ইঞ্জিন সামনে, পেছনে বা মাঝখানে কেন বসানো হয়? ইঞ্জিন বসানোর স্থাপত্যের বিবর্তন

ইঞ্জিনটি গাড়ির কোথায় স্থাপন করা হবে, তা অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের ইতিহাসে সিলিন্ডার সংখ্যা এবং ইঞ্জিন আর্কিটেকচারের মতোই একটি নির্ধারক প্রকৌশল সিদ্ধান্ত। সামনে, পেছনে ও মাঝখানে স্থাপন এবং ক্র্যাঙ্কশ্যাফটের চলাচলের দিকের সমান্তরাল (লম্বালম্বি) বা লম্ব (আড়াআড়ি) মাউন্টিং; রাস্তা ধরার ক্ষমতা, ওজন বণ্টন, সেফটি, উৎপাদন খরচ এবং বডি ডিজাইনকে সরাসরি পুনর্গঠিত করে। এই পৃষ্ঠায়, Mercedes-এর লম্বা সামনের বুনেটযুক্ত বিন্যাস থেকে রিয়ার ইঞ্জিনযুক্ত Beetle এবং Tatra-তে, মিড-ইঞ্জিন রেসিং বিপ্লব থেকে আধুনিক আড়াআড়ি বিন্যাসের বিস্তার পর্যন্ত ধারাটি মাইলফলক মডেলগুলোর মাধ্যমে পরীক্ষা করা হয়েছে।

স্থাপন আর্কিটেকচার কেন একটি প্রকৌশল সিদ্ধান্ত?

একটি গাড়িতে ইঞ্জিন স্থাপন করার সময় তিনটি মৌলিক প্রশ্নের উত্তর দেওয়া হয়: ইঞ্জিন সামনে থাকবে নাকি মাঝখানে নাকি পেছনে, এবং ক্র্যাঙ্কশ্যাফট গাড়ির দীর্ঘ অক্ষ বরাবর নাকি চলাচলের দিকের লম্বভাবে সারিবদ্ধ থাকবে? প্রতিটি উত্তরের সেট একটি ভিন্ন ফলাফল তৈরি করে। ফ্রন্ট ইঞ্জিন ব্যবহারিক এবং কুলিং ও হিটিং লাইন সংক্ষিপ্ত হয়; তাই ইতিহাসে এটি সবচেয়ে প্রচলিত বিন্যাস হয়ে ওঠে। মিড-ইঞ্জিন ভরকে গাড়ির জ্যামিতিক কেন্দ্রের কাছে নিয়ে এসে জড়তার ভ্রামক কমায় এবং রাস্তা ধরার ক্ষমতা উন্নত করে। রিয়ার ইঞ্জিন ওজনকে চালিত চাকার উপর বসিয়ে ট্র্যাকশন বাড়ায়; কম গ্রিপের পরিস্থিতিতে এটি একটি গুরুতর সুবিধা।

আড়াআড়ি বিন্যাসে ক্র্যাঙ্কশ্যাফট গাড়ির চলাচলের দিকের লম্বভাবে থাকে; বেশিরভাগ আধুনিক ফ্রন্ট-হুইল ড্রাইভ গাড়িতে এই বিন্যাস ব্যবহৃত হয়। লম্বালম্বি বিন্যাসে ক্র্যাঙ্কশ্যাফট গাড়ির দীর্ঘ অক্ষ বরাবর বিস্তৃত থাকে এবং রিয়ার-হুইল ড্রাইভ গাড়ির পছন্দ হয়ে ওঠে। দুটির মধ্যে পছন্দটি প্রধানত প্যাকেজিংয়ের ব্যাপার: পাওয়ারট্রেন যে আয়তন দখল করে, তা কেবিন ও লাগেজের জন্য অবশিষ্ট স্থানকে সরাসরি নির্ধারণ করে। এই সাধারণ জ্যামিতিক পছন্দটি বিংশ শতাব্দী জুড়ে অটোমোবাইল শ্রেণিগুলো, বডি আকারগুলো এবং এমনকি ট্যাঙ্ক ডিজাইনগুলোকেও পুনর্সংজ্ঞায়িত করার মতো প্রভাবশালী হয়েছিল।

