直列式引擎
直列式引擎为目前市面上一般乘用车最常见及传统的引擎配置,顾名思义直列式就代表引擎的所有汽缸均排列在同一平面上,引擎代号大多以L或是I呈现,其中又分为直式及横式两种(视汽缸的排列为纵置或横置),但无论纵置或横置引擎,它们的优点都是引擎本体体积较小,成本也较低,因此非常适合小排气量的小车,以及一般乘用代步车使用,也是目前四缸汽油车型最常见的引擎型式,但这里我们将专门讨论直式引擎
直列式引擎常搭载在后驱或四驱的车型,可以减少动力损耗。
直列式引擎最大的特点就是常出现在后轮驱动及四轮驱动的车型上(尤其是BMW特别爱用),原因在于直列引擎的曲轴和车辆传动轴平行,可以减少一次的传动方向转换,不仅可以降低动力的损耗,同时也可以降低成本。不过直式引擎也不是完全没有缺点,在汽缸保持在同一直线的情形下,受限于车体引擎室大小,可以对应的汽缸数不如V型及水平对卧等引擎来得多,而且引擎本身的功率较低,且引擎震动也会较大。
直列式引擎最大的问题在于,引擎本身并不是一种平衡结构,虽然在小排气量的的情况下影响不大,但是会随着排气量的加大,以及汽缸数量的增压,导致震动感受愈为强烈。因此当排气量较大的时候(超过2.0升以上),大部分的车厂都会替直列式引擎安装平衡轴,甚至用到两只平衡轴来减少震动,这种引擎本身不够水平的震动感,在三缸、五缸这些汽缸数不对称的引擎上面会更为明显,也是目前积极开发三缸车型车厂努力解决的问题之一。
Audi RS3式直列式5缸引擎的爱好者,性能也是非常强劲。
二、横列式引擎
诚如上述所言,横式(横置)引擎是直列式引擎的延伸品种,同时也是目前最常见的引擎规格,我们熟知的Toyota Altis(几乎品牌全车系)、Ford Focus、Nissan Sentra等车型都是采用横式引擎配置,原因其实很简单,就是因为横式引擎的曲轴、变速箱输入轴等都是平行的,非常适合搭载于前轮驱动的车款上面,由于动力传输的距离较短、方向一致,所以动力的损耗相对较低,不需要太大的排气量及汽缸数便可达到一定的马力性能,效率较高。另外还有一个优势,就是横置引擎的体积不会太大,同时大多搭载于前驱车型,可以创造出相当大的车室空间,对于强调舒适性与车内空间的一般代步车型而言,确实非常具有吸引力。
而横式引擎最大的优点,同时也是最重要的一点,便是制造成本相对低廉,由于汽缸呈水平直线排列,因此车厂在打造引擎时只需要制作一个汽缸本体、汽门上座、凸轮轴等主要部件,便可完成一部引擎,在制造的成本可以压低,同时却能提升良率,后勤的保修更加简单便利。
但除此之外,横置引擎的缺点则和直式引擎同样有着震动较大的劣势,还有传动轴左右不等长的配置,会造成两个前轮(传动轮)有着不同的转速差,性能较好的车型就非常有可能发生扭力转向的情形,安全性与操控性上都不如V型和水平对卧引擎来得出色。
三、水平对卧引擎
水平对卧引擎在车界算是个特立独行的存在,主要原因是因为目前全世界也只有两间车厂使用这样的引擎,分别是日本的Subaru和德国的Porsche,两者也都诉求优异的操控性及性能,水平对卧引擎的最大优点便在于此。水平对卧引擎将汽缸分为左右两边,并采用和地面水平的方式摆放,同时尽可能地贴近地面,让引擎的重心降低,可以降低因为操驾时引擎所产生的左右晃动,进一步强化车辆的操控性。另一个重点就是水平对卧引擎在运作时,左右两侧的汽缸活塞是采水平作动,一来可以互相抵消两侧的晃动,引擎也不会有额外的上下震动,在舒适性上也有一定的帮助。
水平对卧引擎的优点非常突出,但相对的劣势也不少,其中最令人诟病的便是制造及维修成本。由于引擎的本体为左右各一的配置,因此无论汽缸本体、上座、凸轮轴等都要双倍,不仅耗时费工,成本也提升许多,再加上引擎室内除了引擎本体外并非对称式的结构,因此引擎脚与周边配件的安装锁点也不尽相同,组成零件也不一样,所以在维修上也更为不便。另外由于水平对卧引擎本体呈现扁平状,因此在冷却系统、机油润滑等方面都需要特别设计,效果也不如一般的直式引擎出色。
