发动机纵横发展的历史纠结.docVIP

发动机常被人们称作汽车的心脏，其一丝一毫的变化都将牵一发而动全身般的影响着车辆各个部件的调校、设计。即使仅仅发动机功率、扭矩有所变化，与之匹配的变速箱也需从新调校。对于心脏来说，哪怕是一点设计的错误都会致命，更何况是心脏的摆放方向。 从某种程度上来讲，发动机横置纵置这个问题很简单，只不过是一种发动机的布局而已。这个话题就如同有人问你，为什么不能在奥迪Q3的发动舱里塞下一台LC200的1GR发动机一样简单。但是这个争论了接近一个世纪的话题真的如此简单么？仔细研究，奥迪Q3之所以安装不了1GR发动机，第一：因为车架不允许，发动机舱塞不下。第二：变速箱不匹配，第三：四驱结构不允许，第四：车身重量分配不合理，以及其他种种问题。毫无疑问，一个发动机布置方式的改变将引发整个底盘的变革。可以说发动机的布置方式将会直接影响着车辆各个方面。今天就让我们扒一扒历史，掀开车身看本质，看看这个小小区别究竟有什么样的大不同。揭开传奇巨幕 卡尔本茨先生和他的首台纵置发动机汽车 发动机作为汽车诞生之日起就存在的产物，其历史也一定要从那时说起。众所周知世界公认的第一辆汽车是德国人卡尔本茨和戈特利布戴姆乐在1886年设计制造的一台三轮汽车。自然而然的，该车的发动机布置方式也成为了我们讨论的重点。 正所谓不是人物开创了时代，而是时代造就了个人。卡尔本茨选择将纵置发动机带到历史的舞台上，多少有些被时代胁迫的味道。在所有车轮都放在马车上的时代，无论是之前的蒸汽机车还是卡尔本茨的奔驰1号，都毫无例外的选择了马车作为车辆设计的原型。另外那时的车身设计人才十分缺乏，人们几乎对此没有认识，所以选择马车车身也就成为了必然的选择。 由于之前蒸汽锅炉的自身性质。人们想要获得更大驱动力就需要更大的蒸汽锅炉，更大的蒸汽锅炉导致其质量成倍增加。可是当时人们所掌握的技术，并不足以使前轮完美的担当转向轮和驱动轮的使命。过大的自重也是车辆转向和刹车失控的罪魁祸首。所以在这样的恶性循环下，那个时期人们渐渐地选择将发动机后置，并且后轮驱动，前轮仅仅充当转向轮的角色。 卡尔本茨老爷子在设计之初时，能供其选择的发动机确实屈指可数。由于特殊的时代背景，那个年代内燃机车常常被认为是”无用“的怪物。一方面当时围绕”马车“的种种利益群体，对于内燃机车这个新生物十分恐慌，生怕其抢了自己目前因马车而获得的金钱、地位方面的特权。所以在政策上、舆论上对内燃机车进行抨击。另一方面是由于蒸汽机车之前造成的较差印象，导致社会上对内燃机车并不看好。那时的蒸汽机车由于锅炉的自重问题，使得车辆在无论在转向还是刹车时都变的十分困难。这样的情况也就造成了当时人们围观着、嘲笑着的看着一台台蒸汽机车失控撞毁的讽刺画面。 所以那时摆在卡尔本茨面前的，也就只有当时最为先进的奥托两冲程汽油发动机是最佳的选择。该发动机已经十分接近现代发动机的雏形。该车通过这台单杠两冲程发动机的785cc排量，0.89匹的马力，可以达到15Km/h的最快速度。按现如今对车辆的分类，世界上第一台车应属于后置后驱，纵置发动机车型。如果卡尔本茨的这台车被我们看做世界上第一台车的话，那么毫无疑问的，这也将是真正定义上的首台纵置发动机车型，纵置发动机也将早于横置发动机诞生在这个世界上。 话说回来，卡尔本茨老爷子在奔驰1号上使用纵置发动机，原因如下：第一，由于当时发动机技术的问题，使用曲柄连杆机构在运行时会产生强烈的震动。所以我们看到奔驰1号上拥有一个尺寸巨大的平衡飞轮，用以抵消震动和保持惯性。只不过那尺寸夸张的平衡飞轮，如果使用在横置发动机布局上，如何放置也将成为一个令人头疼的问题。第二：众所周知，在发动机动力传输的直接性上，纵置发动机布局将明显优于横置发动机布局。纵置发动机动力由输出轴直接传出，过程简便直接。尤其在那个传动技术十分局限的年代，更少的传动部件将带来的是更加简单、可靠的种种优点。第三：从力学角度来讲，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。在传输距离无法改变的情况下，纵置发动机布局力的方向仅需要改变一次，而横置发动机的布局力的方向需要2次。在那个发动机较为孱弱的年代，这点动力的损失也显得尤为重要。 总结：时代造人，也造就了卡尔本茨 奔驰1号上的纵置发动机布局。无论是马车车架结构、发动机的选择以及发动机位置、驱动方式等等，在种种设计上都受着时代背景的影响。纵置发动机布局也就在这样的影响下，先于横置发动机布局出现在了世人的面前。当然另一个时代的开始，要等到70年以后。