水平对置发动机优缺点(水平对置发动机有什么优点?)

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1、水平对置发动机有什么优点?
水平对置发动机由于制造技术要求难度大和制造成本高,以及水平对置发动机的缸体形状,对发动机舱的布局相对复杂。现在车型中很少用,只有鲁巴鲁和保时捷在使用水平对置发动机。
水平对置发动机的优点: 水平对置发动机的活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向呈180度左右运动,其活塞横向运动产生的力矩左右对称相互抵消,有良好的平衡性。车辆在行驶中,大大减小了车辆的纵向垂直的跳动(振动),使车辆的附着力就大,抓地力强,车辆行驶比较平稳。发动机的整体高度低、长度缩短,使车辆重心比纵置发动机的车辆和V型发动机的车辆低,车辆行驶中振动小更加的平稳,驾驶操控性强,乘坐舒适度好。同时这种水平活塞布局,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少,有助于发动机的转速的提升。另外,水平对置发动机的气缸布局是一种对称稳定结构,其运行时的功率损耗也是最小,这也是省油的原因。
缺点: 由于排气管的位置必须在正下亓,且两排汽缸都有排气管,中间又有曲轴箱,所以排气管比较难布局。还有发动机的横向尺寸大,使得机舱空间紧凑,也给前转机构带来麻烦。另外,对置发动机会影响到双顶置凸轮轴/四气门的布局,如要做到的话,就必须有较长的正时皮带或是正时链条驱动,所以与直列发动机比复杂性太大。再者,由于水平对置发动机的特殊性,润滑系中,机油在重力的作用下,会下沉,如活塞与缸壁接触面的上方,润滑会略显不足,而下方机油会过剩。在高温环境中工作,发动机各密封件,在面对泄漏油机油的问题挑战较大。
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2、斯巴鲁的水平对置发动机有什么优缺点,耐用性怎么样?
H型水平对置发动机优缺点分析
活塞式内燃机的结构特点按照不同气缸数,大致分为5类。
3/4缸发动机以直列L型为主。
6/8缸发动机以对称V型为主。
12缸发动机的标杆为对称W型。
少数性能车使用水平对置(对称)H型。
极少数车辆曾使用过星型发动机。(下图为星型发动机,因主要为飞机使用所以不讨论)
上述五种类型的内燃机以直列L型为主,因为四缸发动机才是当下的主流机型,绝大多数中低端(40万以下)的量产汽车使用L4。随着排放要求的愈发严苛以及双积分对量产车油耗的高要求,V型六缸发动机即使在豪华品牌汽车中也已经很少见了,8/12缸发动机主要出现在奢侈级的高端车或跑车车型中。下面通过一组图集大致了解一下不同类型布局的结构特点,以及结构实现的稳定性。
图1:直列四缸发动机布局,结构特点为活塞垂直于地面,结构简单但是足够稳定,缸套的磨损程度会相当均匀,耐用性很理想。
图2:V型6/8/12缸发动机结构特点,对称的气缸布局决定了活塞运行中产生的作用力可以稳定的抵消,这种布局的发动机稳定性会很理想且耐用仍旧不差。
图3:W型12缸高端发动机,严格定义W型实际也是V型发动机的范畴,区别无非是把布局两侧的气缸再分为两组,可理解为两台V6发动机的集成,气缸“连线”后就像W字母。
特殊造型:H型水平对置发动机对V型或W型发动机不同,这些发动机会有较大倾角氢活塞立体的运行;而H型发动机是把气缸“掰平”了,指气缸与活塞连杆平行于地面,发动机变成了躺着运行的结构。这种结构的优点非常突出,因为发动机扁平化的设计可以让车辆的重心更低;且活塞对称同步的伸展可以实现点火做功时惯性作用力的抵消,H型发动机即使以很高的转速运行也能带来理想的NVH体验,下图为H型发动机的运动状态。