আড়াআড়ি বিন্যাসের প্রাথমিক যুগ: 1899 থেকে যুদ্ধ-পরবর্তী সময়

আড়াআড়ি ইঞ্জিনের ধারণা অটোমোবাইলের প্রথম বছরগুলো পর্যন্ত প্রসারিত হয়। 1899 সালে Daimler Motor Company-র Critchley হালকা গাড়িটি বেল্ট-চালিত আড়াআড়ি ইঞ্জিনযুক্ত প্রথম উদাহরণগুলোর মধ্যে একটি হিসেবে রেকর্ডে নথিভুক্ত হয়। তবে বিন্যাসটির প্রথম টেকসই বাণিজ্যিক সাফল্য এসেছিল 1931 সালে: দুই সিলিন্ডারের DKW F1, আড়াআড়ি ইঞ্জিন ও ফ্রন্ট-হুইল ড্রাইভ বিন্যাস সহ, আজ আমরা যে আধুনিক ফ্রন্ট-হুইল ড্রাইভ অটোমোবাইলে দেখি তার আর্কিটেকচারের প্রথম কার্যকর উদাহরণ হিসেবে বিবেচিত হয়।

যুদ্ধের বছরগুলোতে বিন্যাসটি সামরিক ক্ষেত্রে নিজেকে প্রমাণ করেছিল। সোভিয়েত T-44 এবং T-54/T-55 ট্যাঙ্কগুলোতে ইঞ্জিন আড়াআড়িভাবে স্থাপিত হয়েছিল; উদ্দেশ্য ছিল বডির ভেতরের জায়গা সাশ্রয় করা এবং ফলাফল ছিল চমকপ্রদ: আড়াআড়ি বিন্যাসের কারণে বডি ছোট হলেও বর্ম রক্ষা পেয়েছিল এবং T-54/55 ইতিহাসের সর্বাধিক উৎপাদিত ট্যাংকে পরিণত হয়েছিল। অটোমোবাইল ক্ষেত্রে 1947 সালে Saab 92 ছিল প্রথম মডেলেই আড়াআড়ি ইঞ্জিন স্থাপন করা ব্র্যান্ডগুলোর একটি; Borgward-এর Goliath ও Hansa ব্র্যান্ডও একই পদ্ধতি গ্রহণ করেছিল। 1957 সালে পূর্ব জার্মান Trabant, আড়াআড়ি বিন্যস্ত দুই-স্ট্রোক ইঞ্জিন নিয়ে উৎপাদন লাইনে যুক্ত হয় এবং এই বিন্যাস অব্যাহতভাবে 1991 পর্যন্ত চালিয়ে যায়।

Mini ও Giacosa: আড়াআড়ি বিন্যাসের দুটি স্থাপত্য ঘরানা

আড়াআড়ি বিন্যাস অটোমোবাইল জগতে প্রকৃত অর্থে সমাদৃত হয় 1959 সালে, BMC-র Alec Issigonis-এর নকশা করা Mini-এর মাধ্যমে। Issigonis-এর পদক্ষেপ ছিল এক র্যাডিকাল প্যাকেজিং সমাধান: গিয়ারবক্স ইঞ্জিনের কার্টারে, অর্থাৎ তেলের পাত্রের সঙ্গে একীভূত করা হয়েছিল। এভাবে 848 cc সিলিন্ডারের চার-সিলিন্ডার জল-শীতলিত ইঞ্জিন ও ট্রান্সমিশন উপাদানগুলো মিলে 1,2 মিটার প্রশস্ত একটি বডিতে ধরে এমন সরু একটি ব্লক তৈরি করেছিল; ট্রান্সমিশন ইউনিট মোটের ওপর গাড়ির দৈর্ঘ্যের মাত্র %20 জায়গা নিয়েছিল। সিটে বসে ইঞ্জিনের চারপাশে ছড়িয়ে না থেকে বসা যায় - এই ভাবনায় চারজন যাত্রীর সত্যিকারের কমপ্যাক্ট একটি অটোমোবাইলের ধারণা এই বিন্যাসের কল্যাণেই সম্ভব হয়েছিল।

