發展史
Porsche和Subaru的水平對置引擎之間最大的區別其實在於安裝方式:Subaru是前縱置引擎、前輪驅動或者四輪驅動,跟一般的前橫置引擎前輪驅動車型不一樣,Subaru的引擎實際上跟Audi的V型引擎+Quadro的布局很相似,是非常典型的Symmetric AWD Layout。由於EJ系列引擎只有4/6缸容積不超過3000cc,前置引擎倉的空間比較充裕因此Subaru只需要解決引擎的供油和散熱問題就可以。其實Subaru的引擎並不是很先進或者很特別的設計,只是現在同級廠商沒有使用水平對向設計所以顯得“與眾不同”。
Porsche的水平對向引擎最早是從6缸2.0L風冷開始的。911從誕生的頭一天開始就是高性能跑車,因此Porsche引擎上面使用了昂貴的尖端技術。911是後縱置引擎後輪/四輪驅動布局風冷設計,引擎倉可用空間不多,Porsche設計之初只預留2.7L的空間認為2.7L是一個極限。
進入70年代不斷增長的馬力需求,催化轉換器/無鉛汽油引入以及新廢氣排放條例的實施讓Porsche急需增大引擎容積。要擴大容積有兩個選擇:一個拉長衝程(增加長度),一個增大口徑(增加寬度)。 雖然在911 Turbo上Porsche可以大幅增加車尾的寬度來增大引擎倉空間,但這樣會大大增加空氣阻力而且成本也非常高,在普通的911行不通。憑藉在賽車場上累積的技術和經驗,Porsche從增強缸體強度減少缸壁厚度增大汽缸口徑找到突破點,新型高強度金屬材料和電子燃油噴注的套用也讓911引擎最高轉數和輸出大幅提升。雖然引擎的總體尺寸沒有明顯增大,但容積在2.7L以上的911引擎為了不增加車尾寬度保持最最佳化的整體布局,引擎和排擋箱/傳動軸之間是有一個傾斜的齒輪連線,跟一般汽車直連是有區別的。
風冷911 Flat 6引擎在993一代已經發展到極限,使用風冷設計3.2L一個技術極限同時為了保留冷卻空間,Porsche一直使用占用空間較少的SOHC 2V per clinder 設計,而沒有採用同代引擎已經普遍使用高性能DOHC 4V。風冷引擎曾經是Porsche 911的招牌,但在911 GT1/Boxster上Porsche首先試驗水冷Flat 6 DOHC設計,並在隨後的996一代911上採用了水冷設計。得益於水冷設計996引擎容積達到空前的3.8L(911 GT3),配合在993/968上登場的Vario Cam(類似VVT-Li/i-VTEC的系統)最高轉數提升到7850rpm。為了解決水平對置引擎天生的供油問題,在911 Turbo/GT2上Porsche採用了最高規格的Dry Sump 潤滑和3個強力油泵提升911在高G數下的表現,在保留13000英里維修間隔的前提下馬力也提升到駭人的472匹(3.6L Turbo)。
特點
發動機活塞平均分布在曲軸兩側,在水平方向上左右運動。使發動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低,車輛行駛更加平穩,發動機安裝在整車的中心線上,兩側活塞產生的力矩相互抵消,大大降低車輛在行駛中的振動,使發動機轉速得到很大提升,減少噪音。
低重心:產生的橫向震動容易被支架吸收、有效將全車較重的發動機重心降低,更容易達到整體平衡。
低振動:活塞運動的平衡良好(180度左右抵消)。 相比直列式,在曲軸方面所需的平衡配重因素減少,有助轉速提升。它能保持650轉的低轉速,並保證發動機平穩的工作。同樣相比其它發動機行式油耗最低。
優缺點
水平對置發動機,發動機活塞平均分布在曲軸兩側,在水平方向上左右運動。使發動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低,車輛行駛更加平穩,發動機安裝在整車的中心線上,兩側活塞產生的力矩相互抵消,大大降低車輛在行駛中的振動,使發動機轉速得到很大提升,減少噪音。
優點
水平對置發動機的最大優點是重心低。由於它的氣缸為“平放”,不僅降低了汽車的重心,還能讓車頭設計得又扁又低,這些因素都能增強汽車的行駛穩定性。同時,水平對置的氣缸布局是一種對稱穩定結構,這使得發動機的運轉平順性比V型發動機更好,運行時的功率損耗也是最小。當然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。
