مقایسه و بررسی انواع پیشرانه‌های خودرو

قلب تپنده هر خودرو، پیشرانه درون‌سوز آن است. این موتورها با تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی، نیروی لازم برای حرکت را فراهم می‌کنند. اما آیا تا به حال به این اندیشیده‌اید که این پیشرانه‌ها چگونه و با چه طرح‌های متنوعی ساخته می‌شوند؟ از چیدمان ساده و خطی سیلندرها گرفته تا طرح‌های انقلابی و پیچیده مانند W شکل و موتورهای روتاری وانکل، هر کدام داستانی از نوآوری، مهندسی و تلاش برای دستیابی به بهترین عملکرد را روایت می‌کنند. در این راهنمای جامع، به بررسی عمیق‌تر انواع موتورهای درون‌سوز می‌پردازیم.

موتور خطی – Inline Engine

در موتور خطی، سیلندرها به‌صورت خطی و در یک ردیف کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. موتور خطی یا Inline، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین آرایش‌های پیشرانه در صنعت خودروسازی است که به دلیل سادگی طراحی، کارایی بالا و انعطاف‌پذیری، در خودروهای زیادی استفاده شده است.

مزایا موتور خطی

• سادگی طراحی و ساخت
• هزینه تولید پایین
• نگهداری و تعمیر آسان

معایب موتور خطی

• لرزش در نسخه سه سیلندر
• طول زیاد در نسخه شش سیلندر
• محدودیت تعداد سیلندر

این موتورها در طیف وسیعی از خودروها، از خودروهای اقتصادی و کوچک مانند سه و چهار سیلندر گرفته تا سدان‌ها و شاسی‌بلندهای متوسط و بزرگ شش سیلندر به کار گرفته می‌شوند. همچنین در موتورسیکلت‌ها و تجهیزات صنعتی نیز رایج هستند.

موتور V شکل – V Engine

در موتور V شکل، سیلندرها به‌صورت دو ردیف زاویه‌دار در مقابل یکدیگر قرار میگیرند زاویهٔ بین این ردیف‌ها معمولاً بین 60 تا 90 درجه است ولی در برخی مدل‌های خاص این زاویه حتی به 120 درجه هم می‌رسد. این طراحی برخلاف موتورهای خطی که سیلندرها در یک ردیف قرار دارند، فضای کمتری اشغال می‌کند و امکان تولید قدرت بالا را در حجم کوچک‌تر فراهم می‌کند.

مزایا موتور V شکل

• ابعاد جمع‌وجور
• تولید قدرت بالا با تعداد سیلندر بیشتر
• کارکرد نرم

معایب موتور V شکل

• پیچیدگی و هزینه تولید بالا
• وزن بیشتر
• هزینه نگهداری و تعمیر بالا

موتور V شکل در انواع خودروها بسیار متداول است و در خودروهای مختلفی از سدان‌های خانوادگی و پیکاپ‌ها گرفته تا خودروهای اسپرت و سوپراسپرت استفاده میشود.

موتور تخت – Flat Engine یا Boxer Engine

در موتور تخت یا Flat، سیلندرها به‌صورت افقی و کاملاً خوابیده در دو طرف میل‌لنگ قرار دارند. این طراحی باعث می‌شود پیستون‌ها در یک صفحه افقی حرکت کنند و زاویه 180 درجه بین سیلندرهای مقابل ایجاد کنند. ازآنجایی‌که در موتورهای تخت حرکت افقی پیستون‌ها شبیه ضربه زدن بوکسورها به یکدیگر است، به این موتورها بوکسور هم گفته می‌شود. پورشه و سوبارو اصلی‌ترین شرکت‌هایی هستند که از این نوع موتور استفاده کرده‌اند.

مزایا موتور تخت

• مرکز ثقل پایین
• لرزش کم
• ارتفاع کوتاه

معایب موتور تخت

• عرض زیاد
• هزینه تولید بالاتر
• دشواری تعمیر

موتور تخت به دلیل مرکز ثقل پایین و تعادل عالی، بیشتر در خودروهای اسپرت محبوب استفاده میشود. در حال حاضر فقط سوبارو و پورشه این نوع موتور را تولید میکنند.

موتور VR شکل – VR Engine

موتور VR چیست؟ موتور VR شکل یک موتور V شکل با زاویه بسیار باریک بین دو ردیف است که معمولاً 15 درجه است. این نوع موتور درواقع ترکیبی از ویژگی‌های موتورهای خطی و V شکل است زیرا به دلیل زاویه باریک، از یک سرسیلندر برای هردو ردیف سیلندر استفاده میکند اما طول کمتری نسبت به موتور خطی دارد.

مزایا موتور VR شکل

• ابعاد فوق‌العاده جمع‌وجور
• کارکرد نرم
• وزن کمتر از موتور V شکل

معایب موتور VR شکل

• پیچیدگی طراحی
• هزینه نگهداری بالا
• محدودیت در تیونینگ

موتور VR شکل در دهه 90 میلادی توسط گروه فولکس‌واگن بطور گسترده‌ای در محصولات مختلف این شرکت استفاده شد و درنهایت در سال 2024 این نوع موتور را کنار گذاشت.

