水平對臥十二缸引擎
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水平對臥十二缸引擎是一種往復式發動機,由12個活塞分成左右各6個汽缸,以水平對臥的方式組成,而本條目專指活塞式內燃機。一般國外以「flat-twelve」稱呼(包含V型180度引擎),略稱成F12;也有人稱作「boxer-12」,略稱成B12。
概要
以體積而言,水平對臥十二缸引擎比V型十二缸引擎更扁平,理論上前者的重心比後者低,可是事實上前者比後者需要更大的引擎室空間,以便安置排氣系統。V12引擎可以採前置或中置引擎的佈局,本體更為扁平的F12引擎就只侷限於中置引擎的佈局。再者,F12引擎在震動抵銷方面絲毫未佔盡任何優勢,所以很少搭載於市售量產車。從構造上來看,F12引擎並非真正水平對臥的boxer engine,因為它左右汽缸內的曲柄銷是共通的,故應屬V型、夾角180度的引擎[1]。
以前水平對臥引擎經常被應用在一級方程式賽車、世界耐力錦標賽等賽事中,不過自1970年代後半期許多冠軍隊伍開始重視氣流通過車身的下壓力,儘可能增加車輛的貼地性。扁平的水平對臥引擎造成底盤底部面積加大,妨礙貼地效果的氣流通過,所以水平對臥引擎的身影逐漸在賽場上消失。
在一級方程式賽車的歷史中,F12引擎活躍於1960年代中期。1964年和1965年是F1賽制規定使用1.5L動力的最後兩年,法拉利車隊的法拉利512 F1選擇使用後置佈局的水平對臥十二缸引擎,最大馬力220bhp / 12,000rpm[2]。直到1966年賽制修改排氣量成3.0L,該車隊的法拉利312才改成傳統的V型十二缸引擎。1969年公開的保時捷917採用一具氣冷式水平對臥十二缸引擎,此具引擎乃自該車廠的水平對臥八缸引擎改造而來,使用與保時捷908相同的活塞零件,但曲軸沿用V型十二缸引擎。當時這具水平對臥十二缸引擎活躍於眾多耐力錦標賽,以致於可能影響到法拉利對F1引擎的開發工作。當時法拉利車隊的法拉利512雖然以V型十二缸引擎為動力來源,可是一直與保時捷917纏鬥,嚐盡苦頭。1970年法拉利車隊以搭載3.0L水冷式水平對臥十二缸引擎的法拉利312B投入一級方程式賽車的比賽,直到1980年的法拉利312T5為止,水平對臥十二缸引擎屢屢奪冠。法拉利也將水平對臥十二缸引擎應用到市售量產車上,包括1973年發售的法拉利Berlinetta Boxer和1984年的法拉利Testarossa。
這件事影響到愛快羅密歐的卡羅·基帝(Carlo Chiti),他率領該公司麾下競速部門Autodelta設計出愛快羅密歐33TT12,所搭載的2,995c.c.水平對臥十二缸引擎可榨出500bhp / 11,000rpm的最大馬力。1973年初次登場,兩年後愛快羅密歐車隊奪得1975年世界賽車冠軍(1975 World Sportscar Championship)。1985年卡羅·基帝創立現代引擎公司(Motori Moderni),並和日本車廠富士重工業合作,1988年開發出3,497c.c.水平對臥十二缸DOHC 60汽門SUBARU-M.M.型引擎。1990年速霸陸和義大利柯隆尼車隊(Coloni)組成速霸陸·柯隆尼車隊投入F1賽事,可惜的是六戰皆墨,根本未能通過F1資格預審。同一具SUBARU-M.M.型引擎也裝置在C組賽車車款Alba AR20上,企圖奪得WSPC世界運動原型車錦標賽選手權(World Sports Prototype-car Championship)。可惜五戰皆出師未捷,只得黯然消失。日本著名改裝車公司童夢原本計畫開發搭載SUBARU-M.M.型引擎的超級跑車Jiotto Caspita[3],卻因富士重工業參戰F1的成績受到頓挫,結果造成此輛超級跑車胎死腹中。雖然卡羅·基帝在1994年去世,1999年瑞典超跑製造廠科尼賽克向基帝的家屬購入4.0L水平對臥十二缸引擎的藍圖、工具機等,將此具引擎製造出來後搭載於超級跑車科尼賽克CC特別版「B12S」,同時這輛車也是最後搭載基帝設計之引擎的車款。
1990年代前半葉梅賽德斯-賓士為了參加C組賽車,打造出3.5L自然進氣型水平對臥十二缸M291型引擎,並搭載於梅賽德斯-賓士C291原型賽車上。該具M291型引擎的構造相當獨特,將四個三汽缸大的汽缸頭及汽缸本體一體化成單體(monoblock),故內有十二汽缸。曲軸的中間用齒輪作為出力的中央輸出機構,汽缸頭的設計迥異於一般水平對臥引擎,引擎上方設置了排氣埠,而進氣埠則位於汽缸頭中央的火星塞附近[4]。本來C291的車體底部從駕駛員座艙之後有一大片氣流擴散片(diffuser),可產生使車身下壓的低重心。可是構造極為複雜的M291型引擎的性能表現並不穩定,雖然號稱具有600bhp / 12,500rpm的最大馬力,卻被揶揄成「星期五600匹馬力、星期六500匹馬力,到了星期日只剩400匹馬力」。後來幾度修正問題,C291終於取得一勝。不過國際汽車聯合會和西部汽車俱樂部(Automobile Club de l'Ouest,縮寫成ACO)修改比賽規則後,同樣搭載此具引擎的後繼車款梅賽德斯-賓士C292並未下場比賽,因此該具水平對臥十二缸引擎也功成身退。
其他
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除了使用在競速賽事外,也有日本車廠將水平對臥十二缸引擎裝置在載客巴士上。豐田汽車集團麾下日野汽車所生產的日野S'elega巴士,其中原廠代號RA100採用的DS120型引擎以及原廠代號RA900P採用的DS140型引擎,皆是水平對臥十二缸柴油引擎。另外應用於火車的例子,則屬日本國有鐵道的DML30系引擎,事實上這具引擎乃V型180度引擎,也可視為水平對臥十二缸引擎。
至於軍用車輛的例子,1954年第二次世界大戰時英國籍機械工程師亨利·米朵斯(Henry Meadows)替Mk.V盟約者巡航坦克(covenanter tank)開發了水平對臥十二缸引擎。由於坦克引擎室沒有足夠的空間,本來應裝於引擎後方的散熱器和冷卻用進氣口卻改到車體前面,造成冷卻不足及駕駛艙內高熱難耐。由於這個問題無法解決,除少數巡洋艦坦克被送往北非服役外,其餘的皆留在英國國內做為訓練之用。
內部連結
參考資料
- 《1 1/2-Litre Gp Racing 1961-1965》,Mark Whitelock著,Veloce Publishing Ltd出版,2006年7月20日,ISBN 978-1845840167。