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横置VS纵置 发动机的布置决定性能优劣?

(2015-03-02 09:57:55) 下一个

   发动机纵置是指发动机与汽车的前桥垂直,发动机横置是指发动机和汽车前桥平行。简单的讲就是你站在车头前面向发动机,如果发动机横着放在你眼前,就是横置发动机;竖着放在你眼前,就是纵置式发动机。这里只讲轿车的前置发动机的横置和纵置问题,其他布置方式暂不讨论。

发动机的布置位置与布置方式决定着车辆的性能

   既然前置发动机有两种布置方式,那这里就应该有好与不好的问题。不过好不好不是那么容易评价的,应该说各有优劣,或者说对于不同的车型各自有不同的表现。简单来讲,前驱的紧凑型轿车、大多数的中级轿车和少数高级轿车都采用了横置发动机的布置方式,是主流。而后驱轿车基本上都采用了纵置发动机,比如德国三驾马车:宝马的所有车型(不含MINI)都是纵置发动机;奔驰除了A、B级也都是纵置发动机;奥迪A4及以上车型也全都是纵置发动机。是不是纵置发动机就好与横置发动机呢?那为什么大多数的轿车都采用了横置发动机呢?

   从力学角度来说,力的传输损耗与力的传输距离成正比,与力的方向变化次数成正比

   横置发动机的曲轴、变速器的输入输出轴以及车桥都是平行的,所以如果是前驱车的话,最适合的就是前横置发动机,动力传输距离短,方向一致,因此传动效率很高。这算是大多数车采用横置发动机的第一个原因。

 
   而后驱车,因为动力要传递到后桥上,在传动距离无法缩短的情况下,就要尽可能减少动力的方向转换。如果采用横置的话,因为曲轴和传动轴的方向垂直,所以先要转换一次方向,以通过传动轴传输动力,但是传动轴的方向和后桥的方向也是垂直的,所以在后桥需要再将旋转方向转换过来,这无疑降低了传动系统的效率。而使用纵置发动机就可以使得曲轴与传动轴平行,减少了一次传动方向的转换,无疑是降低了能量的损失。这算是后驱车采用纵置发动机的第一个原因。

横置发动机动力传递直接 不需要转换动力的方向

   对于四驱车型来说,纵置发动机就显得更为必要了。以奥迪为例,其QUATTRO系统有75%的力传递到后轮,其实算是一个准后驱,而其前驱的部分,虽然也要转变一次方向,但因为奥迪的中低档车型全是前置发动机,传送距离很短,所以多一次转动方向转变的影响并不大。所以奥迪的纵置发动机是一个传统,正如QUATTRO是奥迪的精华一样,这是互为因果的关系。不过,对于伪四驱车型来说,就没必要坚持纵置发动机了,“强大”的功能说到天花乱坠也只是个伪四驱。

   复杂的悬架结构、均衡的轴荷分配、大排量发动机要求发动机纵置

   其实,这是一个不争的事实,大多数中高级及以上级别车型都是纵置发动机的。为什么?性能!有四点:第一,为复杂的前悬架腾出足够的布置空间;第二,均衡轴荷,减轻前桥轴荷;第三,体积庞大的大排量难以横置;第四,修长的车头有非凡的魅力!

   悬架直接关系到车子的操控性能,其重要性不言而喻,而悬架的结构显然是悬架性能的关键,所以高级车型不惜采用双横臂、多连杆的悬架结构,还要再搭配可调刚度及高度的空气弹簧和可调阻尼力的减振器,这无疑会拥有大量的布置空间,而纵置的动力总成占用横向空间少,能够为悬架腾出这些空间。
复杂的悬架结构需要巨大的安装空间

   众所周知,50:50的前后完美轴荷一直是以操控著称的宝马汽车不惜一切所坚持的。而整车最具重量的发动机和变速器总成的布置无疑是左右前后轴荷配比的关键因素。纵置发动机可以让变速器的位置尽量向后伸,使动力总成的重心位于前桥之后,而横置发动机却难以做到这一点。轴荷分配不合理的横置发动机轿车甚至达到了前70%后30%,其性能可想而知。

   把一台V6发动机横着放进发动机舱里不算是多么困难的事情,很多车型都做到了,大众甚至把V6发动机放进了GOLF这么小的车子里。但是却少有几个生产商可以把V8横着放进发动机舱,V10、V12、W16就更不用说了。所以大排量的豪华车只能选择纵置发动机。

   如果你看到奔驰SLR或者SL、亦或者宝马Z4,你一定会被它修长的车头所吸引。庞大的发动机舱甚至占去了整车一半的长度,只需要这视觉的冲击,你就会被浮现在你脑海的澎湃动力所感染!这属于美学的东西,我不懂,只知道那确实很美,就像穿短裙的长腿美女!

大排量发动机庞大的身躯只能纵向布置在发动机舱里

修长的发动机舱看起来犹如穿短裙的长腿美女 魅力无边

   这样分析下来纵置发动机似乎是最好的布置方式了。其实不然,尤其是对于级别不够高的车型,比如奔驰C、宝马3、奥迪A4,它们狭窄的后排空间一直被国人看成是败笔,不过,那实在是为了整车性能做出的牺牲,不得已而为之。所以说奥迪A4、A6以及宝马5系加了个不伦不类的L之后无疑会让它本来优越的操控打了折扣,这与国人的用车取向有关,卖得好不能代表什么,希望奔驰E级不要因为这样原本错误的取向而弄出个奔驰EL来!

   那么横置发动机就一无是处了吗?其实不然,横置发动机当然也有它的优点。总结下来有两点:第一,前置前驱的最佳布置方案,这一点前面说过了,动力传递直接、传输效率高;第二,减小发动机舱、最大化的扩大驾乘空间;

   横置发动机占用的纵向空间小,可以极大限度缩短了发动机舱的纵向空间,换来的是宽敞的驾乘空间,尤其是前排乘客的腿部拓展的空间。这对于尺寸有限的紧凑型轿车来讲尤为重要,在操控性不佳而舒适性不错的日系车中表现得尤为突出。比如思域,只有的4.5米的长度,轴距却达到了2.7米,空间表现相当突出,这不得不说是横置发动机为它做出的贡献啊。

缩小发动机挤占的空间无疑相当于增大了驾乘空间

   当然,横置发动机的缺点要比纵置发动机的缺点突出,首当其冲的就是轴荷分布问题,前轴荷过大是个难以解决的的问题。不过在这方面大众做的很好,它的GOLF(狗夫)、JETTA(捷达也就是国内的速腾)以及PASSAT(国内的迈腾)虽然也是前横置发动机,但轴荷分布也做到了前58%后42%的水平,实属难得。

   另外,由于横置发动机变速器安装位置过于偏向一侧的原因,其驱动轴是一长一短的,当巨大的驱动力作用在不等长的传动轴上时,会使车两个前轮有转速差,从而导致急加速时车头有左右摆动现象,这一点在大排量前置前驱车型上尤为明显,比如一直坚持横置前驱的VOLVO S80。

   最后,总结下来就是这样的:不同的车型需要采用不同的布置方式,纵置发动机最适合的后驱以及四驱车型,能够满足复杂的悬架结构以及体积庞大的大排量发动机的布置要求,属于高级别的车型的布置手法。横置发动机适合小排量、低级别的前驱车型,能够提高前机舱利用率,最大化的增加驾乘空间。


摘自:白蓝格的新浪博客 http://blog.sina.com.cn/hexiubiao
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