詳解汽車發(fā)動機的放置和結(jié)構(gòu)設(shè)計
本文將圍繞在汽車車身設(shè)計中,發(fā)動機的放置位置和放置原因,它的結(jié)構(gòu)安排進行討論,讓你更加清晰的了解汽車架構(gòu)。
?。ㄒ唬┣爸靡?
1.前輪驅(qū)動
前置引擎前輪驅(qū)動的汽車驅(qū)動系統(tǒng),即我們通常所說的FF。除了一些高性能跑車以外,目前我們在大街上見到的小轎車一般都采用前置引擎。為什么呢?顯而易見,把引擎放置在車頭,可以增大車箱內(nèi)部空間,令乘坐更加舒適,所以只要不是為了追求高性能表現(xiàn)的超級跑車好像房車或者SUV這類汽車都是采用前置引擎的布局。
而采用前置驅(qū)動的好處又在哪里呢?前置驅(qū)動的結(jié)構(gòu),引擎的動力直接傳遞給前輪,因而不需要一條驅(qū)動軸把動力從前面輸送到后面,這樣車廂內(nèi)部地板的中央就不會有一條突起,增大了腿部空間。而且前置引擎可以橫置于車頭,變速箱和差速器可以連成一體,相對于后輪驅(qū)動得汽車,制造技術(shù)上相對簡單,而且采用得零件也要少,這樣也可以降低汽車的制造成本。
前輪驅(qū)動車輛在行駛間的動態(tài)安全性要比后輪驅(qū)動要高,前輪驅(qū)動的汽車在直路行駛的穩(wěn)定性較好,最常見的例子是在高速過彎的情況下,一般駕駛?cè)吮容^能適應(yīng)并處理前輪驅(qū)動車的轉(zhuǎn)向不足現(xiàn)象,因為前輪驅(qū)動的汽車在高速過彎會產(chǎn)生推頭作用,這時駕駛者只要松油門減速,車子的轉(zhuǎn)彎角度就會收窄,使車子返回到轉(zhuǎn)彎的路線上來,然而對于后輪驅(qū)動車的轉(zhuǎn)向過 度情形,除非是專業(yè)車手,不然發(fā)生意外的機率將遠大于前輪驅(qū)動汽車。
FF的另外一個優(yōu)點是引擎的曲軸與驅(qū)動軸成一條直線,這樣就縮短了引擎動力輸出到車輪的距離,提高了效率,也有助于減少不必要的損耗。但是如果前置引擎前輪驅(qū)動的汽車將驅(qū)動和轉(zhuǎn)向的功能都集中在車子的前輪上,在動力輸出較大的汽車上,會很容易出現(xiàn)扭力轉(zhuǎn)向的情況,什么叫扭力轉(zhuǎn)向呢? 是存在于轉(zhuǎn)向軸附近所產(chǎn)生的扭力,轉(zhuǎn)向軸的位置是偏離輪子中心的地方,當車子向左或向右轉(zhuǎn)向時,“摩擦面積”會轉(zhuǎn)移到各邊的前面以及后面,這樣的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了一個“扭力條件”,這個扭力條件會影響車子的操控性。還有就是當車子起步的時候,重心通常都會后移,這樣就會尾重頭輕,驅(qū)動輪(也就是前輪)的抓地能力會下降,出現(xiàn)原地空轉(zhuǎn)地情況,會白白浪費動力,因此起步不及后驅(qū)的車子快。還有一個問題就是車身重量的問題,因為前輪驅(qū)動的汽車把引擎,變速箱,差速器,驅(qū)動軸這些部件都集中在車頭,會令車身的重量不均勻,車子的動態(tài)難以獲得很好的平衡。
2.后輪驅(qū)動
前置引擎后輪驅(qū)動的汽車驅(qū)動系統(tǒng),即我們通常所說的FR。很明顯,這種驅(qū)動方式的汽車需要有一根長長的傳動軸,把位于車頭的引擎輸出的動力傳給驅(qū)動輪--即后輪,這樣對于一般的車子,好像面包車,車身就比較高了,因為要在車的底盤下放置傳動軸;而對于轎車來說,為了維持低底盤的特性,只好讓傳動軸凸進車廂,犧牲內(nèi)部空間來換取舒適性了。還有一個問題就是,有了一根長長的傳動軸,本身亦會消耗一部分動力,這都是FR汽車的缺點。
