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水平对置发动机优点那么多,为什么只有斯巴鲁和保时捷在用?

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。

水平对置发动机优点那么多,为什么只有斯巴鲁和保时捷在用?

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。

水平对置发动机与V形发动机

水平对置发动机和直列发动机各有千秋,直列发动机技术成熟,结构简单,被大多数的小排量车型所应用,而水平对置发动机因为需要更高的生产工艺,并且成本较高,只被少数车型所使用,例如保时捷和斯巴鲁。

水平对置发动机

气缸以180°的水平方向相对排列,活塞在工作时,左右活塞做功时产生的力会被对向活塞做功时产生的力相抵消,因此水平对置发动机的平顺性非常好。并且水平对置发动机重心较低,有利于提高车辆的稳定性。

水平对置发动机的缺点是制造工艺复杂,在纵向上虽然节省了空间,但是在横向摆布上,因为多了一套进排气系统,使得横向空间占用较多。同时,由于活塞等零部件横向放置,使得活塞向上的部位润滑困难。

直列发动机

发动机各气缸按同一角度排列成一条直线,直列发动机结构简单,技术成熟,是比较常见的一种发动机排列方式。由于使用了直线排列,直列发动机的曲轴、凸轮轴、气缸盖等设计也相对简单。

直列发动机的缺点就是占用空间比较多,无论是横置还是纵置的排列方式,都不适合多缸发动机的使用。目前使用最多的直列发动机有L3、L4和L6,气缸数再多,对发动机的机舱就是个不小的考验。

震动小

和普通的直列四缸相比,水平对置发动机的气缸两两相对,在行驶过程中可以平衡气缸快速运动时产生的振动,从先天来说,不需要平衡轴,震动非常小。

油耗低

水平对置发动机和普通的直列四缸相比,省去了平衡轴和配重块,在低转速下就可以达到非常平稳的运转工况,怠速转速最低只有680转,低怠速带来了低油耗,虽然斯巴鲁全系都是全时四驱,得益于水平对置的低油耗,其四,驱车型的整体油耗并没有比其他的适时四驱甚至两驱车型油耗高。

目前的发动机主要有:直列发动机,v型发动机,w型发动机,水平对置发动机。另外比较特殊的就是转子发动机,这是马自达的专利。

v型发动机:v型发动机的气缸是两两左右叉开的,形成一定的夹角,从侧面看上去就像“v”一样,所以叫v型发动机。v型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于6缸及6缸以上的发动机。现在的v型发动机主要有v6,v8,v10,v12这4种。

直列发动机:它的气缸排成一排,也就是一列,因此而得名。现在的直列发动机主要有l3,l4,l5,l6。

直列发动机的汽缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点则是功率较低。

w型发动机:w型发动机严格说来还是属于v型发动机的一种,只是将v型发动机两边的气缸再再分成两组,从侧面看就像“w”一样,因此得名。也可以说,w12发动机就是用两台v6发动机拼成的,其最大的好处就是结构紧凑,易于布置,有利于发动机舱的空间的优化,缺点就是结构过于复杂。w型发动机是大众的专利技术,只有大众即大众旗下的品牌才在使用w型发动机,目前主要有w12和w16。

水平对置发动机:其实也是属于v型发动机的一种,只是其气缸夹角为180度。水平对置发动机是一种最符合运动机械原理的汽车发动机组合形式,其制造成本和工艺难度相当高,目前世界上只有保时捷和斯巴鲁在使用。

水平对置发动机的最大优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”,不仅降低了汽车的重心,还能让车头设计得又扁又低,这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。

同时,水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比v型发动机更好,运行时的功率损耗也是最小。

另外,由于活塞曲轴在左右运动时产生的振动互相抵消,进而实现了低噪音、低油耗。目前主要有水平对置4缸和6缸。

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