水平对置发动机的研发有多难?有什么优缺点?为什么只有斯巴鲁和保时捷在用?

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水平对置发动机的研发难度没有想象中的高,使用的车企也不仅有保时捷和斯巴鲁,而是只剩下这两个品牌。

H型水平对置发动机发明者是汽车之父【卡尔·本茨】,在1896年发明之后许多知名的汽车厂商都有使用过,比如宝马、保时捷、阿尔法罗密欧以及大众汽车,在一级方程式中法拉利汽车也使用过这种发动机,型号为flat-12的12缸发动机。

在相当长的时间内H型发动机是比较热门的,不过也因为缺点明天被大多数车企放弃,H发动机的优缺点大致有以下几点。

优点1,水平对置布局发动机可以很扁很宽,V型发动机的气缸夹角为90°而H型做到了180°,也就是平的。这样的造型可以让发动机舱同样很扁,车子扁一些重心质心都会更低,对于车辆的操控会有明显的提升。

优点2,气缸和活塞以曲轴中心线对称分布在两侧,在水平方向左右运行,这样的设计能让运行动力损耗小的多;内燃机的进压爆排流程是必然会有的,活塞在有效功的压力下下行同时为对称活塞提供了动力,活塞运行产生的往复惯性力不仅不会造成不稳定而且能得到有效利用。

但有这两个V型、L型甚至大众汽车的W型发动机都不能做到的优点,也不能掩盖H型发动机的缺点。

缺点1,H型发动机的造型决定了发动机舱的布局相当另类,发动机的固定比较复杂会增加维修成本;在我国很多车企在制造汽车的过程中并不考虑维修的便利性,但绝大部分车企在布局设计发动机舱的过程中会考虑到“维修工的好感”,因为售前都是谎言、售后才是口碑。(奢侈品牌除外)

缺点2,H型发动机对材料和技术要求相当严格,由于气缸是平方结构活塞也是平躺,在重力的作用下活塞压住的气缸底部磨损会更加严重,磨损严重后气缸活塞间隙变大则会烧机油,H型发动机也得有机油的润滑。

保时捷作为高端超跑品牌通过材料加强和稳定杆等多种方式也没有解决911烧机油的问题,斯巴鲁因为烧机油甚至被要求过召回,911依靠小众超跑玩家还能够持续口碑,然而斯巴鲁已经在国内市场绝迹了。

严格的评价H型发动机对于民用车而言是瑜不掩瑕的,问题如此多所以更适合出现在赛道;普通代步车和普通车主也许买得起但不一定修的起,不会有其他主要针对民用车领域的车企涉足这种拳击手发动机。个人观点、仅供参考。



天和Auto


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!


众口说车


水平对置发动机研发不难,它现在被大部分车企弃用,主要还是缺点太明显,而且不大好解决。就像转子发动机一样,它们的优点其他的发动机通过优化可以达到接近的效果,它们的缺点却不能通过优化达到其他的水准。

水平对置发动机是什么意思呢?它是指气缸放置的位置,是水平对置的,所以它被比较形象的叫做H型发动机,比如四缸就是H4。从下图对比我们就可以看出来,水平对置发动机的优点,上下占用空间少、重心低。

占用空间少、重心低就意味着,发动机舱可以设计的很低矮。像经典的保时捷911,从这个角度看车头多低,这就带来了优秀的视野及操控表现。其他方面的优点像平顺性、稳定性相对L型和V型其实没那么突出。

水平对置发动机在上世纪60年代一度非常火爆,为什么后来被大家弃用了呢?机油不易润滑、横排空间较为紧凑这些其实可以解决,主要问题还是成本。在小排量、少气缸的发展趋势面前,直列发动机明显更有优势。

第一点,水平对置发动机需要的零部件更多,比如同样是四缸,H4就需要两套凸轮轴,可变气门正时也要两套。然后H4因为是分开的,所以同样重量下,它不如L4坚固。厂家需要投入更多的设计费用,才能保证H4不那么笨重。

第二点,水平对置发动机的散热,因为它气缸分开,在热管理方面就比较复杂。直列四缸发动机这方面设计简单得多,它结构紧凑,散热区域集中,冷却系统设计简单的多。而水平对置发动机不但要考虑两部分气缸的散热,又要考虑到散热不均匀造成的热胀冷缩问题。

所以后来大部分厂家都放弃了这个发动机,毕竟大家是要赚钱的,为了一点点的提升花费大量成本,大部分消费者都很难接受。


老胡评车


所有写水平对置发动机的文章都会提到一个缺点:气缸活塞在重力作用下磨损下缸壁导致烧机油。

这是理所当然缺乏实际的谬论!

现在活塞已经轻量化了,一个活塞能有多少克,换算成重力是多大的力?

再加上在重力作用下下缸壁从来不缺少润滑,能过度磨损?

还有最重要的一点,直立缸体活塞在上止点往下止点运行的时候也就是做功行程,活塞对缸壁产生的侧压力是活塞重量的十倍以上!

如果直立缸体曲轴是顺时针旋转、那么气缸右侧壁应该比左边磨损更严重,那为什么没出现缸壁异常磨损烧机油的新闻?

老衲认为:气缸设计之初的强度远大于重力产生的偏磨,所以水平对置发动机活塞因为重力作用导致异常磨损造成烧机油这点是想当然!

补充:水平对置发动机确实存在较大概率的烧机油显现,老衲以为其中原因之一是:因为重力原因,发动机静止状态,气缸壁机油会往下聚集,在启动的一瞬间,上缸壁润滑不充分,可能会导致上缸壁比下缸壁磨损严重一点,长此以往造成烧机油显现。

以上仅代表老衲个人见解。


平庸说四轮


关于缸壁磨损,不管是水平还直立都有磨损,但要从磨损的均匀度来看,直立缸肯定要比水平缸均匀,尽管因磨损出现间隙,但活塞环依然能够完整地密封住。而水平对置的活塞,因底部的磨损比上部的大,缸套从圆形变成了类似的鸡蛋圆,此时活塞环不能完整密封,导致机油容易串入气缸。


用户907863366439


感觉没啥难事, 只是一种坚持吧。。就算是他们用心研究, 还是没有完美的解决 偏磨的问题,还有烧机油的问题。 总之除了重心稍低以外, 没有其它的优势。 还是直列四缸比较好,技术是非常成熟可靠,只要保养得当,一个用车周期之内, 坏的可能性非常少。 特别是买丰田本田这类车,发动机基本上终身都不会大修。


大展宏图名利双收


乌克兰的T64坦克用的就是5TD/6TD系列水平对置引擎,这种引擎的优点是单位功率密度大缺点是废油与扫气(排气不充分)。


牧羊人38241019


主要是制造发动机体和进排气系统。成本高。


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