水平对置发动机
水平对卧引擎(英语:flat engine)乃是根据复数的汽缸分成两等分,以曲轴为中心呈现180度夹角而分列左右的形状,因而得名“水平对卧”。再者,左右对称的活塞作动时像拳击手出拳,故又名boxer engine。这个概念最早由德国机械工程师卡尔·本茨(也就是梅赛德斯-宾士创始人之一)提出,并于1896年获得专利,如今此行种型式之引擎广被德国保时捷及日本速霸陆两大车厂所采用。
水平对卧引擎很容易跟相对活塞式引擎(opposed-piston engine)混淆,另外一种容易混淆的例子是直列型二、三、四甚至多个汽缸的引擎,倾斜呈V型180度,但一般认为这与传统直列型引擎并无二致。
概要
优点
活塞的往复运动是左右相对地运作,产生的震动有所抵销,故其运转相当平顺。其次是活塞运动角度的设计拥有平衡良好的优势,相对于直列型引擎来说,曲轴所需的反向配重比较少,间接减轻了曲轴的重量。如此一来非但可以减轻引擎的整体重量,对于转速提升的反应也有所助益。因为汽缸呈现水平状态,汽缸盖、汽门系统皆随著采水平配置,因此引擎的重心位置极低。此外,低平的引擎本体外型更贴近底盘,车身稳定性更高、更均衡,比起直列型或V型引擎更能抵抗侧向偏移。
缺点
水平对卧引擎最大的缺点是打造费时,制造成本相对较高。比如同样四汽缸的配置,直列型引擎的四缸呈直线排列,车厂在制造时只需一个汽缸本体、气门上座、凸轮轴、汽门外盖便能构成一具引擎的主要元件。然而水平对卧引擎必须将这些部件拆成左、右两侧,每一侧两汽缸就需要双倍的汽缸本体、气门上座、凸轮轴、汽门外盖。正因周围配件和引擎脚的安装孔位不一样,这些零件无法开发单模成对生产,非得花费更多开模成本来制造两侧不同的引擎组件才行。同时为了确保引擎工作效率和耐用度,进排气角度、燃烧室气流形状、气门结构等都必须经过精密的计算,增加了设计的困难度。
由于汽缸头分列左右两端,两个分离的燃烧室的进排气系统、点火系统、供油系统、进排气阀门等各自独立,如何处理这些必要元件变得很繁杂。地球引力造成了汽缸上半部机油偏少,大多累积在下半部,产生活塞上半部偏磨的问题。所以水平对卧引擎的润滑系统和冷却系统相对而言较为复杂,也影响到引擎室的布局。加上引擎本体呈扁平状,紧凑的引擎室布局增高了维修困难度。其摆放方式多为纵置,较适合后轮驱动或四轮驱动车[1][2],故应用范围受限。
种类
V型180度引擎
虽然从外观上来看,V型180度型和水平对卧型并没有太大差异,但是从曲轴、汽缸形式等内部构造便可见出端倪:V型180度的左右汽缸内曲柄销是共通的,而水平对卧型则是汽缸分列左右,以曲轴为中心呈现180度夹角。V型180度的震动在对向汽缸间并无法抵消,若无8汽缸以上的偶数汽缸则会产生激烈的震动。
参考资料
- ^ Surrealmirage: Subaru New Horizontally Opposed 4-Valve Engine (页面存档备份,存于互联网档案馆),Fuji Heavy Industries Ltd., February 27-March 3, 1989。
- ^ (英文)Super Street Magazine: How Boxer Engines Work (页面存档备份,存于互联网档案馆)。