水平對置發動機的研發有多難?有什麼優缺點?為什麼只有斯巴魯和保時捷在用?

你是風兒我是沙sgs


水平對置發動機的研發難度沒有想象中的高,使用的車企也不僅有保時捷和斯巴魯,而是隻剩下這兩個品牌。

H型水平對置發動機發明者是汽車之父【卡爾·本茨】,在1896年發明之後許多知名的汽車廠商都有使用過,比如寶馬、保時捷、阿爾法羅密歐以及大眾汽車,在一級方程式中法拉利汽車也使用過這種發動機,型號為flat-12的12缸發動機。

在相當長的時間內H型發動機是比較熱門的,不過也因為缺點明天被大多數車企放棄,H發動機的優缺點大致有以下幾點。

優點1,水平對置佈局發動機可以很扁很寬,V型發動機的氣缸夾角為90°而H型做到了180°,也就是平的。這樣的造型可以讓發動機艙同樣很扁,車子扁一些重心質心都會更低,對於車輛的操控會有明顯的提升。

優點2,氣缸和活塞以曲軸中心線對稱分佈在兩側,在水平方向左右運行,這樣的設計能讓運行動力損耗小的多;內燃機的進壓爆排流程是必然會有的,活塞在有效功的壓力下下行同時為對稱活塞提供了動力,活塞運行產生的往復慣性力不僅不會造成不穩定而且能得到有效利用。

但有這兩個V型、L型甚至大眾汽車的W型發動機都不能做到的優點,也不能掩蓋H型發動機的缺點。

缺點1,H型發動機的造型決定了發動機艙的佈局相當另類,發動機的固定比較複雜會增加維修成本;在我國很多車企在製造汽車的過程中並不考慮維修的便利性,但絕大部分車企在佈局設計發動機艙的過程中會考慮到“維修工的好感”,因為售前都是謊言、售後才是口碑。(奢侈品牌除外)

缺點2,H型發動機對材料和技術要求相當嚴格,由於氣缸是平方結構活塞也是平躺,在重力的作用下活塞壓住的氣缸底部磨損會更加嚴重,磨損嚴重後氣缸活塞間隙變大則會燒機油,H型發動機也得有機油的潤滑。

保時捷作為高端超跑品牌通過材料加強和穩定杆等多種方式也沒有解決911燒機油的問題,斯巴魯因為燒機油甚至被要求過召回,911依靠小眾超跑玩家還能夠持續口碑,然而斯巴魯已經在國內市場絕跡了。

嚴格的評價H型發動機對於民用車而言是瑜不掩瑕的,問題如此多所以更適合出現在賽道;普通代步車和普通車主也許買得起但不一定修的起,不會有其他主要針對民用車領域的車企涉足這種拳擊手發動機。個人觀點、僅供參考。



天和Auto


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佈局,先回答一下水平對置發動機的優缺點!

水平對置發動機的優點:

  • 氣缸水平對置震動小,發動機轉速提升快

我們都知道活塞式發動機是通過活塞上下運動,帶動曲軸旋轉做功,L、V佈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,而水平對置發動機氣缸呈180°對稱佈局,像拳擊手一樣運動,互相的抵消這種震動,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氣缸互相推動做功,發動機轉速提升比較快,中低速的運動響應性會更好。



  • 怠速低、省油

水平對置發動機的另外一個特點就是省油,由於曲軸兩側的氣缸互相推動,允許發動機的怠速會更低一些,最低只需要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,斯巴魯雖然全系標配的是全時四驅(brz除外),但是得力於水平對置發動機的低油耗,整體的油耗表現仍然非常突出:2.0排量的全時四驅,只需要7L/100KM,2.5排量只需要7.1L/100kM,同樣為2.5升排量的日產奇駿適時四驅版則需要7.7升/100km。



