同是水平对置发动机,保时捷和斯巴鲁有什么不同?

提到水平对置发动机,大部分汽车爱好者会一瞬间想到斯巴鲁和保时捷,但其实在发动机早期发展过程中,有很多车企都曾使用过水平对置发动机,如阿尔法·罗密欧、雪铁龙、法拉利、雪佛兰、宝马、蓝旗亚等,只不过后来都放弃了,只剩下保时捷和斯巴鲁在继续坚持使用。

同是水平对置发动机,保时捷和斯巴鲁有什么不同?-有驾
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水平对置发动机因其独特的布局方式闻名于车坛,它将气缸总数两等分,以曲轴为中心呈现180度在左右方向上运动。这样的布局会让发动机所产生的一阶和二阶振动相互抵消,带来更好的平顺性。另外,由于其低平的发动机身接近车辆底盘,所以它还会提高汽车的操控性和稳定性。

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有道是成也萧何败也萧何,水平对置的布局带来不少好处,但同样也存气缸偏磨、制造成本偏高等缺点,这就使得不少车企逐渐放弃该引擎,只剩下斯巴鲁和保时捷使用。那么,同样是水平对置发动机,二者又存在什么区别呢,它们又是否解决了气缸偏磨的问题?

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1896年,卡尔本茨申请新的发明专利,成为水平对置发动机的创始人,并在1897年开始生产。直到1948年,保时捷才根据甲壳虫打造出第一辆后置后驱+水平对置发动机的汽车,而真正让保时捷911和水平对置发动机产生联系的时间则是在1963年。经过多年的发展,保时捷911已经数次换代,其所使用的水平对置发动机的性能也更加优异。

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保时捷水平对置引擎特点

干式油底壳

了解超跑的车友,一定对“干式油底壳”这个名词不陌生。从技术原理上讲,干式不同于传统的湿式油底壳将油液直接存放在发动机底部,而是把油液存储在一个独立的油箱中,并通过一个高效的泵送系统输送到发动机的关键部位。保时捷的水平对置发动机就采用了干式油底壳的设计,它可以有效减少油液在油底壳内的搅动,降低油泡的产生和油液的气化,从而在极端驾驶或剧烈驾驶条件下维持稳定的油压和润滑效果,减少缸壁偏磨的现象。但缺点也是明显的,那就是制造成本和维护成本都偏高。

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全流量可变机油泵

保时捷为了解决水平对置发动机天生的润滑问题,在机油泵的设计上也下了大功夫。比如采用了全流量可变机油泵,它不仅具有精确控制油流的能力,还能够根据发动机的运行条件调整机油流量,从而确保在不同的工作状态下均能提供最佳的润滑效果。除此之外,保时捷的水平对置发动机通常还配备多个机油泵,由曲轴或电力驱动,以此实现多点注油喷射,对发动机的多个关键位置同时注入润滑油,确保包括气缸壁、活塞和轴承在内的所有关键部件都能得到充分润滑。

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低张力活塞环+PTWA涂层

在保时捷水平对置发动机中,活塞环的设计和材料选择对于减少缸壁偏磨至关重要。选择低张力的活塞环,不仅能够提供密封、形成适当的油膜,还能有效减少发动机的直接金属接触和缸壁磨损。除此之外,保时捷水平对置发动机还采用了PTWA缸壁涂层技术,即将耐磨金属如镍基合金或钢制成的线材在喷涂过程中熔化,然后均匀地喷涂在缸壁上。通过精确控制喷涂过程,可以实现涂层厚度和质量的高度一致性,形成高强度表面,从而确保缸壁的耐磨性和耐久性。

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斯巴鲁水平对置引擎特点

湿式深油底壳

斯巴鲁的油底壳通常设计为深油底结构,这有助于在各种驾驶条件下,包括倾斜和急转弯时,保持机油泵的吸油口始终浸没在机油中。这种设计不仅能确保机油泵即使在极端驾驶条件下也能稳定供油,同时也能避免因机油供应不足而导致的发动机损伤和偏磨问题。另外,为了进一步保障机油供应的稳定性,斯巴鲁在油底壳内部还设计了特殊的隔板或挡板。这些挡板可以减少机油在油底壳内部的剧烈波动,特别是在车辆高速行驶或剧烈驾驶情况下。通过限制油液的移动,挡板有助于保持油泵吸油口的机油覆盖,从而保证连续稳定的润滑。

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特定油道+智能可变油泵设计

斯巴鲁针对水平对置发动机的每个缸体设计了专用的机油通道。这些通道不仅仅是呈直线形状,而是根据活塞和缸壁之间的相对运动轨迹进行规划,以确保机油能够在任何工作条件下均匀覆盖整个缸壁表面,特别是在活塞上下运动的极限位置。另外,可变油泵的设计可以根据发动机的运行状态(如转速和负载)来调整油压和流量。如在高负载或高速运行时增加油压,确保机油能够到达所有关键部件;而在低速或怠速时就降低油压,减少能量消耗。这种动态调整有助于水平对置发动机在各种工况下均保持最佳润滑,减少偏磨。

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活塞及缸壁涂层

在这方面,斯巴鲁和保时捷的设计手法有一定的相似性,都会通过金属涂层来减少发动机偏磨。比如斯巴鲁的活塞表面具有微小的凹槽和凸起,这样的设计有助于在活塞运动时捕获和保持更多的机油,从而在缸壁和活塞表面形成更加均匀且持久的油膜,降低了偏磨的风险。而在缸壁方面,斯巴鲁同样也进行了特殊的表面处理,使缸壁的表面更加坚固,借此提高其耐磨性、平滑度以及耐热性。

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总的来看,不论是保时捷还是斯巴鲁,它们为了减少水平对置发动机偏磨的问题,都会在润滑系统上进行创新和改进,这其中就重点包括油底壳的设计和油泵的使用。当然,解决水平对置发动机偏磨是一个系统的工程,除了润滑系统对其有影响外,像机油的散热冷却、热膨胀特性以及机油的选择与评估都会有所影响。

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