তবে Mini-র কার্টারের ভেতরের গিয়ারবক্স সমাধানের খরচ ছিল মেরামতের জটিলতা। 1964 সালে Dante Giacosa, Fiat-এর জন্য তৈরি করা তাঁর বিন্যাসটি Autobianchi Primula-তে প্রয়োগ করেন: ইঞ্জিন একটি শ্যাফটের মাধ্যমে গিয়ারবক্সের সঙ্গে যুক্ত হতো এবং ডিফারেনশিয়াল কেন্দ্র থেকে সরে স্থাপিত হতো। এই বিন্যাস পরবর্তীতে Fiat 128-এ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং আজও ব্যবহৃত হচ্ছে এমন প্যাটার্নের ভিত্তি হয়ে ওঠে। Mini-র সমাধানের চেয়ে ভালোভাবে রিফাইন করা যায়, মেরামত সহজ এবং পাঁচ-গতির গিয়ারবক্সের জন্য বেশি উপযুক্ত প্রমাণিত - Giacosa বিন্যাসই আধুনিক সামনে-চালিত অটোমোবাইলের বাস্তব মান। আড়াআড়ি সামনে-চালিত বিন্যাসের বাজারে প্রাধান্য পাওয়ার প্রক্রিয়াও দ্রুত ছিল; বেশিরভাগ নির্মাতা এই বিন্যাস গ্রহণ করে দীর্ঘ 1980-এর দশক ধরে।

পেছনের ইঞ্জিনের ঐতিহ্য: Tatra থেকে Beetle পর্যন্ত

পেছনের ইঞ্জিন আড়াআড়ি বিন্যাসের প্যাকেজিং গল্প থেকে সম্পূর্ণ ভিন্ন এক যুক্তিতে সমর্থিত হয়েছিল। অস্ট্রিয়ান প্রকৌশলী Hans Ledwinka, 1921 সালে Tatra-তে প্রযুক্তি পরিচালক হিসেবে যোগ দেওয়া প্রতিষ্ঠানে ইঞ্জিন পিছনের অ্যাক্সেলের পেছনে স্থাপনে দক্ষতা অর্জন করেন; এই অবস্থান পেছনের চাকায় অসাধারণ ট্র্যাকশন প্রদান করত। প্রতিষ্ঠানের প্রথম বায়ু-শীতলিত মডেলটি ছিল 1923 সালের Tatra 11; প্রাথমিক সময়ে জল ও বায়ু উভয় শীতলীকরণ ব্যবহার করা Tatra, সময়ের সঙ্গে বায়ু-শীতলীকরণকে মানক করে তোলে। Tatra 77, 87 এবং 1936 সালে উৎপাদিত Tatra 97, বায়ু-শীতলিত পেছনের ইঞ্জিনযুক্ত ও অ্যারোডাইনামিক ফাস্টব্যাক বডির চার-দরজার সেডান হিসেবে সে যুগের অস্বাভাবিক উদাহরণগুলোর অন্যতম ছিল।

Tatra 97-এর কাছে পরবর্তীতে Beetle-কে বিখ্যাত করে তোলা ত্রিমুখী সূত্রটি - পেছনের ইঞ্জিন, বায়ু-শীতলীকরণ, অ্যারোডাইনামিক বডি - ইতিমধ্যেই ছিল এবং মিলগুলো এতটাই বেশি ছিল যে তা একটি মামলার বিষয় হয়েছিল। Beetle-এ Ledwinka-র Tatra নকশার প্রভাব ছিল বলে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত; নকশাগুলো কার থেকে কার কাছে স্থানান্তরিত হয়েছিল সে বিষয়ে বিস্তারিত নিয়ে বিতর্ক চলতেই থাকে, কারণ Tatra-র বৈশিষ্ট্যসূচক সমাধানগুলোও 1930-এর দশকের শুরুতেই রূপ নিচ্ছিল। এই সময়ে শুধু Tatra নয়, Mercedes-Benz-ও পেছনের ইঞ্জিন নিয়ে পরীক্ষা করেছিল: 130, 150 Sports Saloon, 150 Sports Roadster এবং 170 H -এর মতো 1930-এর দশকের মডেলগুলো এই বিন্যাস পরীক্ষা করে দেখেছিল। চেকোস্লোভাকিয়ার দিকে ঐতিহ্যটি দীর্ঘজীবী হয়েছিল; 1968 সালের Tatra T603, পেছনের ইঞ্জিনসহ V8 সেডান হিসেবে এই উত্তরাধিকারের এক জাঁকালো ধারাবাহিকতা ছিল।

