水平对置发动机只有「操控优势」

名词解释：

• H型水平对置发动机只活塞平均分布在曲轴两侧，活塞在准平面上左右对称有活动的内燃机。

这种发动机的特点比直列发动机短，比V型发动机矮（扁平）；并且能将曲轴为中心布局在车身的中心线上，那么活塞在往复对称运行时产生的相互作用力就能被抵消。这样的设计当然可以让车身的整体重心降低，减少内燃机运行时产生的振动和噪音，以此提升车辆的操控水平。

还有一个重要的优势则是稳定的运行状态可以让发动机以更高的转速运转，不过实际上却很难做到。

图1：H型发动机的结构特点

图2：动态运行特点演示

核心缺点·磨损

活塞水平的“放置”于气缸内部，活塞则必然会受到重力的作用；在运行中就难免出现气缸壁上下位置的磨损的不一致，或者说活塞的间隙会以更快的速度扩大。

而活塞间隙的扩大必然会造成烧机油的问题，因为内燃机运行时会产生非常多的热能，被加热的不仅有机体和防冻冷却液，机油也会因此而升温；随即产生的机油蒸汽会造成曲轴箱压力的升高，如果活塞间隙是正常标准则能够起到合格的密封效果。但因严重磨损造成活塞间隙扩大的话，机油蒸汽则会窜入燃烧室而造成烧机油的问题了。

综上所述，水平对置发动机确实能够通过重心的降低和中心线的对齐以提升操控，然而因磨损烧机油的问题过于严重，以至于量产汽车极少有车辆使用这种机型。想要解决磨损的问题只有等待材料学的突破，其实转子内燃机也是因磨损严重而无法普及；但期望于材料方面的突破又不太现实，在寻找到突破口之前、燃油汽车必然会被淘汰了。

至于重心与操控的关系可以参考下图，简而言之就是“杠杆原理”。

从重心到底盘的垂直高度可理解为杠杆原理的“力臂”，从底盘到悬架再到地面的高度等于“阻力臂”；在阻力臂不变的前提下力臂越长则撬动物体的难度就会越低，或者说以相同的力撬动车身则会有更大程度的侧倾。

所以降低车身重心是高性能汽车的研发方向，于是才会有了像使用H型发动机的保时捷品牌的跑车；但是这个品牌的跑车烧机油的问题非常严重，有些车辆落地不到一万公里就已经开始。但好在保时捷在“超跑阵营”中的消费门槛几乎是最低的，有了这个优势也就能被接受了，那么斯巴鲁的汽车水平如何呢？

适配车型·跑车

曾经使用H型发动机的品牌并不少，知名品牌法拉利也用过；但随着V/L型发动机的技术逐渐提升，以及底盘研发技术的增长，很多超跑也都不再使用这种机型了。目前只有保时捷和说白了还在使用，但是斯巴鲁的评价是远不如保时捷的，这是为什么呢？

原因在于保时捷给跑车用H型发动机，可是SUV却不用这种机型了；也就是说保时捷明白水平对置发动机的缺点，说白了也就是只有价格相对低廉的跑车才适合用。然而斯巴鲁却给普通轿车和SUV用这种发动机，结果则是因严重烧机油再加上系列造假记录而被广泛认定为垃圾品牌，不过最重要的还是动力过差了。

参考斯巴鲁森林人，其2021款装备的是2.0L-H型，动力水平如下。

• 最大功率113kw
• 最大扭矩196N·m

这是个什么标准呢？普遍认为最差的1.0T·L3（直列三缸机），目前最高水平为≥100kw/200N·m；也就是说排量不算很小的森林人，动力连三缸1.0T都不如——并非所有H型发动机都代表有高性能，决定内燃机性能强弱的参考是「TURBO＋排量」。

涡轮增压技术是提升扭矩的基础，增压器通过超高转速涡轮将空气压缩变小，体积变小分子数量则增多，增多后的高氧浓度空气可以有效提升发动机的燃烧效率。

知识点：热车时的内燃机也远远做不到让燃油充分燃烧，因为做功的时间实在太短；所以只要提高燃烧效率（速度）则能够以等量的燃油转化出更多的热能，也就是提升了发动机的扭矩。2.0L自然吸气发动机吸入的空气氧浓度太低，0米海拔直晒20.94%，海拔越高浓度越低，于是最大扭矩普遍只有200N·m左右。

