相同排量发动机,为什么你的车跑的比人慢?

毫无疑问,发动机应当是汽车上最重要的部分,而它的布置形式对于汽车的性能具有重大影响。对于轿车来说,发动机的布置位置可以简单的分为前置,中置和后置三种,目前市面上绝大多数车型都是采用的前置发动机,后中置和后置发动机只在极少数的性能跑车使用。那么,这几种发动机的布置方式对于车辆性能又有什么影响呢?下面,车168就带大家简单了解一下。

『横置发动机底盘布局』

首先从使用范围最广的前置发动机说起,在前置发动机中,根据发动机放置方向的不同,还可以分为纵置和横置两种。既然方式不同,那这里面肯定就有好与不好的问题。大多数紧凑级车和中型车都是横置发动机,而大多数的性能车和大型豪华轿车都用的纵置发动机,这是为什么呢?这难道说明纵置发动机就比横置发动机好么?

『纵置发动机底盘布局』

● 何谓横置?何谓纵置?

发动机横置就是指发动机的曲轴与汽车前桥平行,而纵置则是曲轴与汽车前桥垂直。简单地说,就是你站在车头前面向发动机,如果发动机是横在(汽缸横向排列)在你面前的,就是横置发动机,如果是竖着放置则是纵置发动机。

● 对于一般家用轿车来说,使用前横置发动机是最合适的

要搞清楚这个问题,我们得先弄清楚汽车动力传输的原理,简单来说,发动机产生动力使活塞推动曲轴,曲轴再通过变速箱将动力传递给驱动轮(如果是后轮驱动则还要通过车底的传动轴),这就是汽车动力传递的大概过程。

『前置横置发动机』

横置发动机的曲轴、变速器的输入输出轴以及车桥都是平行的,在动力传递过程中,曲轴通过齿轮组将动力传递到变速箱的输入轴,变速箱的输出轴就可以依靠锥齿轮直接将曲轴输出的动力传递给车轮,在动力传递过程中,动力传递的方向没有改变,有效地控制了动力传递过程中的能量损失,提高了动力传递的效率。

所以如果是前驱车的话,使用前横置发动机就是最经济的选择。但如果横置发动机采用后轮驱动的话,就会显得费力不讨好,因为由于发动机曲轴和传动轴的方向垂直,前桥转换一次传动的方向,才能通过传动轴传输动力,而同样的,后前和传动轴也是垂直的,因此在后桥需要再将旋转方向转换过来,这无疑大大降低了传动系统的效率。

『前置发动机』

所以说,普通家用轿车大多采用了前横置发动机前轮驱动。这种驱动结构优点很明显,第一点前面已经说过了,结构简单,传动效率高。其次,由于可以将发动机和变速箱平行连接在一起的集中布置在前轴之前,因此横置发动机车头发动机舱的规划弹性最大,可以把空间大幅节省下来给乘客室。

这样就极大限度缩短了发动机舱的纵向空间,换来的是宽敞的驾乘空间,尤其是前排乘客的腿部拓展的空间。这对于尺寸有限的紧凑型轿车来讲尤为重要,这点在擅长于空间拓展的日系车中表现得尤为突出,例如日产的骐达,本田的飞度等,虽然车身长度很有限,但是前后排的乘坐空间都非常宽敞。

『沃尔沃一直坚持使用的横置发动机可以有效增加发动机舱的溃缩区域』

此外,由于横置发动机占用的纵向空间较小,因此可以在发动机舱内预留更多的溃缩吸能空间,发生碰撞时能够保证发动机不容易侵入驾驶舱,使得前排乘客拥有更高的安全系数。这也是沃尔沃一直坚持使用横置发动机的原因之一,当然另一个原因则是沃尔沃拥有前驱车的传统。