H型发动机的优点非常突出,所以也才会有保时捷这种等级的跑车使用这种发动机,其次则是日系汽车品牌中比较特殊的斯巴鲁也再使用。不过这么“秀”的发动机为什么其他车企普遍不选择呢?原因在于H型发动机的缺点和优点一样突出,因为气缸活塞均平行于地面,那么布局在气缸内的活塞势必受到重力的影响;在重力的作用下活塞会加速磨损缸套的底部,久而久之则是正圆形的气缸被磨成了“准V型”。
内燃式发动机所谓的燃烧室实际正是气缸内的空间,点火做功时会产生非常大的推动力使气缸与活塞产生物理接触,而金属之间的接触运动则必然会产生磨损。为了延缓磨损需要对缸壁进行润滑,也就是在活塞下部喷射机油,利用活塞的运动挤压机油形成油膜实现填充与润滑。H型发动机严重磨损了气缸底部的位置,这会使得活塞顶部与缸壁的间隙扩大,机油在高压下则会被挤入燃烧室参与燃烧,也就是所谓的烧机油。
装备H型发动机的汽车大多都有烧机油的通病,且性能越强出现烧机油的里程数越短;全球知名的保时捷跑车在数万甚至不足一万就会开始烧机油,而这些车之所以问题没有被放大,原因为保有量极低且豪华品牌跑车并不被广泛关注。但是某些中低端品牌的汽车则会凸显出问题的严重性,比如斯巴鲁汽车就因H型发动机被市场淘汰。
斯巴鲁的量产车因烧机油问题被总局多次要求召回,再加上CVT变速箱的低传动率以及较差的耐用性,一台车的两大核心总成都存在耐用性差的问题,这种车被淘汰也就不足为奇了。斯巴鲁汽车的2019年销量已经低到各大机构均不统计其数据,这一创造过2年连续11次召回记录的品牌说明了H型发动机的问题。所以选择普通的四缸车自然建议选择L型,6/8/12应以V型和W型为首选项,H型必然是小众机型。
编辑:天和Auto
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3、水平对置发动机有什么优缺点?
水平对置发动机的特别之处在于活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动。现在只有斯巴鲁和保时捷这两家汽车厂商一直在制造应用,常见的类型有B4和B6水平对置发动机。
但是到现在仅有小范围的使用,在于其优点明显的同时缺点也很明显。下面就看一下都有哪些优缺点造成了水平对置发动机当前的市场格局。
优点:
1、左右对称,可以自平衡。由于这种发动机本身就是左右对称的,因此可以放在车身的正中,使得汽车的左右重量对称,而不是像其他发动机那样难免带来重心的偏移。同时由于两侧活塞产生的力矩相互抵消,极大地降低车辆在行驶中的振动,使发动机转速得到很大提升,减少噪音;
2、发动机重心相对更低,由于其气缸为水平放置,而不是像V型和直列发动机那样气缸是斜放或者竖直放置,为此可以降低发动机的高度,缩短纵向空间,可以使得车头设计得更低,有利于降低汽车的整体重心。
缺点:
1、不利于前轮驱动汽车的使用,需要转换动力传动的方向,降低传递效率;
2、除了水平对置结构较为复杂外,还有如机油润滑等问题很难解决。横置的气缸在重力的作用下,会使机油流到底部,使气缸的一侧不能得到充分的润滑。而发动机的制造所需的精度较高,因此也带来更高的养护成本;
3、水平对置发动机宽度过大也是一个严重的问题,基本上前纵置引擎的话会严重影响前轮的位置;
3、如果某一气门不能严格关闭,会造成两侧气缸压力的不同,这时两侧气缸的力就不能平衡了,这会带来横向振动。
此外,水平对置发动机还会有不利于维修,寿命相对更低,声音稍显怪异等缺点。
4、水平对置发动机的研发有多难?有什么优缺点?为什么现阶段只有斯巴鲁和保时捷在用?
水平对置发动机是保时捷部分车型和斯巴鲁全系车型所使用的一种发动机布局,先回答一下水平对置发动机的优缺点!