  • 發動機重心低,提升操控感增加安全性

水平對置發動機重心相對要低一些,當汽車在複雜路面行駛時,擁有更加優異的操控感,降低汽車在激烈駕駛過程中側翻的幾率,提升汽車駕駛的安全性。

  • 允許提升發動機高度為複雜懸架騰出空間

由於對置發動機的高度比較小,重心低,允許提升發動機的高度,允許騰出空間安裝比較複雜的懸架,此外,還可以提升汽車的最小離地間隙,增加汽車的通過性。

  • 發動機扁平靠下佈置,碰撞時更容易下沉,避免對駕駛室的侵佔

在汽車發生碰撞時,一般會採取發動機下沉的方式避免對駕駛室的侵入,水平對置發動機發動機下沉是有天然的優勢,可以更容易的進行下沉,提升碰撞時,駕駛室安全。


水平對置發動機的缺點:

  • 製造成本高

由於佈局的原因,採用雙頂置凸輪軸的水平對置發動機,由於活塞分佈,需要額外配套多一套的凸輪軸和進排氣系統,會增加製造成本,

  • 對於火花塞點火系統精確度要求比較高

由於汽缸水平對置,因此,這種發動機對於火花塞的點火時間要求比較精確,如果其中一隻或兩隻火花塞點火相位出現延遲或提前,燃燒狀態不好,就有可能導致整個發動機工作異常。

  • 維修相對麻煩:

水平對置發動機機體較寬,發動機縱置佈局,因此,對於拆裝火花塞這類很簡單的工作,對於水平對置發動機來說就很麻煩,由於普及率的關係,水平對置發動機的維修費用相對要高一些,畢竟配件全部進口。

水平對置發動機為什麼只有斯巴魯和保時捷在用?

這裡面有技術傳承的原因,實際上水平對置發動機並不是多麼高深的技術,很多車企也都使用過,之所以逐漸的放棄水平對置發動機,主要的原因還是製造成本上太高所導致,此外對於水平對置發動機的潤滑問題解決起來也比較麻煩。

闢謠:

  • 水平對置發動機一定會燒機油?

很多人認為,水平對置發動機由於重力的作用下,會導致偏摩,時間久了就會燒機油,那麼活塞環是幹什麼的呢?且不說現代發動機的活塞都是低塑性鑄造鋁合金添加富砷混合稀土元素製成,硬度很高、質量很輕,實際上活塞本身並不會和汽缸內壁接觸,活塞是被活塞環卡在汽缸內,活塞環接觸汽缸內壁,而且由於活塞環的張力作用,重力的影響微乎其微。換一個角度來看,摩托車的汽缸有很多都是水平的,不需要考慮重力的問題?實事求是的說,斯巴魯的水平對置發動機在早期的確有燒機油的幾率,不過,自從2015年召回更換活塞環以後,燒機油的情況基本已經看不到了。

  • 水平對置發動機不耐用?

只能說這是我國的某些“老司機”或者某些媒體的一些片面的看法,水平對置發動機在加拿大、北美、澳大利亞銷售量很好,就是在國內也經常能看到很多03-08款的老斯巴魯在路上跑,如果水平對置發動機真的表現不如其他發動機,難道美國人都是傻子?

解讀:斯巴魯在國內為什麼賣不好?

斯巴魯就像一個偏科的理工男,不會為國內消費者所妥協,國內人更喜歡外觀美麗、內飾豪華、各種寬敞、加速性能好的車,可是斯巴魯偏偏在這方面做的很不好,再加上整車進口、零部件全部進口,購車的性價比低,在國內賣不好也無可厚非!