而FR的優(yōu)點也是顯而易見的,就是在車身的重量分布上更容易做到前后軸平衡,雖然引擎是至于前軸之上,可是變速箱已經(jīng)位于前軸的的后面了,而后軸還有差速器(即尾牙)等關(guān)鍵部件,所以對于整車的平衡來說要較MR,RR,F(xiàn)F更加容易做到。阿爾法·羅密歐的75就曾經(jīng)試過把變速箱和差速器一并放到后軸上,來平衡前后軸的重量。
上一節(jié)我們講過,當車子啟動的時候,重心會自然的向后移動,這樣驅(qū)動輪在后面,會比前輪驅(qū)動的車子效果要好。雖說引擎置于車頭較重,可是加速的時候重心會后移,所以重心又回到驅(qū)動輪的后軸上,這樣起步與加速就爽快多了。同時,F(xiàn)R汽車的循跡也會比FF汽車強,因為FR汽車的動力輸出在后輪,轉(zhuǎn)向控制在前輪,兩者各司其職,不會出現(xiàn)FF汽車的扭力轉(zhuǎn)向問題。在轉(zhuǎn)彎又同時加速,F(xiàn)F會較容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的情況。
?。ǘ┲兄?后置引擎
一輛汽車的引擎可以放在乘客后面的地方有兩個,后車軸前面或者后車軸后面,這兩者的區(qū)別不太明顯,通過他們的名字就可以區(qū)分開來,即通常我們說的MR中置引擎和RR后置引擎。世界上各個超級跑車的生產(chǎn)商都采用引擎后置這種技術(shù),這樣做其中一個目的是車子可以盡量按照設(shè)計師的設(shè)計思想來設(shè)計,可以造出外形獨特的車子,另外就是讓車的重量直接壓在驅(qū)動軸上。
一般FF汽車在起步加速的時候,由于重心的后移會導(dǎo)致前輪的附著力減小,結(jié)果前輪會在原地打轉(zhuǎn),起步較慢不說還會白白浪費動力,而MR和RR在起步的時候,重心向后推移,使得加在后軸的向下壓力增大,即后輪與地面的摩擦力增大,這樣就會有效的克服后輪空轉(zhuǎn)的情況發(fā)生,假若后輪發(fā)生空轉(zhuǎn),空轉(zhuǎn)只會使重心進一步后移,這樣便會迅速使后輪停止空轉(zhuǎn)。
在實際的駕駛中,輪胎空轉(zhuǎn)影響動力的傳遞有兩種情況:起步和出彎。FF車的司機對于這兩種情況最為頭疼,一是眼睜睜看著動力不斷從引擎輸出,可是車子就是在原地打轉(zhuǎn),再者在出彎的時候,內(nèi)側(cè)輪胎狂轉(zhuǎn),但是想加速卻沒反應(yīng)。對于MR和RR的車子來說,司機只要kick油門,車子就會按照你的思想往前飛奔,而且可以承受比FF車子大得多的引擎動力,當你駕駛一臺馬力超過250匹的FF車子時,你會覺得車子開始變得難以控制,所以對于狂熱追求馬力和速度的超級跑車來說,MR和RR時最佳選擇。
以市面上唯一的RR車保時捷911為例,官方公布的前后車重比是39:61,差不多等于一部反過來的FF汽車,而MR車的重量比則較為均勻,保時捷的Boxster為46:54,法拉力的360 Modena為43:57。雖然有的車廠很欣賞FR汽車可以做到50:50的汽車重量比,操控起來也較得心應(yīng)手,可是從加速的角度來說,還是頭輕尾重的MR和RR最為有利,為了前后重量比盡可能的小,跑車都會采用頭窄尾寬的車身設(shè)計以及采用較為粗大的后輪。