水平对置发动机那么好,为什么只有保时捷和斯巴鲁坚持用下来了?
在多年前第一次知道这世上除了斯巴鲁之外,保时捷的跑车居然也在执着地使用水平对置发动机时,不禁让我对这个有点异类的发动机产生了浓厚的兴趣。
有一点汽车常识的小伙伴大都知道不管是V6/8发动机还是常见的直列发动机,它们都是“站”着的,活塞在气缸内部上下往复做工给汽车提供源源不断的动力。如果突然某一天,我们打破常规思维,让直立的发动机“躺下来“,那么发动机的动力传输路径和很多做工特性势必发生诸多改变,对工程师来说也是相当头疼的问题。
水平对置发动机的发明者是汽车界鼎鼎有名的大明星——卡尔·本茨,就是那个发明了第一辆奔驰三轮车的人,他将活塞对称的安置在曲轴的两侧,水平方向做往复运动,工作时犹如拳击手的拳头一样出击,所以水平对置发动机也被人称之为Boxer。
水平对置发动机有哪些优点?
1.?因为发动机整个处在“躺在“发动机舱里的状态,所以优点也很明显。大大降低了车辆的重心,对于操控有着极为明显的改善。比如斯巴鲁的森林人和翼豹,它们在弯中的姿态就明显要更稳一点,侧倾也没有那么夸张。
2.?优点之二就是可以很好地从物理角度来看,它自然的平衡掉了很多的振动,比很多其他发动机要额外设计很多平衡轴要省时省力。而对于我们驾驶员来说,车辆的NVH表现也要更好,当然NVH还涉及到很多其他车辆方面的综合影响,比如架构设计和用料,组装工艺等。而在这些层面上斯巴鲁给人的感觉并没有特别出彩,毕竟车型的售价放在那里。
在历史上,不仅有保时捷和斯巴鲁用过水平对置发动机,宝马和大众之前也短暂的“宠幸“过它。但是好景不长,水平对置发动机的一些缺点相比较优点而言更加棘手,而且制造难度更大,越来越少的人愿意在这个方面持续投入还吃力不讨好,于是它们很快就放弃了。
那么,水平对置发动机的哪些缺点让大众宝马对它也摇头兴叹呢?
首先就是发动机的偏磨问题,机油在发动机里面也会受到重力的作用,所以会沉积在气缸的下方,这样导致了活塞与气缸的上半部分润滑不是很好,时间长了,气缸和活塞上部的磨损就会大一点。当然要解决这个问题也不是没有办法,但是发动机在设计时就要考虑更多方面,设计时长和成本难以估计。
其次水平对置发动机“半躺“在发动机舱,这样对于发动机舱的横向宽度有了不小的要求,不仅如此,水平对置发动机在平时保养时也是非常反人类了,尤其是换火花塞。因为水平对置发动机的特殊结构,它的生产制造工艺也相当苛刻,成本方面要比很多V型发动机高出许多,这使很多车厂对水平对置发动机始终爱不起来。
那么为什么只有保时捷和斯巴鲁坚持一直在用呢?原因也很简单,可能他们更加看重水平对置发动机上闪闪发光的优点吧!
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发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。 了解了排量,我们再来看发动机的其他常见参数。很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,想弄明白究竟是什么意思。这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。
发动机汽缸排列型式分为L型、V型、H型和W型。
L型发动机:
又称“直列”(LineEngine)发动机,是指汽缸是按直线排列的,它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面。
“直列”一般用L代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。
优点:稳定,成本低,结构简单,运转平衡性好,体积小稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。
缺点:当排气量和汽缸数增加时,发动机的长度将大大增加。
直列4缸发动机,一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中。
直列6缸发动机,目前的佼佼者就是著名的BMW,BMW直列6缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术,堪称直列6缸的巅峰之作。
V型发动机:
是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起,使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。
V型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车的迎风面越小越好,也就是要求发动机盖越低越好。
常见的V型发动机有V6、V8、V10、V12。还有V3、V5以及V16(不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了)。
顾名思义,V代表发动机气缸成V型排列,一般是90度,这样可以抵消运转时的震动,更加稳定。也有75度和72度的。雷诺赛车甚至用了超过90度的广角V10引擎。
优点:运转稳定(针对V6、V8、V12)、节省空间。
缺点:结构比较复杂,不利于保养和维修,并且造价较高。同时,V3、V5包括V10都由于其结构或排量的原因,并不非常稳定,尤其是作为F1发动机的V10 3L引擎,更是需要投入大量的精力和经费用于保证其稳定性。
代表车型:奥迪的A6、法拉利360、保时捷carrear GT、奔驰S600。分别使用V6,V8,V10,V12发动机。而V3主要是出现在一些摩托车上,V5据说在上一代大众高尔夫上有使用。而V16则在一些豪华的老爷车上可以找到。
H型发动机:
又称水平对置发动机,这也是V型发动机的一种,只不过V的夹角变成了180度了,一般为4缸或6缸。
优点:◆低重心:产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低,更容易达到整体平衡。
◆低振动:活塞运动的平衡良好(180度左右抵消)。相比直列式,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少,有助转速提升。它能保持650转的低转速,并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。
缺点:造价高,发动机太宽。
目前世界上只有“保时捷”和“斯巴鲁”两家汽车制造商生产水平对置发动机。
W型发动机:
W型发动机是德国大众专属发动机技术。
简单说就是两个V型发动机相加,再组成一个V型发动机,也就是“V+V=W=V”。
W型与V型发动机相比可以将发动机做得更短一些,曲轴也可短些,这样就能节省发动机所占的空间,同时重量也可轻些,但它的宽度更大,使得发动机室更满。
优点:结构更紧凑,可以容纳更多的汽缸数,有更大的排量。
缺点是,结构太复杂了!运转平衡性也不好。
由于专利的原因,这种发动机只在大众和奥迪等少量车上可以见到,在欧版大众高尔夫、欧版大众帕萨特以及奥迪A8上,分别装备着W6,W8和W12发动机。
R型转子发动机:
转子发动机最早是德国科学家汪克尔发明的,所以又叫汪克尔发动机。其实转子发动机的效率并不高,只是升功率高。
转子发动机全称为三角活塞转子发动机,它是一种特殊的活塞式发动机。转子活塞为一个凸弧边三角形,当转子在近似椭圆的外旋轮线缸体内旋转时,弧边三角形的三个顶点与缸壁保持接触,从而使转子弧面同缸壁之间形成三个相互分隔的工作室。这三个工作室的容积大小随转子的转动而周期性变化,转子每旋转一周,各个工作室都能完成一次四个冲程的过程,这四个冲程同活塞往复式发动机的四个冲程相对应,从而形成完整的工作循环。
缺点:是费油,污染环境,还有机器的寿命比较短。
目前只有“马自达”在应用这项技术。
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