汽車種類規格完全解讀-引擎篇


直列式引擎

直列式引擎為目前市面上一般乘用車最常見及傳統的引擎配置,顧名思義直列式就代表引擎的所有汽缸均排列在同一平面上,引擎代號大多以L或是I呈現,其中又分為直式及橫式兩種(視汽缸的排列為縱置或橫置),但無論縱置或橫置引擎,它們的優點都是引擎本體體積較小,成本也較低,因此非常適合小排氣量的小車,以及一般乘用代步車使用,也是目前四缸汽油車型最常見的引擎型式(基本上市面上所有2.0升以下引擎都採直列式配置)。至於這兩種直列式引擎的缺點,大多是引擎運轉時不夠細膩,同時活塞震動的情況較大,對於舒適性的表現不如其他型式的引擎。

縱置引擎

縱置引擎最大的特點就是常出現在後輪驅動及四輪驅動的車型上(尤其是BMW特別愛用),原因在於縱置引擎的曲軸和車輛傳動軸平行,可以減少一次的傳動方向轉換,不僅可以降低動力的損耗,同時也可以降低成本。不過縱置引擎也不是完全沒有缺點,在汽缸保持在同一直線的情形下,受限於車體引擎室大小,可以對應的汽缸數不如V型及水平對臥等引擎來得多,而且引擎本身的功率較低。

BMW是縱置引擎的愛用者,從汽缸的垂直排列就可以看出端倪。

縱置引擎最大的問題在於,引擎本身並不是一種平衡結構,雖然在小排氣量的的情況下影響不大,但是會隨著排氣量的加大,以及汽缸數量的增壓,導致震動感受愈為強烈。因此當排氣量較大的時候(超過2.0升以上),大部分的車廠都會替直列式引擎安裝平衡軸,甚至用到兩隻平衡軸來減少震動,這種引擎本身不夠水平的震動感,在三缸、五缸這些汽缸數不對稱的引擎上面會更為明顯,也是目前積極開發三缸車型車廠努力解決的問題之一。

直列式引擎常搭載在後驅或四驅的車型,可以減少動力損耗。

橫置引擎是直列式引擎的延伸品種,同時也是目前最常見的引擎規格,我們熟知的Toyota Altis(幾乎品牌全車系)、Ford Focus、Nissan Sentra等車型都是採用橫式引擎配置,原因其實很簡單,就是因為橫式引擎的曲軸、變速箱輸入軸等都是平行的,非常適合搭載於前輪驅動的車款上面,由於動力傳輸的距離較短、方向一致,所以動力的損耗相對較低,不需要太大的排氣量及汽缸數便可達到一定的馬力性能,效率較高。另外還有一個優勢,就是橫置引擎的體積不會太大,同時大多搭載於前驅車型,可以創造出相當大的車室空間,對於強調舒適性與車內空間的一般代步車型而言,確實非常具有吸引力。

這兩張圖是同一具橫置引擎,分別是單體與裝載在汽車上的樣貌。

而橫式引擎最大的優點,同時也是最重要的一點,便是製造成本相對低廉,由於汽缸呈水平直線排列,因此車廠在打造引擎時只需要製作一個汽缸本體、汽門上座、凸輪軸等主要部件,便可完成一部引擎,在製造的成本可以壓低,同時卻能提升良率,後勤的保修更加簡單便利。

但除此之外,橫置引擎的缺點則和直式引擎同樣有著震動較大的劣勢,還有傳動軸左右不等長的配置,會造成兩個前輪(傳動輪)有著不同的轉速差,性能較好的車型就非常有可能發生扭力轉向的情形,安全性與操控性上都不如V型和水平對臥引擎來得出色。


目前國內市售的車型八成以上都搭載了橫式引擎。

水平對臥引擎

水平對臥引擎在車界算是個特立獨行的存在,主要原因是因為目前全世界也只有兩間車廠使用這樣的引擎,分別是日本的Subaru和德國的Porsche,兩者也都訴求優異的操控性及性能,水平對臥引擎的最大優點便在於此。水平對臥引擎將汽缸分為左右兩邊,並採用和地面水平的方式擺放,同時盡可能地貼近地面,讓引擎的重心降低,可以降低因為操駕時引擎所產生的左右晃動,進一步強化車輛的操控性。另一個重點就是水平對臥引擎在運作時,左右兩側的汽缸活塞是採水平作動,一來可以互相抵銷兩側的晃動,引擎也不會有額外的上下震動,在舒適性上也有一定的幫助。

水平對臥引擎的優點就在於低重心與震動小。

水平對臥引擎的優點非常突出,但相對的劣勢也不少,其中最令人詬病的便是製造及維修成本。由於引擎的本體為左右各一的配置,因此無論汽缸本體、上座、凸輪軸等都要雙倍,不僅耗時費工,成本也提升許多,再加上引擎室內除了引擎本體外並非對稱式的結構,因此引擎腳與周邊配件的安裝鎖點也不盡相同,組成零件也不一樣,所以在維修上也更為不便。另外由於水平對臥引擎本體呈現扁平狀,因此在冷卻系統、機油潤滑等方面都需要特別設計,效果也不如一般的直式引擎出色。