水平对置发动机的优点:气缸水平对置震动小,发动机转速提升快
我们都知道活塞式发动机是通过活塞上下运动,带动曲轴旋转做功,L、V布局的发动机曲轴在高速旋转时会带来比较明显的上下震动,而水平对置发动机气缸呈180°对称布局,像拳击手一样运动,互相的抵消这种震动,因此水平对置发动机最明显的表现就是震动比较小,而水平排列在曲轴两侧的气缸互相推动做功,发动机转速提升比较快,中低速的运动响应性会更好。
怠速低、省油
水平对置发动机的另外一个特点就是省油,由于曲轴两侧的气缸互相推动,允许发动机的怠速会更低一些,最低只需要600转/分左右,而传统的L、W、V型发动机最低则需要800转/分左右,怠速低,油耗自然会降低,斯巴鲁虽然全系标配的是全时四驱(brz除外),但是得力于水平对置发动机的低油耗,整体的油耗表现仍然非常突出:2.0排量的全时四驱,只需要7L/100KM,2.5排量只需要7.1L/100kM,同样为2.5升排量的日产奇骏适时四驱版则需要7.7升/100km。
发动机重心低,提升操控感增加安全性
水平对置发动机重心相对要低一些,当汽车在复杂路面行驶时,拥有更加优异的操控感,降低汽车在激烈驾驶过程中侧翻的几率,提升汽车驾驶的安全性。
允许提升发动机高度为复杂悬架腾出空间
由于对置发动机的高度比较小,重心低,允许提升发动机的高度,允许腾出空间安装比较复杂的悬架,此外,还可以提升汽车的最小离地间隙,增加汽车的通过性。
发动机扁平靠下布置,碰撞时更容易下沉,避免对驾驶室的侵占
在汽车发生碰撞时,一般会采取发动机下沉的方式避免对驾驶室的侵入,水平对置发动机发动机下沉是有天然的优势,可以更容易的进行下沉,提升碰撞时,驾驶室安全。
水平对置发动机的缺点:制造成本高
由于布局的原因,采用双顶置凸轮轴的水平对置发动机,由于活塞分布,需要额外配套多一套的凸轮轴和进排气系统,会增加制造成本,
对于火花塞点火系统精确度要求比较高
由于汽缸水平对置,因此,这种发动机对于火花塞的点火时间要求比较精确,如果其中一只或两只火花塞点火相位出现延迟或提前,燃烧状态不好,就有可能导致整个发动机工作异常。
维修相对麻烦:
水平对置发动机机体较宽,发动机纵置布局,因此,对于拆装火花塞这类很简单的工作,对于水平对置发动机来说就很麻烦,由于普及率的关系,水平对置发动机的维修费用相对要高一些,毕竟配件全部进口。
水平对置发动机为什么只有斯巴鲁和保时捷在用?这里面有技术传承的原因,实际上水平对置发动机并不是多么高深的技术,很多车企也都使用过,之所以逐渐的放弃水平对置发动机,主要的原因还是制造成本上太高所导致,此外对于水平对置发动机的润滑问题解决起来也比较麻烦。
辟谣:水平对置发动机一定会烧机油?
很多人认为,水平对置发动机由于重力的作用下,会导致偏摩,时间久了就会烧机油,那么活塞环是干什么的呢?且不说现代发动机的活塞都是低塑性铸造铝合金添加富砷混合稀土元素制成,硬度很高、质量很轻,实际上活塞本身并不会和汽缸内壁接触,活塞是被活塞环卡在汽缸内,活塞环接触汽缸内壁,而且由于活塞环的张力作用,重力的影响微乎其微。换一个角度来看,摩托车的汽缸有很多都是水平的,不需要考虑重力的问题?实事求是的说,斯巴鲁的水平对置发动机在早期的确有烧机油的几率,不过,自从2015年召回更换活塞环以后,烧机油的情况基本已经看不到了。
水平对置发动机不耐用?
只能说这是我国的某些“老司机”或者某些媒体的一些片面的看法,水平对置发动机在加拿大、北美、澳大利亚销售量很好,就是在国内也经常能看到很多03-08款的老斯巴鲁在路上跑,如果水平对置发动机真的表现不如其他发动机,难道美国人都是傻子?
解读:斯巴鲁在国内为什么卖不好?斯巴鲁就像一个偏科的理工男,不会为国内消费者所妥协,国内人更喜欢外观美丽、内饰豪华、各种宽敞、加速性能好的车,可是斯巴鲁偏偏在这方面做的很不好,再加上整车进口、零部件全部进口,购车的性价比低,在国内卖不好也无可厚非!
5、新款森林人水平对置发动机真的很强吗?
确实挺强的,不是一般的强,通常车子的发动机活塞都是与对面垂直运动,也就是大家说的活塞是上上下下的运动。发动机的位置位于机盖中间。而斯巴鲁的森林人用的是水平对置发动机,它的发动机位于前车轴的两侧,且是质量平均分布的,这让发动机的排布更加紧密,而活塞是与地面平行、做往复运动的。相比要上下运动的常规发动机活塞,森林人的水平对置发动机活塞受引力制约的更少。而紧密的排布与往复运动的活塞让它机械效率更高,动力响应也就更快,那么响应的,抖动更小,更加节约能源。我们可以说一个其他用水平对置发动机的汽车品牌,其实也没有几个,比较知名的当然时保时捷。相信这个品牌大家都知道。同为水平对置发动机的车子,新款的斯巴鲁森林人提供了相同的技术,得到实惠的更多的还是爱车的普通人,强悍有时候不仅在于技术,而是在于它能让更多人用上先进的技术!