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为何叫水平对置发动机 , 结构特点是什么?
水平对置的缺点是什么?
仰望U7增程如何避免这些缺点?
水平对置发动机的结构与特点
水平对置 , 顾名思义 , 就是将气缸像拳击手的双拳一样左右对称地摆放在曲轴两侧 , 英文名直接叫拳击手发动机--Boxer Engine 。 不同于直列或V型发动机 , 水平对置的活塞是对向运动的 , 当左侧活塞向外运动时 , 右侧活塞向内运动 , 两者的惯性力相互抵消 。
这种设计带来三个核心特点 , 首先就是天生的机械平衡 , 直列或V型发动机在运行时会产生一阶和二阶惯性力 , 需要额外的平衡轴去抵消震动 。 而水平对置因为活塞对称运动 , 天生消除了这两种惯性力源 , 发动机在怠速、启停甚至高转速运行时 , 震动更小、噪音更低 。 这也是保时捷911加速时丝滑线性的原因 。
第二个特点就是重心更低 , 操控更稳 , 水平对置的高度仅为直列气缸的一半 , 可以理解为让发动机“躺下来” , 这让整车的重心降低 , 低重心意味着弯道更稳定 。 第三个就是空间释放 , 由于发动机躺着 , 车头线条可以更加扁平 , 有助于空气动力学设计 , 同时释放出更多的纵向布置空间 。 这种结构在跑车时代被用来降低风阻 , 如今在电动车时代 , 它为电机、逆变器等腾出了宝贵空间 。
水平对置的缺陷与工程难题
然而 , 任何机械设计都不可能完美 。 水平对置发动机的独特布局 , 也带来了工程师必须正视的挑战 。 首先就是结构复杂、成本高 , 对称布置意味着需要两套气缸盖、两套正时机构和两套凸轮轴 。 零件数量几乎是直列机的两倍 , 制造精度和装配要求更高 。 所以这类发动机只在保时捷、斯巴鲁等品牌中使用 , 其生产成本和维护成本远高于普通结构 。
同时存在润滑与磨损问题 , 活塞水平运动 , 重力让机油更容易沉积在下侧气缸中 , 上侧润滑不足 , 导致气缸磨损不均 。 时间一久 , 容易出现“烧机油”或活塞环卡滞问题 。 对于高负荷、高温下的发动机 , 这个问题尤为严峻 。
当然空间也是鱼与熊掌不可兼得 , 虽然高度低 , 但横向宽度增加 , 侵占了悬架布局空间 。 为了兼容 , 车辆往往只能采用紧凑的麦弗逊结构 , 操控上受限于几何布置 , 比如丰田86和斯巴鲁BRZ , 这类小跑车也是传统的麦弗逊结构 。
在后期的使用中 , 水平对置发动机的成本更高 , 由于压缩比较高 , 对燃油辛烷值要求严格 , 像保时捷911建议加98号 。 再加上气缸数量多、进排气复杂 , 保养与维修难度高于普通直列四缸机 。
仰望U7如何解决这些难题?
在纯电为主、发动机退居二线的时代 , 比亚迪仰望U7重新激活了水平对置架构 , 但不再驱动车轮 , 而是专心做一件事--高效发电 , 传统水平对置的短板之一是低速扭矩不足 , 而增程系统只需发动机在特定高效转速区间工作 , 不再承担全速域驱动任务 。
仰望U7的2.0T水平对置发动机功率180kW , 峰扭380Nm , 工作转速稳定在5000rpm附近 , 专为发电机匹配优化 , 得到95%的发电效率 , 持续输出电能 , 为四电机系统提供稳定能量 。 换句话说 , U7不再需要像保时捷911那样频繁拉高转速去爆发动力 。
空间方面 , U7是一款尺寸庞大的轿车 , 横向宽度近2米(1998mm) , 所以不会侵占悬挂的空间 , U7前悬挂为双叉臂结构 , 纵向方面 , 为了进一步压缩发动机高度 , U7采用了赛车常用的干式油底壳设计和五联机油泵系统 , 没有传统油底壳 , U7增程器对比U8体积缩小近一半 , 释放了座舱空间和电机布置空间 , 同时高速过弯油液也不会出现润滑不足的现象 。
【仰望U7水平对置发动机技术解析,优缺点鲜明,活塞就像拳击手】
为了解决传统水平对置偏磨问题 , U7的活塞裙部采用了耐磨涂层与大环形回油通道设计 , 确保机油均匀分布、避免烧结卡环 。
除了解决工程缺点 , 仰望U7还放大了水平对置的静谧度优点 , 比如传统发动机启停频繁 , 让增程车有明显的噪音 。 U7采用六点式悬置系统 , 比传统的四点和五点更稳定 , 还有电磁阀式半主动控制 , 根据发动机状态自动调节刚度与阻尼 , 即使在馈电状态高速运行 , 车内几乎也察觉不到发动机的介入 。
选车侦探观点:仰望U7的水平对置增程发动机 , 一方面解决了大部分水平对置天然的缺陷 , 一方面放大了水平对置的优点 , 比如体积更小 , 重心更低 , 振动更少 , 同时借助增程系统的单一发电工况 , 规避了传统水平对置结构复杂、低速效率差、维护难等问题 。 大家觉得这类发动机靠谱吗?欢迎讨论 。
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