Porsche與Subaru是目前世界上唯二使用水平對臥引擎的車廠。

V型引擎

目前市面上常見的V型引擎車款,幾乎都是大排氣量或是性能車種居多,主要的原因就是因為它運轉順暢、可容納的汽缸數更多的原故。V型引擎的構想源自於之前所提的水平對臥引擎,並將汽缸夾角角度為180度的汽缸,改為60、90、120度夾角,依複數的汽缸分成兩部份配置於曲軸的左右兩邊,將汽缸分成兩邊呈V型可縮短因汽缸的增加而增加引擎的長度,最主要的區分方式是依照汽缸數量的多寡,角度愈大的引擎汽缸數量也愈多,以此類推。

V型引擎由於成本較高、重量較重等因素,通常搭載於高級或性能車上。

V型引擎的優點便在於平衡性,穩定性介於直列式與水平對臥引擎之間,汽缸運作時的左右晃動可以相互抵消,但仍然會有活塞上下作動的震動,同時可有效減少引擎的體積,增加車室空間,不論是前輪驅動或後輪驅動的汽車都可適用,且汽缸數量甚至可達12缸。此外V型引擎的供油系統較直列式引擎來得更為細膩直接,因此強勁的動力輸出便是其最大的特色,同時V型引擎特有的引擎聲浪,絕非直式引擎或水平對臥引擎可以相比,也是大多數熱血車迷追求的天籟。但相對的V型引擎由於內部零件多,除了需要使用兩個汽缸頭外,重量重、成本也較高(引擎本體及汽缸數較多)、容積效率較低,因此經濟型車款上較不常見到V型引擎的配置。

Lamborghini Aventador也是採用V型引擎的配置。

W型引擎

W型引擎又可以視為V型引擎的延伸品種,簡單說就是將兩個V型引擎並排列成為一個W字母型的引擎設計,可以最大幅度的利用空間,在最小的容積內擺放最多的汽缸數,達到減少引擎體積、重量,同時提供更大的動力輸出。目前市面上可以看到的W型引擎,其實是由VW把兩具汽缸夾角只有15度的VR6引擎組合而成(VR6引擎最大馬力295hp,曾搭載於VW Golf R32、Passat VR6車型上),創造出世界上體積最小的12汽缸引擎,大幅改善了直列式引擎先天上的限制,W型引擎所省下來引擎室空間,也讓設計師可以在車輛上進行更多安全性、舒適性的設計。

目前市面上見到的W12引擎室VW把兩具VR6引擎組合而成。

簡單來說W型引擎的優點是能夠盡用引擎室空間,令到引擎體積、重量減少,同時提供更多氣缸運作,在擁有綿密充沛的輸出時為車輛提供更大的馬力,因此就連Bentley和Bugatti等豪華超跑車廠都使用了W型的引擎。但就和水平對臥引擎等較稀少的規格一樣,W型引擎的缺點同樣就是成本太過昂貴,只會在豪華車款或是頂級超跑中才會看見,後續的維修保養也相當不易,但仍然是眾多車迷心中的引擎首選。


Bugatti Chiron就是搭載了W12引擎,才能壓榨出超過1000hp以上的驚人馬力。

凸輪軸與氣門

引擎內的凸輪軸是負責控制進、排氣閥門的開關(氣門),可以說是引擎動力傳輸至關重要的一環,其中又可以依照凸輪軸的所在位置,分為OHV、OHC兩種規格。

OHV就是「Over Head Valve」的縮寫,也就是說氣門在汽缸頭的結構引擎,而凸輪軸則位於汽缸體上,此種設計的引擎大約都採一汽缸二氣門,兩個氣門分別負責進氣與排氣,藉由推動連桿擺動達到啟閉氣門的效果,但因為機件多,反覆動作過程較大,損失的動力較大,也因為連桿過長會導致高轉速運轉時,汽門正時控制不如OHC來的精確。

OHC的縮寫則是「Over Head Camshaft」,直接將凸輪軸安裝於氣缸頭上,經由皮帶或鍊條帶動,來達到啟閉氣門的功能,OHC規格是目前汽車引擎的主流,省略了很多繁雜之機件,不禁可以提高汽缸的工作效率,同時也降低了製造及維修成本。由於科氣的進步,大多數汽缸的氣門也由原先的兩個變成四個,如此眾多的氣門單靠一支凸輪軸控制,會造成凸輪軸負荷過大,因而衍生出DOHC雙凸輪軸的版本,使用兩根凸輪軸分別控制進、排氣氣門,可以降低負荷並且減少磨擦受力,對引擎輸出及耐用度來說都更為優異,但SOHC單凸輪軸的引擎仍然有在生產,因此我們在汽車的規格表中可以看到引擎的形式大多分為SOHC、DOHC兩種。

OHV雖然是較老舊的技術,但仍然是許多美系車廠的愛用引擎。

美國肌肉跑車始主Corvette仍然搭載了6.2升V8的OHV引擎。

DOHC為目前主流的引擎技術,耐用性及效率都相當優異。