而涡轮增压发动机以高氧浓度的空气提升了燃烧效率，同样的油耗可以转化出多一倍的热能；扭矩最高已经超过了400N·m，功率也随之增长到200kw。

由此可见H/L/V等气缸排列方式并不是影响动力的核心因素，高效率的增压器与区分排气歧管的双增压器才是核心；保时捷以优秀的增压器实现了高性能，所以即使有些缺点也能综合价格来弥补。

斯巴鲁则是既没有高性能又烧机油，同时车辆价格虚高的品牌，至此也就只剩下了H型的保时捷还可以考虑了；普通的中低端代步汽车选择直列四缸就好，这些特殊且非常冷门的选项还是不要考虑的好。

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编辑：天和Auto-汽车科学岛

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水平对置发动机性能与能效有什么优势？

水平对置发动机并不太神秘，实际上最早很多车企都采用过，之所以现在其他车企都不采用水平对置发动机，只有斯巴鲁和保时捷采用，主要还是因为成本。

相对而言，水平对置发动机并不完美，由于形状的原因，导致装配和设计比较复杂，下面先和大家分享一下水平对置发动机的缺点：

• 1、成本高：

由于其汽缸左右两侧对称，因此就需要使用两根凸轮轴，此外，正时配气结构也比较复杂，这无形中就增加了发动机的生产成本。

• 2、润滑系统设计复杂：

水平对置发动机由于汽缸水平放置，无法像传统的直列发动机那样，利用重力润滑，因此，只能采用强制喷溅润滑，这对于发动机的润滑系统设计来说，也相对更加复杂。

• 3、维修相对麻烦

由于水平对置发动机的气缸是两两对放，发动机横向宽度比较大，而火花塞放在发动机的两侧，这就对发动机更换火花塞等简单的操作，有比较大的影响，通常对于直列发动机和V型发动机很简单的操作，在水平对置发动机上，就需要专用工具去进行。

• 1、减少发动机曲轴配重，惯性更小，功率损失小

传统的直列发动机和V型发动机为了实现平稳运转，必须对曲轴安装比较重的配重，这些配重相对比较大，发动机功率损失比较大。而水平对置发动机汽缸水平180对称放置，两两对称放置可以减少曲轴配重，发动机转速攀升比较快，功率损失更小。

• 2、先天平衡结构，省去发动机平衡轴，减少功率损失

普通的直列和V型发动机都需要安装平衡轴去减少一阶振动，不仅仅增加发动机设计的复杂度，而且还会增加油耗。而水平对置发动机的先天对称设计，可以省去平衡轴，这样可以减少功率损失。

• 3、怠速转速低，怠速油耗更低

为了维持发动机不熄火，传统的发动机怠速转速通常需要700-800转/分，而水平对峙发动机的怠速转速通常只有580~650转，较低的发动机转速带来直接的后果就是怠速油耗的降低。

• 4、汽缸水平对置，左右对称布局抵消振动，运转平顺，轴向振动小

发动机气缸水平对置后，在运转过程中，左右气缸可以互相抵消振动，发动机所产生的振动直接传递到副车架上，可以很容易被吸收，传到到车架上的振动非常小。

• 5、发动机扁平放置，先天低重心，稳定性好

发动机处于扁平形状，重心低，而且发动机可以安装在副车架上，这就比一般的直列或V型发动机可以获得更低的重心，而普通的直链或V型发动机是无法安装在副车架上的。更低的重心可以。增加汽车稳定性，特别是在汽车高速过弯的时候，可以增加过弯极限。

• 6、水平对置发动机碰撞时发动机下沉更有利，避免侵占驾驶室

水平对置发动机先天的长方形状，固定到副车架以后，一旦汽车发生碰撞，发动机下沉时可以获得更好的效果，从而避免发动机侵占驾驶室提升碰撞被动安全。