موتور W شکل – W Engine

در موتور W شکل، سیلندرها در سه یا چهار ردیف در کنار هم چیده می‌شوند و به یک میل‌لنگ مشترک متصل می‌شوند. ازآنجایی‌که این موتور از جلو شبیه حرف W به نظر می‌رسد، به آن W شکل گفته می‌شود. موتورهای W شکل می‌توانند حتی تا سه سر سیلندر داشته باشند.

مزایا موتور W شکل

• ابعاد جمع‌وجور
• تولید قدرت بالا
• کارکرد نرم

معایب موتور W شکل

• پیچیدگی طراحی و تولید
• هزینه تعمیر نگهداری بالا
• کاربرد محدود به دلیل هزینه و پیچیدگی بالا

این نوع موتور هم توسط گروه فولکس‌واگن توسعه پیدا کرد و صرفاً در خودروهای لوکس مثل بنتلی و هایپرکاهای بوگاتی استفاده شد.

موتور وانکل – Wankel Engine یا Rotary Engine

موتور وانکل که به نام مخترعش فلیکس وانکل نام‌گذاری شده، یک موتور درون‌سوز با طراحی روتاری است که به‌جای پیستون‌های رفت و برگشتی از یک روتور مثلثی در محفظه‌ای بیضی‌شکل استفاده می‌کند. این روتور با حرکت چرخشی، سه مرحله مکش، تراکم و احتراق را در یک چرخه انجام می‌دهد و قدرت را مستقیماً به محور خروجی منتقل می‌کند. برخلاف موتورهای پیستونی که حرکت خطی را به چرخشی تبدیل می‌کنند، موتور وانکل با حرکت دورانی مستقیم کار می‌کند.

مزایا موتور وانکل

• ابعاد کوچک و وزن کم
• کارکرد روان به دلیل حرکت دورانی روتور
• نسبت قدرت به حجم بالا
• طراحی ساده‌تر بدون قطعاتی مثل شاتون و پیستون
• دور بالا

معایب موتور وانکل

• مصرف سوخت بالا
• آلایندگی بالا به دلیل سوزاندن روغن
• دوام پایین‌تر
• گشتاور کم در دورهای پایین

بیشترین استفاده را مزدا از موتورهای وانکل برد و در خودروهای اسپرت خود بطور گسترده از این نوع موتور استفاده کرد اما از پیشرانه وانکل در هواپیماهای سبک و برخی تجهیزات نظامی هم استفاده شده است. مزدا نیز بتازگی دوباره موتور وانکل را بعنوان ژنراتور بردافزا برای خودروهای برقی احیا کرده است.

جدول مقایسه مزایا و معایب انواع موتور خودرو

نوع موتور	چیدمان سیلندرها	مزایا	معایب	نمونه کاربردها
خطی (Inline)	سیلندرها در یک ردیف خطی	– طراحی ساده- هزینه تولید پایین- تعمیر و نگهداری آسان	– لرزش در نسخه ۳ سیلندر- طول زیاد در نسخه ۶ سیلندر- محدودیت تعداد سیلندر	خودروهای اقتصادی، سدان‌های متوسط، شاسی‌بلندهای ۶ سیلندر، موتورسیکلت‌ها
V شکل	دو ردیف زاویه‌دار (معمولاً 60–90 درجه)	– ابعاد جمع‌وجور- توان خروجی بالا- کارکرد نرم	– پیچیدگی و هزینه ساخت بالا- وزن بیشتر- تعمیر پرهزینه	سدان‌های خانوادگی، پیکاپ‌ها، خودروهای اسپرت
تخت (Flat / Boxer)	سیلندرها افقی روبه‌رو هم، زاویه ۱۸۰ درجه	– مرکز ثقل پایین- لرزش کم- ارتفاع کوتاه	– عرض زیاد- تولید گران‌تر- تعمیر دشوار	پورشه، سوبارو، خودروهای اسپرت
VR شکل	دو ردیف با زاویه باریک (حدود ۱۵ درجه)	– بسیار جمع‌وجور- کارکرد نرم- وزن کمتر از V شکل	– طراحی پیچیده- هزینه نگهداری بالا- محدودیت تیونینگ	محصولات فولکس‌واگن دهه ۹۰ تا ۲۰۲۴
W شکل	سه یا چهار ردیف سیلندر روی یک میل‌لنگ	– جمع‌وجور نسبت به تعداد سیلندر زیاد- قدرت بالا- کارکرد نرم	– پیچیدگی شدید- تعمیر پرهزینه- تولید محدود	بوگاتی، بنتلی، خودروهای لوکس و هایپرکارها
وانکل (Rotary)	روتور مثلثی در محفظه بیضی، بدون پیستون رفت و برگشتی	– ابعاد کوچک- وزن کم- دور بالا- طراحی ساده‌تر	– مصرف و آلایندگی بالا- دوام کمتر- گشتاور پایین در دور کم	مزدا RX-7 و RX-8، هواپیماهای سبک، ژنراتور بردافزای خودروهای برقی