这仅仅是个开始 亚力克依斯哥尼爵士和他的Mini横置发动机汽车世界首秀 时间一转眼已经到了20世纪中叶，那时的车辆从各个角度来说已与现如今的车辆相差无异，各种大马力肌肉车畅行在世界各个角落。人们在使用着和饮用水同价的石油的同时，却享受着汽车带给人们的舒适和便利。但是在1956年，当时苏伊士运河爆发战争之后，英国的绅士们突然发现，石油的价格短期内数倍的增长并且配额供给。石油摇身一变成为了它最初始的名字“黑金”。在石油危机笼罩下的英国，人们迫切的需要一种可以更加经济省油的车型。就是在这样的时代背景下，亚力克依斯哥尼爵士带着他设计的Mini横置发动机汽车将开启一个全新的时代。 由于实施燃油配额制度，英国平均每个车主根据自己爱车车身的大小，可获得6-10加仑的燃油。这样的燃油量很显然根本不够供给像6.4L这样的大排量车使用。所以那个时代，在英国路上出现许多类似于宝马Isetta这样的泡泡车。因其灵巧轻便，油耗出色而在那个时代大行其道。只不过在社会上存在一些人对于这样外形怪异的小车十分不感兴趣。这其中就包括当时英国汽车公司（British Motor Corporation，BMC）的老大Leonard Lord，他发誓要设计出一款漂亮且小巧的微型车来赶走这些讨厌的“泡泡车”。 1957年三月，这个项目得以实施，亚力克依斯哥尼爵士（Alec Issgonis）毫无疑问成为了最佳人选。之前曾经设计过多款微型车的Alec，其造车理念一直就是主张造小车。在接到任务后，Alec就明确是设计的初衷，他将设计出一款经济、人人都买得起，且能够搭载四个人的汽车。在这个过程中，也发生了许多有意思的插曲。 想要把一辆车造小，可并不如想象中的那么容易。Alec叫来四个人坐在椅子上，之后调节座椅之间的距离。当所有人都认为距离不能再小的时候，这就是车内空间大小。最后Alec打造的第一辆Mini汽车，长度3030mm、宽度1410mm、高度1350mm、轴距2030mm，将车内空间的80%都留给乘客，并且将所有的车辆组件都安装在剩余空间内。在既不能减少车辆动力部件，又必须保证车内四人的乘坐空间的情况下，只能尽量的压缩动力部件占用的空间，最大程度上利用车内空间这一条道路可行了。由于纵置发动机以及其变速箱的固有问题，使得这一套动力体系就根本上就无法满足Mini的初衷，所以Mini急需一套全新的动力系统布置方式。 所以横置发动机布局应运而生。首先从空间角度来讲，若要把一台四缸发动机纵置在发动机舱内，对于已经捉襟见肘的内车空间来讲，是十分困难的。这不仅要增加车头长度，与之匹配的变速箱也将侵蚀驾驶员的腿部空间。所以Alec选择将发动机横置过来，以节约车身长度和车内空间。然而，这一举动之后，问题也随之而来。由于原定的车身宽度不够，摆在Alec面前的只有两条路可选。要不选择一台两缸发动机，要不将变速箱扔到发动机的下面，很显然Alec选择了后者。 其次从动力传输的角度来说，在发动机这样的情况下，无论是出于什么样的初衷都将不会选择后轮驱动。传动轴会侵占车内空间，而横置发动机传动到后轴之上，驱动力方向变化两次，这也将大大降低传动效率。而由于这台Mini的发动机直接坐在前轴之上，变速箱的输出轴、输入轴、曲轴的位置都将位于平行位置，且结构十分紧凑，无论从力的传输距离还是力的方向变化次数来说，该传动系统的传递效率的是十分的高的。 Alec设计的首款Mini车型可以说创造了当时的几个先例。横置发动机的布局模式，变速箱位于发动机下方，前置前驱等等结构的设计，依旧延续至今。Mini车型时至今日依旧固守着横置发动机这样的布局方式。从历史的角度看来，Mini的诞生无疑是成功的，首先其成功的将宝马Isetta这样的泡泡车送出了历史的舞台。在几乎相差无几的油耗表现和经济性上，更为精致并且能坐四个人的Mini将更加受到人群的喜爱。 总结：亚力克依斯哥尼（Alec Issgonis）在空间以及油耗等需求的推动下，成功将横置发动机布局带到这个世界上。事实证明了，这样的设计获得了当时社会上人们的认可。而横置发动机布局的优势也依旧延续到了今天，人们喜爱着其带来的优良的空间、良好油耗的表现以及较为低廉的制造成本。分庭抗礼 各执一词的横、纵置发动机的今日之景 时至今日，纵置发动机布局和横置发动机布局并没有因为谁的出现、谁的没落而出现一边倒的情况。各自都在其自己的受用市场上有着良好的表现。横置发动机布局依旧活跃在前置前驱的中小型车辆市场上。这类车辆以其较低的制造成本，良好的燃油经济性和对车内空间良好的利用率等等优点，成为了市场上主流家用车型的青睐。目前市面上占有率最高的