汽車發(fā)動機橫向布置與縱向布置對比

田雪，曾慶東，王天利，李艾靜,曹煜林

（遼寧工業(yè)大學汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

汽車發(fā)動機橫向布置與縱向布置對比

田雪，曾慶東，王天利，李艾靜,曹煜林

（遼寧工業(yè)大學汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

發(fā)動機可以說是汽車上最重要的部分，而它的布置形式對于汽車的性能具有重大影響。文章重點研究前置發(fā)動機布置方式中橫置與縱置的區(qū)別以及其優(yōu)缺點。

發(fā)動機；布置方式；橫向；縱向

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.023

CLC NO.:U464.9 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-67-02

前言

發(fā)動機的布置可分為前置，中置和后置三種布置形式，目前市面上絕大多數(shù)常見的家用轎車都是采用的是前置發(fā)動機，而中置和后置發(fā)動機只應用在極少數(shù)的性能跑車或特種車輛中。本論文重點研究使用范圍最廣的前置發(fā)動機，在前置發(fā)動機中，根據(jù)發(fā)動機布置方向的不同，還可以分為縱置和橫置兩種方式。一般緊湊級車和中級車采用的都是橫置發(fā)動機，而大多數(shù)的性能車和大型豪華轎車采用的是縱置發(fā)動機。

1、前橫置及縱置式發(fā)動機布置方式分析

所謂前橫置發(fā)動布置方式是指：前置發(fā)動機，即發(fā)動機位車前輪軸之前且發(fā)動機的曲軸、變速器的輸入輸出軸以及車橋都是平行的。它簡化了車子變速器與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)，特別是對于占絕對主流的前輪驅(qū)動車型而言，發(fā)動機將動力直接輸送到前輪上，省略了長長的傳動軸，不但減少了功率傳遞損耗，也大大降低了動力傳動機構(gòu)的復雜性和故障率。其結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 前置前驅(qū)橫向布置形式

所謂縱置發(fā)動機是指：發(fā)動機的曲軸、變速器的輸入輸出軸以及車橋都是垂直的。而前縱置發(fā)動機又可分為前輪驅(qū)動和后輪驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，其布置形式如圖2、圖3。

圖2 前置前驅(qū)縱向布置形式

圖3 前置后驅(qū)縱向布置形式

2、發(fā)動機橫置與縱置優(yōu)缺點

由于采用的發(fā)動機布置形式不同，會造車汽車結(jié)構(gòu)的改變，隨之而來的是汽車傳動效率、駕駛員車座空間、汽車操控性能及舒適性方面的改變。

2.1 橫置發(fā)動機優(yōu)缺點

優(yōu)點：橫置發(fā)動機的曲軸、變速器的輸入輸出軸以及車橋都是平行的，所以如果是前驅(qū)車的話，最適合的就是前橫置發(fā)動機，動力傳輸距離短，方向一致，因此傳動效率較高。

另一方面，由于橫置發(fā)動機占用的縱向空間小，可以極大限度縮短了發(fā)動機艙的縱向空間，換來的是寬敞的駕乘空間，尤其是前排乘客的腿部拓展的空間。這對于尺寸有限的緊湊型轎車來講尤為重要。

缺點：前后重量分布不平衡的問題則橫置發(fā)動機的最大缺陷，由于橫置發(fā)動機發(fā)動機曲軸變速箱輸入軸平行連接在一起的，使其可以布置在發(fā)動機前軸之前，但是這些重量最重的汽車部件全部集中在車頭前方就使得前軸負荷過大，從而容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的情況，而頭重腳輕的前后軸配重也會在高速過彎時使車尾的后輪缺乏重壓，某些軸荷分配不合理的橫置發(fā)動機轎車甚至達到了前70%后30%，其性能可想而知。

另一方面，由于橫置發(fā)動機變速器安裝位置過于偏向一側(cè)的原因，其驅(qū)動軸是一長一短的，當巨大的驅(qū)動力作用在不等長的傳動軸上時，會使車兩個前輪有轉(zhuǎn)速差，從而導致急加速時車頭有左右擺動現(xiàn)象，也就是我們常說的扭力轉(zhuǎn)向，這一點在大排量前置前驅(qū)車型上尤為明顯。

代表車型：大眾邁騰、豐田凱美瑞、奧迪A3、奔馳B級等。

2.2 縱置發(fā)動機優(yōu)缺點

優(yōu)點： 一般來說后驅(qū)車都采用了縱置發(fā)動機，因為動力要傳遞到后橋上，在傳動距離無法縮短的情況下，就要盡可能減少動力的方向轉(zhuǎn)換。如果采用橫置的話，因為曲軸和傳動軸的方向垂直，所以先要轉(zhuǎn)換一次方向，以通過傳動軸傳輸動力，但是傳動軸的方向和后橋的方向也是垂直的，所以在后橋需要再將旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換過來，這無疑降低了傳動系統(tǒng)的效率。而使用縱置發(fā)動機就可以使得曲軸與傳動軸平行，減少了一次傳動方向的轉(zhuǎn)換，無疑是降低了能量的損失。

另一方面縱置發(fā)動機可以讓變速器的位置盡量向后伸，使動力總成的重心位于前橋之后，這樣可以讓車身前后重量更加平均。

缺點：由于縱置致使發(fā)動機占用發(fā)動機艙較長的空間，導致駕乘空間有所損失。

代表車型：豐田銳志、寶馬3系、奔馳C級、法拉利599等。

因此，從以上對發(fā)動機橫置與縱置優(yōu)缺點的對比，人們可以根據(jù)自身對汽車性能的要求來滿足自身的需要，從而購買適合自己的車型。

3、結(jié)論

一般的家用轎車由于考慮的更多是空間實用性和燃油經(jīng)濟性，所以大多汽車廠家采用了傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單且節(jié)省空間的前橫置發(fā)動機前輪驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。而對于需要平衡性能和實用性的高檔和豪華轎車而言，則會普遍使用縱置發(fā)動機后輪驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，歸根結(jié)底，發(fā)動機的布置都是為了滿足車輛的性能需求。

[1] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012:162.

[2] 喻凡,林逸.汽車系統(tǒng)動力學[M].北京:機械工業(yè)出版社，2005:152-160 .

[3] 毛恩榮,張紅.車輛人機工程學[M].北京:北京.理工大學出版社，2007:146-159

[4] 曾東建 .汽車制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013:272-284.

The study on the vertical andhorizontal layout arrangement of the engine

Tian Xue, Zeng Qingdong, Wang Tianli, Li Aijing, Cao Yulin
( Auto&Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001 )

The engine can be said to be the most important part of the car，and Itsarrangement has a significant impact for the performance of the car. For the Ordinary car, the arrangement of the engine can be Divided into three categories:Engine is decorated in the front, In the middle and in the back. On the market at present ,most of the models are using engine which are putted in the front of the car.This thesis focuses on the distinction betweenHorizontal arrangement and Vertical arrangement. Keywords:engine; arrangement; Horizontal; Vertical

U464.9

A

1671-7988(2016)01-67-02

田雪，就讀于遼寧工業(yè)大學汽車與交通工程學院。