আর পেছনের ইঞ্জিনের বিজয় ভরের ওপর ভিত্তি করে: ইঞ্জিনের ওজন পিছনের চাকার ওপর থাকে এবং টায়ারের গ্রিপ বাড়ায়। তবে এই সুবিধার একটি ভারী মূল্য ছিল। Tatra-র পেছনের ইঞ্জিনের মডেলগুলোতে ওজন বণ্টন 70/30% পর্যন্ত পিছনের দিকে জমা ছিল, যা কুখ্যাত হ্যান্ডলিং সমস্যার জন্ম দিয়েছিল। ওজন পিছনের অ্যাক্সেলে কেন্দ্রীভূত হলে গাড়ি মোড়ের সীমার কাছাকাছি পৌঁছালে অপ্রত্যাশিত আচরণ দেখা দেয়: কম গতিতে সীমার নিচে ভালো আচরণ করা গাড়ি জড়তার কারণে হঠাৎ অতিরিক্ত ঘোরা - lift-off oversteer নামে পরিচিত অবস্থা - ঝুঁকিতে পড়তে পারে। ইঞ্জিন পিছনের অ্যাক্সেলে থাকলে গাড়ির পেছনের অংশটি মোড় থেকে বেরোনোর সময় গ্যাস কমালে এমন হয় যেন এটি চালককে অতিক্রম করতে চাইছে এমন একটি স্লিংশটের মতো আচরণ করে।

মিড-ইঞ্জিন বিপ্লব: রেস ট্র্যাক থেকে রাস্তায়

ইঞ্জিনটি চালকের কেবিনের পেছনে, পিছনের অ্যাক্সেলের সামনে স্থাপনকারী মিড-ইঞ্জিন বিন্যাস ওজন বণ্টনকে জ্যামিতিক কেন্দ্রের কাছে নিয়ে এসে স্থায়িত্ব এবং মোড়ের পারফরম্যান্সে প্রতিযোগীদের থেকে আলাদা হয়েছিল। 1969 সালে পরিচিত Porsche 917, Type 912 flat-12 ইঞ্জিন দিয়ে সজ্জিত একটি sports প্রোটোটাইপ ছিল; হোমোলোগেশনের জন্য মাত্র 25 ইউনিট উৎপাদিত হলেও এটি sports গাড়ির রেসে আধিপত্য প্রতিষ্ঠা করেছিল। 1970 সালের ল্য মান 24 আওয়ার্স Team Salzburg-এর 917K দিয়ে সামগ্রিক বিজয় অর্জন করে, এবং 917K পরপর ল্য মান বিজয়ের মাধ্যমে স্থায়িত্বের রেসে রাজত্ব করেছিল।

রোড কারের ক্ষেত্রে অগ্রদূত উদাহরণ ছিল Lamborghini Miura: অনুভূমিকভাবে স্থাপিত মিড-ইঞ্জিনসহ 4.0 লিটার V12, 1965 সালে এক অনন্য কনফিগারেশন ছিল। পরবর্তী দশকগুলোতে একই বিন্যাস Lancia Montecarlo, Toyota MR2, Pontiac Fiero এবং প্রথম প্রজন্মের Honda NSX -এর মতো মডেলের মাধ্যমে ব্যাপক হয়ে ওঠে; মিড-ইঞ্জিন রেসিং প্রযুক্তি থেকে সাশ্রয়ী মূল্যের স্পোর্টস কারে প্রবাহিত একটি মানসম্মত বিন্যাসে পরিণত হয়।