眾口說車


水平對置發動機研發不難,它現在被大部分車企棄用,主要還是缺點太明顯,而且不大好解決。就像轉子發動機一樣,它們的優點其他的發動機通過優化可以達到接近的效果,它們的缺點卻不能通過優化達到其他的水準。

水平對置發動機是什麼意思呢?它是指氣缸放置的位置,是水平對置的,所以它被比較形象的叫做H型發動機,比如四缸就是H4。從下圖對比我們就可以看出來,水平對置發動機的優點,上下佔用空間少、重心低。

佔用空間少、重心低就意味著,發動機艙可以設計的很低矮。像經典的保時捷911,從這個角度看車頭多低,這就帶來了優秀的視野及操控表現。其他方面的優點像平順性、穩定性相對L型和V型其實沒那麼突出。

水平對置發動機在上世紀60年代一度非常火爆,為什麼後來被大家棄用了呢?機油不易潤滑、橫排空間較為緊湊這些其實可以解決,主要問題還是成本。在小排量、少氣缸的發展趨勢面前,直列發動機明顯更有優勢。

第一點,水平對置發動機需要的零部件更多,比如同樣是四缸,H4就需要兩套凸輪軸,可變氣門正時也要兩套。然後H4因為是分開的,所以同樣重量下,它不如L4堅固。廠家需要投入更多的設計費用,才能保證H4不那麼笨重。

第二點,水平對置發動機的散熱,因為它氣缸分開,在熱管理方面就比較複雜。直列四缸發動機這方面設計簡單得多,它結構緊湊,散熱區域集中,冷卻系統設計簡單的多。而水平對置發動機不但要考慮兩部分氣缸的散熱,又要考慮到散熱不均勻造成的熱脹冷縮問題。

所以後來大部分廠家都放棄了這個發動機,畢竟大家是要賺錢的,為了一點點的提升花費大量成本,大部分消費者都很難接受。


老胡評車


所有寫水平對置發動機的文章都會提到一個缺點:氣缸活塞在重力作用下磨損下缸壁導致燒機油。

這是理所當然缺乏實際的謬論!

現在活塞已經輕量化了,一個活塞能有多少克,換算成重力是多大的力?

再加上在重力作用下下缸壁從來不缺少潤滑,能過度磨損?

還有最重要的一點,直立缸體活塞在上止點往下止點運行的時候也就是做功行程,活塞對缸壁產生的側壓力是活塞重量的十倍以上!

如果直立缸體曲軸是順時針旋轉、那麼氣缸右側壁應該比左邊磨損更嚴重,那為什麼沒出現缸壁異常磨損燒機油的新聞?

老衲認為:氣缸設計之初的強度遠大於重力產生的偏磨,所以水平對置發動機活塞因為重力作用導致異常磨損造成燒機油這點是想當然!

補充:水平對置發動機確實存在較大概率的燒機油顯現,老衲以為其中原因之一是:因為重力原因,發動機靜止狀態,氣缸壁機油會往下聚集,在啟動的一瞬間,上缸壁潤滑不充分,可能會導致上缸壁比下缸壁磨損嚴重一點,長此以往造成燒機油顯現。

以上僅代表老衲個人見解。


平庸說四輪


關於缸壁磨損,不管是水平還直立都有磨損,但要從磨損的均勻度來看,直立缸肯定要比水平缸均勻,儘管因磨損出現間隙,但活塞環依然能夠完整地密封住。而水平對置的活塞,因底部的磨損比上部的大,缸套從圓形變成了類似的雞蛋圓,此時活塞環不能完整密封,導致機油容易串入氣缸。


用戶907863366439


感覺沒啥難事, 只是一種堅持吧。。就算是他們用心研究, 還是沒有完美的解決 偏磨的問題,還有燒機油的問題。 總之除了重心稍低以外, 沒有其它的優勢。 還是直列四缸比較好,技術是非常成熟可靠,只要保養得當,一個用車週期之內, 壞的可能性非常少。 特別是買豐田本田這類車,發動機基本上終身都不會大修。


大展宏圖名利雙收


烏克蘭的T64坦克用的就是5TD/6TD系列水平對置引擎,這種引擎的優點是單位功率密度大缺點是廢油與掃氣(排氣不充分)。


牧羊人38241019


主要是製造發動機體和進排氣系統。成本高。


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