横置直列5缸和直列6缸发动机在沃尔沃旗下车型里很常见,S80和XC90甚至还在使用横置的4.4L V8发动机。

当然,横置发动机的缺点同样明显。而轴荷分布不平衡的问题则横置发动机的最大缺陷。由于横置发动机发动机曲轴变速箱输入轴平行连接在一起的,使其可以布置在发动机前轴之前,但是这些重量最重的汽车部件全部集中在车头前方就使得前轴负荷过大,从而容易出现转向不足的情况,而头重脚轻的前后轴配重也会在高速过弯时使车尾的后轮缺乏重压、容易漂浮,不容易高速而流畅地过弯。由于出于安全的考虑,工程师们也会刻意将前驱车调校成比较明显的转向不足,从而提醒驾驶者在过弯时放慢车速。

『58:42的前后配重比造就了高尔夫出色的操控性能』

某些轴荷分配不合理的横置发动机轿车甚至达到了前70%后30%,其性能可想而知。为克服轴荷分布的问题,设计师们常常将重量较大的蓄电池移至后座椅内、或是行李厢内,以平衡前后的重量分配。在这点上,欧系车普遍比日系车做得更出色,例如大众的高尔夫和速腾的前后轴荷分布也做到了前58%后42%的水平,可以说难能可贵。

『大马力的福克斯RS在急加速会出现“扭力转向”的现象』

由于横置发动机变速器安装位置过于偏向一侧的原因,其驱动轴是一长一短的,当巨大的驱动力作用在不等长的传动轴上时,会使车两个前轮有转速差,从而导致急加速时车头有左右摆动现象,专业术语称之为扭力转向。这点在大排量的横置发动机前驱车更加明显,在top gear第十三季的某一集中,Jeremy测试搭载了2.5T发动机的福克斯RS时,急加速时就出现了明显的车头左右摆动的现象。

● 对于大尺寸豪华轿车或者性能轿跑车,使用纵置发动机是最好的选择

大部分的豪华轿车或者主打运动的性能轿跑使用的都是前纵置发动机后轮驱动的驱动方式。

对于这种驱动方式来说,需要一根传动轴将动力从发动机舱从车底传送到后桥。因此为使动力传递更直接,就必须使发动机曲轴与传动轴平行,这样就可以直接将动力传递给传动轴,再由后桥将动力传给车轮。这是后驱车采用纵置发动机的最重要的一个原因。

此外,对于使用了机械式中央差速器的四驱车来说,纵置发动机就更为必要了。因为采用四轮驱动时,由于同样需要传动轴将发动机的动力传递到后轮上,因此将发动机的动力直接传递给传动轴,这样才能尽可能的降低动力传递过程中的能量损失。

『宝马将发动机重心置于前轴以后已达到50:50的前后配重比』

当然,纵置发动机最大的优势还在于他对于平衡前后配重比的作用。众所周知,50:50的前后完美轴荷一直是以操控著称的宝马汽车不惜一切所坚持的。而整车最具重量的发动机和变速器总成的布置无疑是左右前后轴荷配比的关键因素,宝马将前轴尽量前移,而把发动机重心尽量置于前轴之后,就是为了达到更完美前后的配重比。

『奥迪坚持纵置发动机前轮驱动的原因就是为了匹配Quattro四驱系统』

在纵置发动机平台上,还有一个比较特殊的例子,这就是使用纵置发动机前轮驱动的奥迪。虽然奥迪使用纵置发动机更多是为了照顾Quattro系统这个传统,但是其纵置发动机前轮驱动发动机的布局同样可以带来不错的前后配重比。

这种布置可以将发动机纵向布置在汽车前轴之前,与发动机直接相连的变速箱就会受到发动机舱空间的限制,就要布置在前轴之后,变速箱的输入轴与发动机曲轴围绕同一轴线转动,对于承受着发动机和变速箱重量的车前轴来说,他就像是天平的支点,发动机和变速箱分布在前轴的前后两侧,使得前轴承受的发动机和变速箱重量分布更加均匀,重心配比更为合理,虽然还是会有前驱车的推头现象,但是其配重比要明显优于普通横置发动机车型,例如前驱的奥迪A4的前后配重比就达到了较完美的55:45。