পারফরম্যান্স, সেফটি এবং ডিজাইনের ওপর প্রভাব

ইঞ্জিন বিন্যাসের ড্রাইভিং ক্যারেক্টারে ভূমিকা মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়: ভরের অবস্থান ওজন বণ্টন নির্ধারণ করে এবং বণ্টন বদলালে হ্যান্ডলিং ও ড্রাইভিং ক্যারেক্টার উল্লেখযোগ্যভাবে বদলে যায়। কম সেন্টার অফ গ্র্যাভিটি এবং সুষম বণ্টন মোড়ের পারফরম্যান্স উন্নত করে; পেছনের চাকায় চালিত বিন্যাসে ট্র্যাকশন সুবিধা দেয়। বিন্যাস পরিবর্তন করলে আসলে ভরের কোনো একটি অ্যাক্সেলে চাপার হার সামনের দিকে ধাবিত বা পেছনে জমা করে স্থানান্তরিত হয়। একটি বিপরীত মতামতও বিদ্যমান: মোটর কম্পার্টমেন্টের উপাদানগুলো - ব্যাটারিসহ - মোট ভরের মধ্যে তুলনামূলকভাবে ছোট অংশ রাখে বলে, মোটরকে এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় সরানো কিছু নকশায় ওজন বণ্টনে প্রত্যাশার চেয়ে কম পরিবর্তন আনতে পারে এবং এর প্রভাব ব্যাটারি বসানোর মতো বিবরণের সাথে তুলনীয় থাকতে পারে। বাস্তবে দুটি দৃষ্টিভঙ্গি একে অপরকে বাতিল করে না: বসানোর প্রভাব বডি আর্কিটেকচার এবং ভর বাজেটের সাথে একসাথে মূল্যায়ন করা উচিত।

নিরাপত্তার দিক থেকে আড়াআড়ি বসানোর অবদান ছিল সুস্পষ্ট এবং পরিমাপযোগ্য। মোটর আড়াআড়িভাবে বসানো সামনের অ্যাক্সেলের অনুদৈর্ঘ্য আয়তনকে মুক্ত রাখে; এই জায়গাটি সামনের সংঘর্ষে বিকৃত হওয়া ক্রাশ জোনে রূপান্তরিত করা যায়। Volvo, 1998 থেকে শুরু করে V8-সহ তাদের সব মডেলে আড়াআড়ি মোটরে চলে গেছে; উদ্দেশ্য ছিল অভ্যন্তরীণ জায়গা বাড়ানো, কিন্তু এই বিন্যাস একই সাথে দীর্ঘতর মোটর কম্পার্টমেন্ট এলাকা এবং বড় সামনের ক্রাশ জোন দিয়ে সামনের সংঘর্ষের নিরাপত্তাও উন্নত করেছে। পিছনের মোটর বিন্যাসের নিরাপত্তা রেকর্ড অন্যদিকে জটিল: Porsche, 1970-এর দশকের শুরুতে তাদের পিছনের মোটরের 911-কে ইঞ্জিনিয়াররা প্রথমে যতটা বিশ্বাস করেনি তার চেয়ে বেশি কাঠামোগত শক্তিশালীকরণ এবং ক্রাশ জোন দিয়ে সজ্জিত করে সেই সময়ের সংঘর্ষের মান অতিক্রম করেছিল।

অনুদৈর্ঘ্য বসানো এখনও কেন পারফরম্যান্স গাড়ির পছন্দ?

