水平對置發動機是保時捷部分車型和斯巴魯全系車型所使用的一種發動機布局,與直列式汽缸布局相比,它将汽缸橫置90度,形似水平放置,并且相鄰兩個汽缸對稱布局,因此得名水平對置發動機。
值得一提的是,并不是所有橫直布局的引擎都是水平對置,有些工程團隊為了降低引擎重心,會将V型布局引擎夾角擴大至180度,呈橫卧式排列,但由于點火順序依然采用錯位點火,曲軸與連杆連接的布局也不是對稱設計,因此這類引擎一般被認為是夾角為180度的V型引擎,例如著名的保時捷917,就是采用這一形式的引擎布局。
我們先來看一下水平對置發動機的優點:
汽缸水平對置振動小
發動機轉速提升快
活塞式發動機是通過活塞上下運動從而帶動曲軸旋轉做功,一般直列式(直列六缸除外)或V型布局的發動機曲軸在高速旋轉時會帶來比較明顯的上下震動,而水平對置發動機汽缸呈180°對稱布局,像拳擊手一樣運動,互相地抵消這種震動。
因此水平對置發動機最明顯的表現就是震動比較小,而水平排列在曲軸兩側的汽缸互相推動做功,發動機轉速提升比較快,中低速的運動響應性會更好。
怠速更低,負荷更小
水平對置發動機的另外一個特點就是省油,由于曲軸兩側的汽缸互相推動,允許發動機的怠速會更低一些,最低隻需要600轉/分左右,而傳統的L、W、V型發動機最低則需要800轉/分左右,怠速低,油耗自然會降低。另外,由于曲軸不需要添加平衡塊,因此整個引擎的運動副負荷更小,這也能進一步保證引擎的動力響應,同時降低油耗。斯巴魯雖然全系标配的是全時四驅(BRZ除外),但是得力于水平對置發動機的低油耗,整體的油耗表現仍然非常突出。
發動機重心低
提升操控極限
水平對置發動機重心相對要低一些,在賽場上,賽車更低的重心分布就會讓車輛的重心與滾轉中心更加接近,這兩個點越接近,其在側向運動時的力臂就越短,也就意味着更小的側傾力矩和更小的俯仰力矩,從而減少車輛的動态偏移量。而在日常使用當中,較小的側傾幅度也能提升車輛行駛的舒适感,增強乘員的舒适性和駕駛者的駕駛信心。
允許提升發動機高度
為四驅系統騰出空間
由于對置發動機的高度比較小,重心低,允許提升發動機的高度,來為四驅系統以及懸挂布局騰出寶貴的空間。以斯巴魯力獅為例,工程團隊通過擡高發動機,讓一組分動器延伸至引擎下方,直接由變速箱帶動,在不侵占座艙空間的情況下實現了全時四驅的分動布局。
另外在曆代的翼豹STI上,由于四驅系統需要布置前、中、後三個限滑差速器來進行更加精細的動力分配,而它的前、中限滑差速器都靠近前軸,因此對引擎、變速箱的占用空間有非常高的要求,傳統的縱置直列4缸引擎由于太長,根本無法容納下這種形式的傳動布局,因此較短的水平對置引擎幾乎成為了唯一選擇。
車叔點評
曆史上采用水平對置引擎的車企與車型其實還有很多,但由于衆多的原因,它們都沒能在時代的浪潮中留存下來。究其原因很大一部分是水平對置引擎本身的結構特性還存在許多缺點,這些缺點導緻越來越多的車企放棄這一引擎形式,轉而研發生産成本更低,更能夠帶來經濟效益的直列引擎,或布局更加靈活,潤滑系統更加合理的V型引擎上。下一期,車叔将細說水平對置引擎的缺點,以及部分車企針對這些缺點所做的改進。
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