发动机型式篇L4、V6、F4

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发动机型式篇L4、V6、F4

2024-07-13 17:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

“八卦聊车”,有态度、不平庸

L4,即直列四缸发动机,加上被视为珍宝的直列 6 缸、较为罕见的直列 5 缸,以及近些年来“被迫出现”的直列 3 缸,都属于直列布局的发动机型式。作为家用车上最常见的发动机类型,主要优点就是结构简单、维修保养方便,而主要的缺点就是发动机的体积在长宽高这三项数据上,高这一项,过于突出。

千万别小看了“高”这一点。因为高,所以整个发动机安装到车上之后,就会对车辆的重心产生不小的影响。相信大家都玩过不倒翁,就是因为中心很低,才可以做到无论如何摇摆也不会翻到。而发动机越高,就会让车辆的重心也变高,造成的后果就是车辆转弯时侧倾变大,以至于影响车辆操控,严重时甚至有翻车的可能。好在一般家用车并不会过多的追求操控极限,再加上研发及生产的成本较低,后期维修养护的成本也相对较低,所以被广泛安装在经济型家用车上。

V6,即 V 型排列六缸发动机,更为强劲的 V8,V10 则同为 V 型排列,但由于气缸更多,排量更大,所以普遍来说动力更为强劲。V型排列的发动机,在拥有更多的气缸的情况下,可以做到更为紧密的布局,减少了发动机体积,为发动机舱内其他部件甚至是悬挂部件的设计留出了更多的空间。并且因为气缸在两侧呈 V 型排列,几乎对称的设计,使发动机在运转过程中,可以自行产生一定的抵消震动的力量,这也是为什么普遍大家认为 V 型排列发动机运转起来更佳平稳的原因之一。

而 V 型排列发动机最大的缺点就是贵,气缸数越多,成本就越高,排气量越大,交的税也就越多。所以 V 型排列的发动机,一般应用在豪华车以及对动力有较高要求的车辆上。

F4,即 Flat 4,也称为 Boxer 4,同样的也有 F6( B6 )的形式,即水平对置 4 缸或水平对置 6 缸发动机。抛开过去的历史不谈,现今我们能见到的水平对置发动机,在家用车上,只有日本的斯巴鲁和德国的保时捷还在使用。这两家公司的执着背后,有着不可忽视的原因,也就是水平对置发动机的优点——操控性,这几乎成了水平对置发动机的代名词。

为什么水平对置发动机的操控性那么突出呢?发动机只需要输出动力就好了,操控性和发动机的布局有多大关系呢?首先我们来看看水平对置发动机的布局。曲轴位于绝对的中间,气缸即活塞分列两旁,运转时两侧气缸分别向中心曲轴方向做往复运动,就像两边各自站了一名拳击手在出拳一样。(Boxer 因此得名)而正是由于这样的布局,使得发动机可以做的机器的扁平化,重心也是极其的低。上面我们就曾经提到过,重心越低,车辆的操控越稳,极限运动性能也就越好。而从下面的对比图就可以看出,直列发动机、V 型发动机和水平对置发动机放在一起对比,可以明显发现水平对置的发动机又矮又宽,这样就带来了低重心先天优势。

站在车头,我们对比三种不同布局的发动机,在发动机舱内的情况,可以看到下图这三种结果。想象一下,在桌子上立着放一本书与平放一本书,那种方式,这本书更稳呢?在我们搬动桌子的时候,这本书更稳定呢?答案可想而知。这就是以运动操控性能为第一追求的保时捷和斯巴鲁在各自的跑车和全系车型中,依然坚持使用水平对置发动机一大原因。

当然,除此之外水平对置发动机还有很多优点。其一,由于两侧活塞相对运动,所以可以极大的低消发动机本身运转时的震动,使车辆更佳舒适。其二,由于水平对置发动机可以做到像 V 型发动机一样更加的紧凑,且纵向空间占位更小,这就意味着变速箱、分动箱等部件可以被安置在几乎整车的左右对称的中心线上。纵观市面上的所有家用车,把一辆车从车头到车尾,延中心劈开,能做到左右几乎完全对称的车型,微乎其微。而左右对称带来好处就是车辆左右两侧的重量分配相对平均,这意味着在车辆行进过程中,不论是起步加速还是刹车制动,都会把“扭矩转向*”效应控制在最小,且在车辆转弯时,向左或向右转弯可以做到更佳的一致。可能对于大家来说,这种感受一辈子也体会不到一次,但作为一个完美主义者、一个重度强迫症患者,打开机舱的一刻,发现发动机并不是安装在车辆左右的中心线上,而是歪着装在一遍,心里总是有一种说不出别扭。而对于死脑筋的德国保时捷和技术控的斯巴鲁来说,极致的精确精准和技术上的艺术化才是它们的追求。

任何一种存在,都不可能只有优点,没有缺点,水平对置发动机也是如此。虽然水平对置发动机的纵向较短,但横向却异常的宽,这样的布局,十分不利于双叉臂悬挂结构的布置,所以前悬挂只能采用麦弗逊结构。好在先天优势重心较低,操控也可以做到超越一般家用车。

另外,关于水平对置发动机受重力影响导致活塞偏磨的话题,我只想说:

1,厂家一直在致力于改善此问题,当今我们能买到的水平对置发动机,作为代步工具来驾驶的话,十几万公里的偏磨问题都在可接受范围之内,恐怕大部分车主到那个时候也就换车了,而如果是真爱,还没换车的话,那么偏磨也一定不会成为不选择它的原因。

2,既然是受地心引力的影响带来的偏磨,那么 V 型布局、W 型布局的发动机其实也是会或多或少的受此影响的,只是影响较小而已。

3,每个人的价值观不同,比如有人更愿意接受每几千公里就往发动机中加些机油,有人更愿意顶着百公里 30 几升的油耗去游车河,有人则喜欢开车时安静的像在月球一样。我们大可不必为别人的选择而着急上火,还是静下心来琢磨琢磨自己更适合什么吧。

*扭力转向。由于发动机舱空间有限,大部分汽车厂商在设计车辆时,没办法将发动机、变速箱、差速器等产生动力和输出动力的部件放置在车辆左右对称的中心线上。以至于动力传输到左右两侧车轮需要走的距离是不一致的,这也就意味着两侧半轴的长短不一致。而物理学告诉我们,同样的力经过不同长度的力臂传递后,最终的力就会不同。所以,左右两侧车轮的转速就会不一致。为了解决这个问题,就只能在两根半轴不同长度的半轴上做文章,最常见的做法就是将两侧不同长度的半轴的直径也做成不同,以此解决两侧力臂不同的问题。但终究不能完美的解决所有转速下左右车轮转速不一致的问题。虽然动力越强,则扭力转向现象越明显,但家用车也一样会有这个问题。大家有机会可以试试自己的车,前驱车非常明显,也非常容易测试。找一条安全且平直的路,把方向盘摆正,在不碰触方向盘的情况下,挂一档猛踩油门,看看车辆是沿直线行驶的么?还是会歪向一边?这就是扭力转向带来的后果,而产生扭力转向的原因,就是发动机、变速箱、差速器等部件不能放置在车辆左右对称的中心线上,所以导致左右两侧半轴不能做成等长的。

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