আড়াআড়ি বিন্যাস ছোট গাড়ির বাজারে আধিপত্য বিস্তার করেছে; অন্যদিকে উচ্চ পারফরম্যান্সের স্পোর্টস গাড়ির বড় অংশ অনুদৈর্ঘ্য বসানো বজায় রাখে। এর একাধিক ব্যবহারিক কারণ আছে। অনুদৈর্ঘ্য পাওয়ারট্রেন শক্তিশালী মোটরের টর্ক বহন করতে পারে এমন বড় এবং মজবুত গিয়ারবক্স গাড়ির মধ্যে রাখার সুযোগ দেয়। এছাড়াও পেছনের চালনার আর্কিটেকচারের সাথে মিলে, এটি ট্র্যাকশন এবং স্টিয়ারিং ফাংশনকে সামনের ও পেছনের অ্যাক্সেলের মধ্যে স্পষ্টভাবে ভাগ করে; বাঁকে সামনের টায়ার শুধু স্টিয়ারিং আর পেছনের টায়ার শুধু চালনার কাজে নিয়োজিত থাকে। মোটরের অনুদৈর্ঘ্য সারিবদ্ধতা, বিশেষ করে V এবং বক্সারের মতো চওড়া মোটরে, মোটর কম্পার্টমেন্টে মুক্ত জায়গা রাখে।

এই বিভাজন দেখায় যে বসানো একটি গাড়ির শ্রেণি নির্ধারকে পরিণত হয়েছে: অর্থনৈতিক ও কমপ্যাক্ট শ্রেণির ভাষায় আড়াআড়ি ফ্রন্ট-হুইল ড্রাইভ, আর পারফরম্যান্স শ্রেণির ভাষায় অনুদৈর্ঘ্য রিয়ার-হুইল ড্রাইভ বা মিড-ইঞ্জিন কথা বলা হয়। একজন নির্মাতার একটি মডেলে বসানোর পছন্দ শুধু একটি প্রযুক্তিগত বিবরণ নয়, বরং গাড়ির টার্গেট অডিয়েন্স এবং মূল্য অবস্থান সম্পর্কেও তথ্য।

উপসংহার: একটি সরল জ্যামিতিক পছন্দের উত্তরাধিকার

অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের শতাব্দী-ব্যাপী ইতিহাস দেখলে, সিলিন্ডার সংখ্যা ও মোটর আর্কিটেকচারের মতোই ক্র্যাংকশ্যাফটের দিক এবং মোটরের অবস্থানও গাড়িকে রূপ দিয়েছে। Issigonis-এর ট্রান্সভার্স গিয়ারবক্স এবং Giacosa-এর শ্যাফ্ট ড্রাইভ আজ রাস্তায় চলা প্রায় প্রতিটি কমপ্যাক্ট গাড়ির পূর্বসূরি। Ledwinka যে এয়ার-কুলড ইঞ্জিন পেছনের অ্যাক্সেলের পেছনে বসিয়েছিলেন, তা Beetle-এর মাধ্যমে কোটি কোটি পরিবারে পৌঁছেছে এবং Porsche 911-এর এখনো টিকে থাকা এক ঐতিহ্যের সূচনা হয়েছে। মিড-ইঞ্জিন বিন্যাস আবার রেস ট্র্যাক থেকে বেরিয়ে রাস্তার গাড়ির শীর্ষে জায়গা করে নিয়েছে। ইঞ্জিন কোথায় এবং কোন দিকে বসানো হবে-এমন সরল মনে হওয়া একটি সিদ্ধান্তই হ্যান্ডলিং থেকে নিরাপত্তা, উৎপাদন খরচ থেকে গাড়ির শ্রেণি পর্যন্ত প্রতিটি স্তরকে নতুনভাবে লেখা এক প্রকৌশল উত্তরাধিকার।

তথ্যসূত্র

• Transverse engine
• Longitudinal engine
• Tatra 97
• Porsche 917
• What is the Porsche 917? - Porsche Stories
• Team Salzburg Porsche 917K - Sports Car Digest
• Corporate History - Mercedes-Benz
• Mercedes-Benz History: Rear-Engine Vehicles - eMercedesBenz
• The Untold Origin Story of the Porsche 911 - Woodside Credit
• 1968 Tatra T603/3 - Audrain Automuseum
• Transverse vs Longitudinal Engines - Car Throttle
• How Engine Placement Affects Handling - CarParts
• How does engine placement affect handling? - HowStuffWorks
• How Does Engine Position Affect Weight Distribution - MotoIQ
• The Porsche 911: the car that shouldn't work but does - CAR Magazine
• Transverse and longitudinal engine layouts - paultan.org
• Why do most performance cars have longitudinal engines? - Mechanics StackExchange