『拥有修长车头的本田S2000就使用的前中置发动机』

说到这里,还要提一下一种特殊的前置发动机布局:前中置发动机是介于前置发动机和中置发动机之间的一种动力布置形式,它和前置发动机的差别,是前者乃是摆设位置在前轴之前;而所谓的“前中置”乃是在前轴之后、但仍在乘客室之前,与纯中置发动机的位在乘客室后方不同。例如奔驰SLR,马自达的RX-8和经典的本田S2000等。这种设计级可以获得完美的前后配重比,而且不像中置发动机那样必须以牺牲掉后座为代价。另外,由于要将发动机放在前轴之后,这类性车型一般都拥有修长的车头,而这样充满美感而独特的车身比例也让它们更抢眼。

『纵置发动机车型为复杂的悬挂结构留出更多空间』

总所周知,汽车悬架和操控性能是直接相关的,其重要性不言而喻,而悬架的结构显然是悬架性能的关键,因此许多高档车型不惜在前悬就采用双横臂、多连杆的复杂悬架。对于大排量的V型发动机来说,纵向布置有利于在发动机舱内节省出更多的横向空间用以安放结构复杂的悬挂系统。当然,将体积紧凑的V6甚至V8发动机横着放进发动机舱并不是不可能,像沃尔沃S80甚至有使用横置4.4L V8发动机的车型,但是这样发动机舱就没有多余的地方来安放复杂的悬架,这样的情况下,作为沃尔沃顶级车型的S80也不得不使用了简单的麦弗逊结构的前悬。

● 后置和中置是两种轿车中比较少见的发动机布置形式

对于非常讲究操控性能的性能跑车来说,通常会采取中置发动机的摆设方式,而它也一定是一部后轮驱动(或四驱)车型,因为绝对没有道理把已经非常接近后轮轴的发动机、再自己找麻烦似地将动力传到遥远的前轮去。

『中置发动机』

所谓发动机中置就是指发动机位于驾驶员座椅之后,后轴之前,这样布置的好处除了可以将前后轴的配重达成完美的50:50之外,更因重量最重的发动机远离了车头、车尾这二个偏摆力矩最大的部位,因此在过弯时,车子的操控稳定性最高,可以用更快的速度、更流畅的姿态过弯,因此这也是速度最快的方程式赛车之标准发动机布置方式。

『中置发动机一般为高性能跑车』

由于中置发动机车型的后座空间已经被发动机占据了,因此这类车型的一个缺点是只能安放两个座位,此外发动机的噪音也会比前置发动机更大,但是对于那些只为驾驶者准备的高性能跑车来说,它根本不需要拥有后座,而且车主们也会很乐意听到高亢的引擎声浪。

『后置发动机』

当然,说到更为少见的后置发动机,我们还得请出独一无二的保时捷911,其后置发动机后轮驱动的搭配水平对置发动机形式更是绝无仅有。这种配置方式与前置前驱车刚好相反,由于重量集中在车尾,因此在高速过弯时会产生明显的转向过度。这种特性也使得早期的911非常难以驾驭,对驾驶员的技术要求非常高。不过随着技术的进步,铝质发动机、铝质悬架的轻量化、以及多连杆悬架的新设定,新911的操控已经变得比较理性,这使得很多驾驶技术一般的朋友也能够感受到911的魅力所在。

『保时捷911』

小结:

一般的家庭用车由于考虑的更多是空间实用性和经济性,所以大多使用了传动效率高,结构简单且节省空间的前横置发动机前轮驱动的结构。而对于需要平衡性能和实用性的高档和豪华轿车而言,则会普遍使用纵置发动机后轮驱动的结构,归根结底,发动机的布置都是为了满足车辆的性能需求。

至于高性能的跑车来说,为达到极致的性能表现,其动力布置方式更为特殊,除了中置发动机和保时捷911的后置发动机之外,还有像前置发动机搭配后置变速箱这样特殊的结构。

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