保时捷和斯巴鲁为什么对水平对置发动机如此沉迷?

本田用红头K20打造了纽北最速前驱车。

宝马用直6发动机确立了操控王者的地位,让“开宝马”在中国流传多年。

大众用W16发动机打造了超跑的标杆——布加迪。

马自达用转子发动机打造的787B赛车,以超第二名两圈的成绩赢得冠军。

……

这,或许就是燃油车独特的魅力,工程师们用他们的智慧打造出一件件恍若艺术品的发动机。除了奇葩的转子发动机,我们常见的发动机都是气缸做功带动曲轴转动,不过气缸的布置方式却多种多样。比如家用车喜欢用直列发动机,豪车则喜欢用V型发动机,而保时捷和斯巴鲁却对水平对置发动机情有独钟,为何?

直列发动机

先来聊聊直列发动机,英文称之为“LineEngine”,一二十万的车型经常能看到L3、L4等简称,就是直列3缸、4缸发动机的意思。民用车之所以选择直列发动机在于其结构简单、成本低,气缸成一条直线排列,只需使用一个气缸盖。

直列发动机在活塞上下运动时会产生抖动,气缸数为奇数时抖动尤为明显,所以需要额外的平衡轴和飞轮,这会消耗一部分引擎的动力。想要获得更强劲的动力怎么办?很简单,增加气缸数!而且随着气缸数的增加,抖动现象能得到明显改善,但是也带来新的问题,那就是发动机太长了!在大家越来越注重乘坐舒适性的今天,宝马的直六发动机几乎是直列发动机的极限了。

V型发动机

直列发动机太占地方,那么将气缸错开排列不就可以节约空间了?这种就是V型发动机(V-typeengine),将气缸分为两组,相邻的气缸错开呈一定角度(现在常见的为60度)排列。因其特殊的气缸布局,发动机的高度和长度都较直列发动机更有优势。而且因为气缸成角度错开,活塞上下运动时的抖动可以抵消一部分,带来不错的行驶质感。

错开的气缸带来空间和平顺性的优势,但是也意味着一个气缸盖肯定是不够用了。额外的东西意味着额外的成本,所以V型发动机常见于豪车、跑车上。V型发动机还衍生出一些变种,比如VR型发动机,W型发动机。大众成名的W型发动机其实并不是真正的W形状,而是由两个V型组成一个大的V型,曲轴连杆仍然只有一套。

为何只有保时捷和斯巴鲁坚守水平对置发动机?

水平对置发动机(Horizontallyopposedengine)也称为H型发动机,它其实也可以看成是V型发动机的变种,只不过是将常见的60度夹角变成了180度。其继承了V型发动机的所有优点,并发挥到极致。比如H型发动机是所有发动机中重心最低的,这样大大提高了车辆行驶的稳定性,在弯道中的极限也更高。

H型发动机的活塞同时做对向运动,理论上活塞产生的震动可以完全抵消,所以其他发动机用来减少抖动的质量飞轮,在H型发动机上可以大大减少。没有了多余的动力损失,H型发动机转速攀升更快,这也是为什么会有斯巴鲁车主喊出“2挡7200转干ta”。平衡配重减少的另一个优势是低负荷时更低的转速,H型发动机可以在650转左右保持引擎的平稳运行,而普通的直列发动机早在熄火边缘游走了。

其实早在1896年,卡尔·本茨就研制出世界第一款水平对置发动机了,那为什么这么多优点的H型发动机,如今只有保时捷和斯巴鲁在坚守了呢?因为它也继承了V型发动机的缺点,并发挥到极致。

V型发动机能节省纵向空间不假,但也增加了横向空间,而对于完全摊开的H型发动机,其占用的横向空间更多。不管是向乘员舱妥协还是向发动机舱妥协,H型发动机都不支持太多的缸数,特别是前置发动机布局的车型。斯巴鲁因为活塞行程较小,可以将H6发动机放在前发动机舱,而保时捷则只有中置布局的718和911采用了H型发动机,追求更强动力的918 Spyder还是选择了一台V8引擎。

另一个扼制H型发动机发展的竟然是重力!机油总会从上往下流,所以活塞上下两部分的润滑程度并不同,这使得H型发动机的后期维修保养费用更高。为什么同样是四缸发动机的车,斯巴鲁就是贵些?除了纯进口的原因,其钟情于水平对置发动机也是一方面原因。

写在最后:为什么有人说“男人必须要有一辆911”?为什么在玩车一族中,斯巴鲁的BRZ如此受欢迎?相信都有水平对置发动机的原因吧,这是一种为极限操控而诞生的发动机,而汽车行业,需要一些坚守者!