详解汽车发动机的放置和结构设计

汽车电子技术文库
2020-08-06 10:48
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  本文将围绕在汽车车身设计中,发动机的放置位置和放置原因,它的结构安排进行讨论,让你更加清晰的了解汽车架构。

 

  (一)前置引擎

  1.前轮驱动

  前置引擎前轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FF。除了一些高性能跑车以外,目前我们在大街上见到的小轿车一般都采用前置引擎。为什么呢?显而易见,把引擎放置在车头,可以增大车箱内部空间,令乘坐更加舒适,所以只要不是为了追求高性能表现的超级跑车好像房车或者SUV这类汽车都是采用前置引擎的布局。

  而采用前置驱动的好处又在哪里呢?前置驱动的结构,引擎的动力直接传递给前轮,因而不需要一条驱动轴把动力从前面输送到后面,这样车厢内部地板的中央就不会有一条突起,增大了腿部空间。而且前置引擎可以横置于车头,变速箱和差速器可以连成一体,相对于后轮驱动得汽车,制造技术上相对简单,而且采用得零件也要少,这样也可以降低汽车的制造成本。

  前轮驱动车辆在行驶间的动态安全性要比后轮驱动要高,前轮驱动的汽车在直路行驶的稳定性较好,最常见的例子是在高速过弯的情况下,一般驾驶人比较能适应并处理前轮驱动车的转向不足现象,因为前轮驱动的汽车在高速过弯会产生推头作用,这时驾驶者只要松油门减速,车子的转弯角度就会收窄,使车子返回到转弯的路线上来,然而对于后轮驱动车的转向过 度情形,除非是专业车手,不然发生意外的机率将远大于前轮驱动汽车。

  FF的另外一个优点是引擎的曲轴与驱动轴成一条直线,这样就缩短了引擎动力输出到车轮的距离,提高了效率,也有助于减少不必要的损耗。但是如果前置引擎前轮驱动的汽车将驱动和转向的功能都集中在车子的前轮上,在动力输出较大的汽车上,会很容易出现扭力转向的情况,什么叫扭力转向呢? 是存在于转向轴附近所产生的扭力,转向轴的位置是偏离轮子中心的地方,当车子向左或向右转向时,“摩擦面积”会转移到各边的前面以及后面,这样的转移产生了一个“扭力条件”,这个扭力条件会影响车子的操控性。还有就是当车子起步的时候,重心通常都会后移,这样就会尾重头轻,驱动轮(也就是前轮)的抓地能力会下降,出现原地空转地情况,会白白浪费动力,因此起步不及后驱的车子快。还有一个问题就是车身重量的问题,因为前轮驱动的汽车把引擎,变速箱,差速器,驱动轴这些部件都集中在车头,会令车身的重量不均匀,车子的动态难以获得很好的平衡。

  2.后轮驱动

  前置引擎后轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FR。很明显,这种驱动方式的汽车需要有一根长长的传动轴,把位于车头的引擎输出的动力传给驱动轮--即后轮,这样对于一般的车子,好像面包车,车身就比较高了,因为要在车的底盘下放置传动轴;而对于轿车来说,为了维持低底盘的特性,只好让传动轴凸进车厢,牺牲内部空间来换取舒适性了。还有一个问题就是,有了一根长长的传动轴,本身亦会消耗一部分动力,这都是FR汽车的缺点。

  而FR的优点也是显而易见的,就是在车身的重量分布上更容易做到前后轴平衡,虽然引擎是至于前轴之上,可是变速箱已经位于前轴的的后面了,而后轴还有差速器(即尾牙)等关键部件,所以对于整车的平衡来说要较MR,RR,FF更加容易做到。阿尔法·罗密欧的75就曾经试过把变速箱和差速器一并放到后轴上,来平衡前后轴的重量。

  上一节我们讲过,当车子启动的时候,重心会自然的向后移动,这样驱动轮在后面,会比前轮驱动的车子效果要好。虽说引擎置于车头较重,可是加速的时候重心会后移,所以重心又回到驱动轮的后轴上,这样起步与加速就爽快多了。同时,FR汽车的循迹也会比FF汽车强,因为FR汽车的动力输出在后轮,转向控制在前轮,两者各司其职,不会出现FF汽车的扭力转向问题。在转弯又同时加速,FF会较容易出现转向不足的情况。

详解汽车发动机的放置和结构设计

  (二)中置/后置引擎

  一辆汽车的引擎可以放在乘客后面的地方有两个,后车轴前面或者后车轴后面,这两者的区别不太明显,通过他们的名字就可以区分开来,即通常我们说的MR中置引擎和RR后置引擎。世界上各个超级跑车的生产商都采用引擎后置这种技术,这样做其中一个目的是车子可以尽量按照设计师的设计思想来设计,可以造出外形独特的车子,另外就是让车的重量直接压在驱动轴上。

  一般FF汽车在起步加速的时候,由于重心的后移会导致前轮的附着力减小,结果前轮会在原地打转,起步较慢不说还会白白浪费动力,而MR和RR在起步的时候,重心向后推移,使得加在后轴的向下压力增大,即后轮与地面的摩擦力增大,这样就会有效的克服后轮空转的情况发生,假若后轮发生空转,空转只会使重心进一步后移,这样便会迅速使后轮停止空转。

  在实际的驾驶中,轮胎空转影响动力的传递有两种情况:起步和出弯。FF车的司机对于这两种情况最为头疼,一是眼睁睁看着动力不断从引擎输出,可是车子就是在原地打转,再者在出弯的时候,内侧轮胎狂转,但是想加速却没反应。对于MR和RR的车子来说,司机只要kick油门,车子就会按照你的思想往前飞奔,而且可以承受比FF车子大得多的引擎动力,当你驾驶一台马力超过250匹的FF车子时,你会觉得车子开始变得难以控制,所以对于狂热追求马力和速度的超级跑车来说,MR和RR时最佳选择。

  以市面上唯一的RR车保时捷911为例,官方公布的前后车重比是39:61,差不多等于一部反过来的FF汽车,而MR车的重量比则较为均匀,保时捷的Boxster为46:54,法拉力的360 Modena为43:57。虽然有的车厂很欣赏FR汽车可以做到50:50的汽车重量比,操控起来也较得心应手,可是从加速的角度来说,还是头轻尾重的MR和RR最为有利,为了前后重量比尽可能的小,跑车都会采用头窄尾宽的车身设计以及采用较为粗大的后轮。

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