پیشرانه‌های شش سیلندر خطی یا V شکل؟ کدامیک بهتر است؟

پیشرانه‌های شش سیلندر هرچند در گذشته شاید قدرت همتایان هشت سیلندر یا دوازده سیلندر خود را نداشتند اما در طول تاریخ در خودروهایی افسانه‌ای مثل جگوار XJ220، تویوتا سوپرا، ب‌ام‌و M3 و آکورا NSX مورداستفاده قرار گرفته‌اند. این روزها نیز با سخت‌گیرانه‌تر شدن قوانین آلایندگی و کوچک شدن پیشرانه‌ها، موتورهای شش سیلندر در بسیاری از خودروهای پرفورمنس جایگزین نمونه‌های V8 شده‌اند. پیشرانه‌های شش سیلندر در دو نوع خطی و V شکل ساخته می‌شوند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند ولی نوع V شکل آن متداول‌تر بوده و بسیاری از خودروسازان موتورهای V6 را به نمونه‌های خطی ترجیح می‌دهند. پس بیایید ببینیم مزایا و معایب هرکدام از این موتورها چیست و چرا از نمونه‌های V6 بیشتر استفاده می‌شود.

مزیت‌های شش سیلندر خطی

مثل همهٔ پیشرانه‌های خطی، موتورهای I6 نیز طراحی ساده‌ای دارند. این موتورها چون مثل V6 نیازی به دو سر سیلندر یا میل بادامک مجزا ندارند، هزینه‌های ساخت کمتری خواهند داشت. در یک موتور شش سیلندر خطی DOHC بجای استفاده از چهار میل بادامک کوتاه، می‌توان به‌سادگی از دو میل بادامک بلندتر برای باز و بسته کردن همهٔ ۲۴ سوپاپ استفاده کرد. سادگی موتورهای شش سیلندر خطی در هنگام تعمیر و نگهداری هم مزیت‌هایی را به دنبال دارد زیرا دسترسی بسیار آسانی را به تمام شمع‌ها، سر سیلندر و دیگر قطعات فراهم می‌کند.

اما بزرگ‌ترین مزیت موتورهای I6 تعادل یا بالانس آن‌ها است. با توجه به ترتیب خطی سیلندرها در این موتور، پیستون‌ها به شکل آینهٔ یکدیگر در طرفین بلوک موتور حرکت می‌کنند؛ یعنی در ابتدا پیستون‌های یک و شش هم‌زمان حرکت رفت‌وبرگشت خود را انجام می‌دهند، سپس پیستون‌های دو و پنج این کار را می‌کنند و در آخر نیز پیستون‌های سه و چهار سیکل کاری موتور را پایان می‌دهند؛ به‌عبارت‌دیگر، وقتی پیستون‌های یک و شش به نقطهٔ مرگ بالا می‌رسند، پیستون‌های دو و پنج در نقطهٔ مرگ پایین و پیستون‌های سه و چهار در میانهٔ مسیر سیلندر قرار دارند و از این طریق نیروهای متقابل یکدیگر را خنثی می‌کنند. همین ویژگی باعث شد پیشرانه‌هایی مثل S50 ب‌ام‌و و RB26 نیسان به دورگیری نرم و روان شهرت پیدا کنند.

معایب شش سیلندر خطی

علیرغم مزیت‌هایی که ذکر شدند، پیشرانه‌های شش سیلندر خطی معایب زیادی هم دارند که استفاده از آن‌ها را محدودتر کرده است. شیوهٔ نصب این پیشرانه‌ها در خودرو همیشه یک چالش بوده است زیرا به دلیل وجود دو سیلندر اضافی نسبت به موتور چهار سیلندر خطی، نصب پیشرانه‌های I6 به‌صورت عرضی بسیار دشوار است. همچنین اگر این موتورها به‌صورت عرضی نصب شوند، معمولاً در محفظهٔ کاپوت فضای کافی برای جای دادن گیربکس و دیفرانسیل در خودروهای محرک جلو وجود نخواهد داشت. این در حالی است که خودروسازان به دنبال ساخت پیشرانه‌هایی هستند که امکان استفاده در خودروهای مختلفی را داشته باشد اما موتورهای I6 با طول زیاد خود چنین قابلیتی را ندارند.

علاوه بر این، قطعات پیشرانه‌های I6 به دلیل طول زیاد، استحکام کمتری نسبت به موتورهای V6 یا چهار سیلندر دارند. به‌عنوان‌مثال، میل بادامک‌ها یا میل‌لنگ که طول زیادی دارند، در طول استفاده ممکن است کمی خم شوند درحالی‌که خود بلوک موتور هم فاقد استحکام بلوک V6 است؛ و درنهایت ابعاد موتورهای I6 به مرکز ثقل خودرو هم لطمه میزند زیرا جرم چرخان و ثابت این موتورها در محفظهٔ پیشرانه در مقایسه با نمونه‌های V شکل کمی بالاتر قرار می‌گیرد.

مزیت‌های شش سیلندر V شکل

پیشرانه‌های V6 که معمولاً به‌صورت ۶۰، ۹۰ و یا ۱۲۰ درجه ساخته می‌شوند، امروزه در خودروهای پرفورمنس زیادی دیده می‌شوند و به لطف توربوشارژر، در نمونه‌هایی مثل F163 فراری یا اکوبوست فورد بیش از ۶۰۰ اسب بخار قدرت تولید می‌کنند. موتورهای V6 همچنین در خودروهای بسیار معمول‌تری مثل تویوتا کمری هم استفاده می‌شوند و بنابراین یکی از بزرگ‌ترین نقاط قوت آن‌ها، تطبیق‌پذیری بالا است. موتورهای V6 را به دلیل ماهیت بسیار جمع‌وجورتر می‌توان زیر کاپوت خودروهای متعددی قرار داد و بنابراین هزینه‌های بالای تحقیق و توسعهٔ آن‌ها در هنگام استفاده سرشکن خواهد شد.