四、V型引擎
目前市面上常见的V型引擎车款,几乎都是大排气量或是性能车种居多,主要的原因就是因为它运转顺畅、可容纳的汽缸数更多的原故。V型引擎的构想源自于之前所提的水平对卧引擎,并将汽缸夹角角度为180度的汽缸,改为60、90、120度夹角,依复数的汽缸分成两部份配置于曲轴的左右两边,将汽缸分成两边呈V型可缩短因汽缸的增加而增加引擎的长度,最主要的区分方式是依照汽缸数量的多寡,角度愈大的引擎汽缸数量也愈多,以此类推。
V型引擎的优点便在于平衡性,稳定性介于直列式与水平对卧引擎之间,汽缸运作时的左右晃动可以相互抵消,但仍然会有活塞上下作动的震动,同时可有效减少引擎的体积,增加车室空间,不论是前轮驱动或后轮驱动的汽车都可适用,且汽缸数量甚至可达12缸。此外V型引擎的供油系统较直列式引擎来得更为细腻直接,因此强劲的动力输出便是其最大的特色,同时V型引擎特有的引擎声浪,绝非直式引擎或水平对卧引擎可以相比,也是大多数热血车迷追求的天籁。但相对的V型引擎由于内部零件多,除了需要使用两个汽缸头外,重量重、成本也较高(引擎本体及汽缸数较多)、容积效率较低,因此经济型车款上较不常见到V型引擎的配置。
五、W型引擎
W型引擎又可以视为V型引擎的延伸品种,简单说就是将两个V型引擎并排列成为一个W字母型的引擎设计,两个V型夹角角度仅有15度,可以最大幅度的利用空间,在最小的容积内摆放最多的汽缸数,达到减少引擎体积、重量,同时提供更大的动力输出。目前市面上可以看到的W型引擎,其实是由VW所发表,改善了直列式引擎先天上的限制,W型引擎所省下来引擎室空间,也让设计师可以在车辆上进行更多安全性、舒适性的设计。
简单来说V型引擎的优点是能够尽用引擎室空间,令到引擎体积、重量减少,同时提供更多气缸运作,在拥有绵密充沛的输出时为车辆提供更大的马力,因此就连Bentley和Bugatti等豪华超跑车厂都使用了W型的引擎。但就和水平对卧引擎等较稀少的规格一样,W型引擎的缺点同样就是成本太过昂贵,只会在豪华车款或是顶级超跑中才会看见,后续的维修保养也相当不易,但仍然是众多车迷心中的引擎首选。
六、OHV/OHC
引擎内的凸轮轴是负责控制进、排气阀门的开关,可以说是引擎动力传输至关重要的一环,其中又可以依照凸轮轴的所在位置,分为OHV、OHC两种规格。OHV就是「Over Head Valve」的缩写,也就是说气门在气缸头的结构引擎,而凸轮轴则位于气缸体上,此种设计的引擎大约都采一汽缸二气门,两个气门分别负责进气与排气,藉由推杆摆动达到启闭气门的效果,但因为机件多,反覆动作过程较大,损失的动力较大,通常不利于高转速引擎。
OHC的缩写则是「Over Head Camshaft」,直接将凸轮轴安装于气缸头上,经由皮带或链条带动,来达到启闭气门的功能,OHC规格是目前汽车引擎的主流,省略了很多繁杂之机件,不仅可以提高汽缸的工作效率,同时也降低了制造及维修成本。由于科技的进步,大多数汽缸的气门也由原先的两个变成四个,如此众多的气门单靠一支凸轮轴控制,会造成凸轮轴负荷过大,因而衍生出DOHC双凸轮轴的版本,使用两根凸轮轴分别控制进、排气气门,可以降低负荷并且减少磨擦受力,对引擎输出及耐用度来说都更为优异,但SOHC单凸轮轴的引擎仍然有在生产,因此我们在汽车的规格表中可以看到引擎的形式大多分为SOHC、DOHC两种。
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