร์โบชาร์จเจอร์สี่ตัว — ขับเคลื่อน Bugatti Veyron ถึง 431 กม./ชม. ทำให้เป็นการประยุกต์ใช้งานสมรรถนะสูงสุดของสถาปัตยกรรมนี้ในรถยนต์ผลิตจริง

ทำไมการจัดวางเหล่านี้จึงไม่มีมาก่อน? การออกแบบโดยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทำให้เป็นไปได้ การปรับมุมรวม ตำแหน่งหมุดข้อเหวี่ยง ลำดับการจุดระเบิด และคุณสมบัติสมดุลทั่วทั้งเรขาคณิตที่ซับซ้อนเช่นนี้ คงเป็นไปได้ยากมากโดยปราศจากพลังการประมวลผลที่มีตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา เพลาข้อเหวี่ยงของ W12 เพียงอย่างเดียวก็เป็นฝันร้ายของช่างเครื่อง — ชิ้นส่วนประเภทที่มีความหมายก็ต่อเมื่อคอมพิวเตอร์ตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อนทุกจุดแล้ว

สิ่งที่สำคัญจริงๆ ในการออกแบบเครื่องยนต์ในโลกแห่งความเป็นจริง

หากมีบทเรียนเดียวจากทั้งหมดนี้ก็คือ สมดุลทางทฤษฎีแทบไม่ใช่ปัจจัยตัดสินใจ เมื่อวิศวกรเลือกการจัดวางเครื่องยนต์ ลำดับความสำคัญที่แท้จริงคือ:

• การบรรจุ — ใส่ในห้องเครื่องได้ไหม?
• น้ำหนักและความหนาแน่นของกำลัง — อัตราส่วนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานคืออะไร?
• ต้นทุนการผลิต — ใช้ชิ้นส่วนร่วมกันในรุ่นต่างๆ ได้ไหม?
• ความเป็นโมดูล — ผู้ผลิตมากขึ้นเรื่อยๆ สร้างตระกูลเครื่องยนต์ทั้งหมดจากสถาปัตยกรรมลูกสูบและรูเจาะร่วม ตั้งแต่เครื่องยนต์สามสูบประหยัดน้ำมันไปจนถึงรุ่นเรือธง 12 สูบ

ไลน์อัพเครื่องยนต์ปัจจุบันของ Mercedes-Benz เป็นตัวอย่างที่ดีของแนวทางโมดูลาร์: สถาปัตยกรรมร่วมรองรับเครื่องยนต์ที่มีกำลังและจำนวนสูบที่แตกต่างกันมาก

และในเรื่องการสั่นสะเทือน — ควรจำไว้ว่าสมดุลทางทฤษฎีและสมดุลที่แท้จริงเป็นสองสิ่งที่แตกต่างกันมาก แม้แต่หกสูบเรียงตรงที่สมดุลสมบูรณ์แบบก็จะสั่นหากชุดเพลาข้อเหวี่ยงไม่ได้รับการสมดุลอย่างถูกต้องหรือหากลูกสูบและก้านสูบมีน้ำหนักที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ความคลาดเคลื่อนในการผลิตจริงและการเสียรูปของชิ้นส่วนภายใต้โหลดหมายความว่าไม่มีเครื่องยนต์ใดที่นุ่มนวลในทางปฏิบัติเหมือนกับที่สมการแนะนำ นั่นคือเหตุผลที่การออกแบบฐานยึดเครื่องยนต์ — วิธีที่เครื่องยนต์ถูกแยกออกจากส่วนอื่นของรถ — มีความสำคัญพอๆ กับการจัดวางเอง บางครั้งก็สำคัญกว่าด้วยซ้ำ

นี่คือการแปล คุณสามารถอ่านต้นฉบับได้ที่นี่: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e54e1.html