همچنین فضای ارزشمندی که در صورت استفاده از موتورهای V6 در محفظهٔ موتور آزاد می‌شود را می‌توان برای سیستم‌های پرخوران استفاده کرد و توربوشارژرها را در عمق بلوک موتور نصب کرد. به همین دلیل، خودروهای محرک جلو به‌راحتی می‌توانند از پیشرانه‌های V6 استفاده کنند که این منجر به ساخت خودروهای واقعاً جذابی مثل هاچ‌بک اسپرت آلفارومئو ۱۴۷ GTA با پیشرانهٔ ۳.۲ لیتری V6 شد؛ بنابراین، موتورهای V6 به خودروسازان این امکان را می‌دهد که از مدل‌های چهار سیلندر خسته‌کنندهٔ معمولی خود بدون نیاز به تغییرات بزرگ در شاسی، نسخه‌ای جذاب و پرفورمنس تولید کنند.

معایب شش سیلندر V شکل

هرچند موتورهای V6 تعداد سیلندر یکسانی با همتایان خطی خود دارند اما از تعادل ذاتی آن‌ها برخوردار نیستند. موتورهای V6 که در اصل از دو موتور سه سیلندر خطی چسبیده به هم تشکیل شده‌اند، برای مقابله با اینرسی ناخواسته‌ای که به دلیل حرکت رفت‌وبرگشتی پیستون‌ها تولید می‌شود، به شافت‌های متعادل‌کننده با وزنه‌های مخصوص نیاز دارند. بدون این شافت‌ها، ارتعاشات بزرگ موتور به میل‌لنگ منتقل شده و به کارایی پیشرانه لطمه میزند. با افزایش حجم پیشرانه (کورس پیستون طولانی‌تر) و افزایش قطر سیلندرها، تعادل موتورهای V6 بدتر می‌شود.

بنابراین، وزنه‌های تعادل موردنیاز برای برطرف کردن این مشکل، پیچیدگی طراحی و ساخت موتور و همین‌طور هزینه‌های کلی را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، یک پیشرانهٔ شش سیلندر V شکل DOHC باید چهار میل بادامک داشته باشد که این هم پیچیدگی آن‌ها را بیشتر می‌کند. به همین دلیل، کار کردن روی یک موتور V6 به‌منظور تعمیر و نگهداری برای افراد کم‌تجربه می‌تواند بسیار مشکل و حتی ترسناک باشد. شاید به دلیل همین مشکلات باشد که طی سال‌های اخیر خودروسازان بیشتر به موتورهای شش سیلندر خطی تمایل پیدا کرده و شرکت‌هایی مثل جگوار-لندروور و مرسدس بنز موتورهای I6 جدیدی را توسعه داده‌اند.

ترکیب موتورهای شش سیلندر خطی و V شکل توسط فولکس‌واگن

در دههٔ ۹۰ میلادی، فولکس‌واگن یکی از جذاب‌ترین و بزرگ‌ترین نوآوری‌های موتوری در صنعت خودروسازی را ارائه کرد. این نوآوری، ترکیب موتورهای شش سیلندر خطی و V شکل باهم و خلق موتورهای جدیدی بنام VR6 بود. قبلاً در پدال طی مطلب مفصلی به این موتورها پرداخته‌ایم و در اینجا فقط به‌طور خلاصه ویژگی‌های آن‌ها را بیان می‌کنیم. پیشرانهٔ VR6 در اصل یک موتور شش سیلندر خطی V شکل است! طراحی این نوع پیشرانه به همان موتورهای V6 شباهت دارد که یعنی سیلندرها دوبه‌دو روبروی هم قرار می‌گیرند اما زاویهٔ سیلندرها نسبت به هم بسیار کمتر است. همانطور که گفته شد، زاویهٔ سیلندرها در پیشرانه‌های V6 معمولاً بین ۶۰ تا ۹۰ درجه است اما این زاویه در موتور VR6 به حدود ۱۵ درجه کاهش پیدا کرده است.

با این کار، سیلندرها آن‌قدر به هم نزدیک می‌شوند که دیگر نیازی به استفاده از دو سر سیلندر نیست و یک سر سیلندر هردو ردیف سیلندرها را پوشش می‌دهد. در این طراحی همچنین برای باز و بسته کردن همهٔ سوپاپ‌ها فقط دو میل بادامک نیاز است که این ویژگی، فرایند ساخت پیشرانهٔ VR6 را ساده‌تر می‌کند و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین موتور VR6 به دلیل زاویهٔ کمتر بین سیلندرها، عرض کمتری نسبت به موتور V6 داشته و به همین دلیل راحت‌تر در محفظهٔ موتور خودروهایی قرار می‌گیرد که در ابتدا برای تجهیز به موتورهای چهار سیلندر طراحی شده‌اند. به‌طورکلی، موتورهای VR6 مزیت‌های موتورهای I6 و V6 را باهم ترکیب کرده‌اند. بااین‌حال، فولکس‌واگن از سال ۲۰۱۰ به بعد استفاده از موتورهای VR6 را بسیار کمتر کرده و در حال حاضر این موتور فقط زیر کاپوت کراس‌اوور اطلس دیده می‌شود.