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橫置VS縱置 發動機的布置決定性能優劣?

(2015-11-19 06:57:35) 下一個
   發動機縱置是指發動機與汽車的前橋垂直,發動機橫置是指發動機和汽車前橋平行。簡單的講就是你站在車頭前麵向發動機,如果發動機橫著放在你眼前,就是橫置發動機;豎著放在你眼前,就是縱置式發動機。這裏隻講轎車的前置發動機的橫置和縱置問題,其他布置方式暫不討論。

發動機的布置位置與布置方式決定著車輛的性能

   既然前置發動機有兩種布置方式,那這裏就應該有好與不好的問題。不過好不好不是那麽容易評價的,應該說各有優劣,或者說對於不同的車型各自有不同的表現。簡單來講,前驅的緊湊型轎車、大多數的中級轎車和少數高級轎車都采用了橫置發動機的布置方式,是主流。而後驅轎車基本上都采用了縱置發動機,比如德國三駕馬車:寶馬的所有車型(不含MINI)都是縱置發動機;奔馳除了A、B級也都是縱置發動機;奧迪A4及以上車型也全都是縱置發動機。是不是縱置發動機就好與橫置發動機呢?那為什麽大多數的轎車都采用了橫置發動機呢?

   從力學角度來說,力的傳輸損耗與力的傳輸距離成正比,與力的方向變化次數成正比

   橫置發動機的曲軸、變速器的輸入輸出軸以及車橋都是平行的,所以如果是前驅車的話,最適合的就是前橫置發動機,動力傳輸距離短,方向一致,因此傳動效率很高。這算是大多數車采用橫置發動機的第一個原因。

 
   而後驅車,因為動力要傳遞到後橋上,在傳動距離無法縮短的情況下,就要盡可能減少動力的方向轉換。如果采用橫置的話,因為曲軸和傳動軸的方向垂直,所以先要轉換一次方向,以通過傳動軸傳輸動力,但是傳動軸的方向和後橋的方向也是垂直的,所以在後橋需要再將旋轉方向轉換過來,這無疑降低了傳動係統的效率。而使用縱置發動機就可以使得曲軸與傳動軸平行,減少了一次傳動方向的轉換,無疑是降低了能量的損失。這算是後驅車采用縱置發動機的第一個原因。

橫置發動機動力傳遞直接 不需要轉換動力的方向

   對於四驅車型來說,縱置發動機就顯得更為必要了。以奧迪為例,其QUATTRO係統有75%的力傳遞到後輪,其實算是一個準後驅,而其前驅的部分,雖然也要轉變一次方向,但因為奧迪的中低檔車型全是前置發動機,傳送距離很短,所以多一次轉動方向轉變的影響並不大。所以奧迪的縱置發動機是一個傳統,正如QUATTRO是奧迪的精華一樣,這是互為因果的關係。不過,對於偽四驅車型來說,就沒必要堅持縱置發動機了,“強大”的功能說到天花亂墜也隻是個偽四驅。

   複雜的懸架結構、均衡的軸荷分配、大排量發動機要求發動機縱置

   其實,這是一個不爭的事實,大多數中高級及以上級別車型都是縱置發動機的。為什麽?性能!有四點:第一,為複雜的前懸架騰出足夠的布置空間;第二,均衡軸荷,減輕前橋軸荷;第三,體積龐大的大排量難以橫置;第四,修長的車頭有非凡的魅力!