缺點
1、排氣管。排氣管的位置必須在正下方,而且兩排汽缸都有排氣管,中間隔著個曲軸箱,這個恐怕是平置引擎最大的弱勢。因為這個原因,平置引擎幾乎不可能做橫置前驅布局,因為總有一排汽缸排氣會非常難解決,必須想辦法跨過變速箱/曲軸箱等等。平置引擎通常都只能配合縱置布局,這樣排氣的位置還比較好解決,但是遠沒有直列和V型引擎的側排氣方便。作為中置引擎的話排氣也會較難解決,要么從後懸掛中間穿過(保時捷 bosxter/cayman)或者是需要在後懸掛底下穿過(保時捷 914),都是比較不利的因素。同樣,因為排氣管在汽缸正下方,所以排氣歧管的位置必須低於發動機,這個也導致平置引擎的曲軸箱其實不能降到車子的最低點,所以說平置引擎降低重心這個也是相對的情況而已,並不是絕對的。
2、體積和緊湊。首先橫向尺寸過大就是一個嚴重的問題,基本上前縱置引擎的話會嚴重影響前輪的位置,可能不夠空間讓前輪轉動,增大轉彎半徑。這個目前也就斯巴魯能比較完美的解決,不過代價也是前移的重心和下降的操控。而現在講求效率和利用率的前提下,體積大的弱點幾乎等於給平置引擎宣布了無期徒刑。
3、複雜性。毫無疑問,如果是平置4汽缸引擎要做到DOHC(雙頂置凸軸/四氣門),則必須兩列汽缸一共4條凸軸,並且需要一條長長的正時皮帶/正時鏈條驅動。但是如果是直列4汽缸的話,因為只有一列氣缸只需要2條凸軸就夠了,而且正時傳動的長度也是平置引擎的一半,同時涉及的液壓張緊等機構也將是平置引擎的一半,所以平置引擎的複雜性毫無疑問遠超直4引擎,甚至比V6引擎還要麻煩點。
水平對置引擎的維修
發動機的拆卸
拆卸的目的是為了檢查和修理髮動機的零部件,以便對需要維護的總成進行維護,或對有缺陷的零件進行修復或更換,使配合關係失常的零件經過調整達到規定技術標準。發動機的拆卸應遵循以下原則。
1、掌握正確的拆卸方法:為了提高拆卸工效,減少零部件的損傷和變形,需要使用相應的專用工具和設備,嚴禁任意敲占或撬打。例如拆卸緊配合件時,應儘量使用拉器;拆卸螺栓聯接件時,要選用適當的寸具。依螺栓緊固的力矩大小優先選用套筒扳手、梅花扳手和單扳手,一般不能使用活動扳手和手鉗,以免損壞螺母和螺栓的六角邊棱,給下次的拆卸帶來不必要的麻煩。由表及里按順序逐級拆卸。一般先拆附屬檔案,然後按總成→部件→組合件→零件的順序進行拆卸。
2、拆卸時要為重新裝配做好準備:拆卸時要注意檢查或做好裝配標記。有些相互配合的零件是分組選配的或經過廠自然磨合,有些組合件則是裝合後一起加工,為了保證一些配合件或組合件的裝配關係,在拆卸時應對原有的記號加以校劉和辨認,沒有記號或標記不清的應重新做好標記。零件要分類順序擺放。為廠便於清洗、檢查和裝配,零件應分類或按總成、組合件順序擺放,不可互換的零件應成對放置,易丟失的零件應專門放在相應的容器里。
發動機的裝配
1、裝配前的準備
(1)零件檢查:對於經過修理和更換的所有零件,在裝配前都要進行認真的質量檢測,以防止不合格的零件進入裝配過程。
(2)零件清潔:零件裝配前都要進行仔細的清洗,防止油污、塵粒、金屬屑等進人相對運動零件之間,以免破壞配合關係加速磨損。除指定清洗劑外,一般使用乾淨的柴油或汽油進行清洗,然後用壓縮空氣吹乾。
(3)配合零件的選配:配合零件必須滿足一定的配合要求,包括間隙配合、過渡配合及過盈配合,裝配前要做好選配工作,並做出相應標記,以保證零件裝配的正確性
2、裝配後的調試
發動機總成裝配後,一般要求經過冷磨與熱試後,才能投入使用。通過冷磨與熱試,可提高零件配合質量、保證正確的間隙和準確的正時,從而提高發動機的動力性、經濟性、工作可靠性和使用壽命。發動機的冷磨發動機的冷磨是指以電動機或其他動力帶動發動機運轉、磨合的過程,其功用是使相對配合的零件之間進行自然磨合。由於冷磨後,還必須對發動機進行拆檢與清洗,所以冷磨時可不安裝燃油供給系統利點火系統各附屬檔案,如果已裝上,則應拆下汽油機火花塞或柴油機噴汕器,以減小冷磨時氣缸內的壓力,減小發動機零部件的機械負荷。冷磨時,由於新裝配發動機各處配合間隙較小,應使用粘度較低的潤滑油,以保證潤滑可靠。此外,應使發動機轉速由低到高分段進行冷磨,並注意檢查有無漏氣、漏水、漏油現象,聽診發動機有無異響。冷磨時間根據零件配合情況確定,一般為1.5-2.0小時。隨著配件質量的提高和修理中手工加工量的減少,發動機冷磨在實際中的套用已日趨減少。