   懸架直接關係到車子的操控性能,其重要性不言而喻,而懸架的結構顯然是懸架性能的關鍵,所以高級車型不惜采用雙橫臂、多連杆的懸架結構,還要再搭配可調剛度及高度的空氣彈簧和可調阻尼力的減振器,這無疑會擁有大量的布置空間,而縱置的動力總成占用橫向空間少,能夠為懸架騰出這些空間。
複雜的懸架結構需要巨大的安裝空間

   眾所周知,50:50的前後完美軸荷一直是以操控著稱的寶馬汽車不惜一切所堅持的。而整車最具重量的發動機和變速器總成的布置無疑是左右前後軸荷配比的關鍵因素。縱置發動機可以讓變速器的位置盡量向後伸,使動力總成的重心位於前橋之後,而橫置發動機卻難以做到這一點。軸荷分配不合理的橫置發動機轎車甚至達到了前70%後30%,其性能可想而知。

   把一台V6發動機橫著放進發動機艙裏不算是多麽困難的事情,很多車型都做到了,大眾甚至把V6發動機放進了GOLF這麽小的車子裏。但是卻少有幾個生產商可以把V8橫著放進發動機艙,V10、V12、W16就更不用說了。所以大排量的豪華車隻能選擇縱置發動機。

   如果你看到奔馳SLR或者SL、亦或者寶馬Z4,你一定會被它修長的車頭所吸引。龐大的發動機艙甚至占去了整車一半的長度,隻需要這視覺的衝擊,你就會被浮現在你腦海的澎湃動力所感染!這屬於美學的東西,我不懂,隻知道那確實很美,就像穿短裙的長腿美女!

大排量發動機龐大的身軀隻能縱向布置在發動機艙裏

修長的發動機艙看起來猶如穿短裙的長腿美女 魅力無邊

   這樣分析下來縱置發動機似乎是最好的布置方式了。其實不然,尤其是對於級別不夠高的車型,比如奔馳C、寶馬3、奧迪A4,它們狹窄的後排空間一直被國人看成是敗筆,不過,那實在是為了整車性能做出的犧牲,不得已而為之。所以說奧迪A4、A6以及寶馬5係加了個不倫不類的L之後無疑會讓它本來優越的操控打了折扣,這與國人的用車取向有關,賣得好不能代表什麽,希望奔馳E級不要因為這樣原本錯誤的取向而弄出個奔馳EL來!

   那麽橫置發動機就一無是處了嗎?其實不然,橫置發動機當然也有它的優點。總結下來有兩點:第一,前置前驅的最佳布置方案,這一點前麵說過了,動力傳遞直接、傳輸效率高;第二,減小發動機艙、最大化的擴大駕乘空間;

   橫置發動機占用的縱向空間小,可以極大限度縮短了發動機艙的縱向空間,換來的是寬敞的駕乘空間,尤其是前排乘客的腿部拓展的空間。這對於尺寸有限的緊湊型轎車來講尤為重要,在操控性不佳而舒適性不錯的日係車中表現得尤為突出。比如思域,隻有的4.5米的長度,軸距卻達到了2.7米,空間表現相當突出,這不得不說是橫置發動機為它做出的貢獻啊。

縮小發動機擠占的空間無疑相當於增大了駕乘空間

   當然,橫置發動機的缺點要比縱置發動機的缺點突出,首當其衝的就是軸荷分布問題,前軸荷過大是個難以解決的的問題。不過在這方麵大眾做的很好,它的GOLF(狗夫)、JETTA(捷達也就是國內的速騰)以及PASSAT(國內的邁騰)雖然也是前橫置發動機,但軸荷分布也做到了前58%後42%的水平,實屬難得。

   另外,由於橫置發動機變速器安裝位置過於偏向一側的原因,其驅動軸是一長一短的,當巨大的驅動力作用在不等長的傳動軸上時,會使車兩個前輪有轉速差,從而導致急加速時車頭有左右擺動現象,這一點在大排量前置前驅車型上尤為明顯,比如一直堅持橫置前驅的VOLVO S80。

   最後,總結下來就是這樣的:不同的車型需要采用不同的布置方式,縱置發動機最適合的後驅以及四驅車型,能夠滿足複雜的懸架結構以及體積龐大的大排量發動機的布置要求,屬於高級別的車型的布置手法。橫置發動機適合小排量、低級別的前驅車型,能夠提高前機艙利用率,最大化的增加駕乘空間。


摘自:白藍格的新浪博客 http://blog.sina.com.cn/hexiubiao
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