【机械探索者第502期】随着国内汽车产业的迅猛发展,越来越多的消费者开始规划自己的爱车选购之旅,本期的专题将深入解析汽车前驱、后驱以及四驱系统的核心知识。
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前轮驱动作为汽车动力传输的一种设计理念,是指车辆的发动机仅驱动前轮的运行模式。大多数采用前轮驱动的车型会采用横置发动机布局,这与后轮驱动及四轮驱动系统通常采用的纵置发动机布局有所不同。
前轮驱动系统通常以前置发动机为主要配置,但也不乏少数车型采用后置发动机的设计。前轮驱动的发动机布局主要可分为以下三种典型形式:横置前置发动机/前轮驱动、纵置前置发动机/前轮驱动、前中置发动机/前轮驱动。
前轮驱动系统通常被称为前置前驱,这种布局将发动机安置在车辆前部,通过前轮推动整辆车前进。
前置前驱系统在1970年代开始逐渐普及,现已成为中小型轿车的主流配置。其优势在于传动系统组件更为简化,有助于提升燃油经济性,同时可以优化车厢地板布局,增加内部空间利用率。
然而,前置前驱系统也存在一些不足之处,例如前轮需同时承担驱动和转向功能,导致负担较重,高速行驶时稳定性可能受到影响。操控过程中容易产生转向不足现象。由于驱动轮位于车身前端,上坡时驱动轮容易打滑,下坡时则存在翻车风险。
中置发动机前轮驱动系统简称中置前驱,这种布局将发动机放置在前轴之后、驾驶座之前的位置,通过前轮驱动整辆车。
与前置前驱相比,中置前驱通过将发动机向后移动,以实现更理想的车重分配,从而提升操控性能。但这种方式需要加长车身以容纳发动机,因此成为现代汽车制造商较少采用的选择。尽管如此,中置前驱系统在车重分配上达到了较理想的平衡,有助于提高车辆的操控性。
中置前驱系统在21世纪初开始进入量产阶段。上世纪90年代,德国一家名为威玆曼的汽车制造商专注于生产这种车型。对于熟悉汽车历史的人来说,这种车型具有怀旧的“早期跑车长车头造型”;而对于不熟悉车史的人来说,则显得有些奇特。然而,由于市场反响不佳,威玆曼汽车制造公司在金融危机后宣告破产。
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后轮驱动是指发动机动力仅驱动后轮的动力分配方式。在后轮驱动系统中,前轮主要用于承重和转向,不参与动力输出。后轮驱动车型的发动机和变速箱通常采用纵向布局,即发动机的气缸排列方向与行车方向平行。发动机多数安装在车辆前部,通过传动轴驱动后轮之间的差速器,将动力分配到后轮。不过,也有发动机中置和发动机后置的设计,这些设计多见于跑车。
后轮驱动系统自汽车诞生之初就已出现。在1950年之前,绝大多数汽车都采用后轮驱动方式(例如著名的T型车和A型车)。此后,随着前轮驱动和四轮驱动车型的普及,后轮驱动车型的市场份额逐渐下降。目前,大部分卡车、巴士以及注重加速性能的轿车或跑车仍采用后轮驱动方式,而大部分中低档轿车则采用前轮驱动方式。越野车和强调越野性能的皮卡则多采用四轮驱动方式。
前置发动机后轮驱动系统简称前置后驱,这种布局将发动机重心设置在前轮轴之上或之前,通过一根传动轴将动力输送到后轮,驱动整辆车。
早期的汽车绝大多数都采用前置后驱方式,目前则被各汽车制造商主要应用于高级轿车或商用汽车。
前置后驱系统的优点在于,发动机的重量可以通过传动系统分担到后轮,使整辆车的前后重量分配更加均衡,提升操控性能。此外,由于发动机位于车头,刹车时重心向前,制动效果较好。由于是后轮驱动,所以在爬坡、加速或车尾载重物时,能够提供更佳的加速性能。
然而,前置后驱系统也存在一些缺点,例如前置引擎需要将动力传输到后轮驱动,导致传动系统组件较多,增加车重,油耗较高。贯穿车厢地板中间的传动轴以及后轮轴的差速器会占用较多空间。此外,前置后驱系统比较容易产生转向过度的问题。
中置引擎后轮驱动系统简称中置后驱,这种布局将发动机重心设置在车身四个车轮之间,通过后轮驱动整辆车。
由于前后车轮承载的重量分配是50:50,在高速过弯时方向力矩较小,因此拥有较好的操控性能,转向非常敏锐。但其缺点在于,由于采用后轮驱动,一旦高速过弯时后轮产生侧滑,会发生转向过度,且过于敏锐的转向可能导致车身失控。
后置发动机后轮驱动系统简称后置后驱,这种布局将发动机放置在车尾,通过后轮驱动整辆车。
早期这种设计广泛运用在微型车,例如福士甲虫车、快意500等,但后来多运用在大客车,而轿车已很少使用。后置后驱系统的优点在于结构紧凑,不需要沉重的传动轴,也没有复杂的前轮传动兼驱动系统。缺点是因后轴负荷较大,在操控方面会发生与前置前驱相反的转向过度。世界上采用此设置方式最出名的经典车型是保时捷911,其“甩尾”为车迷所津津乐道。
现在,一些电动车也采用后置后驱的设计,包括三菱iMiEV及Tesla Model S等。电动机的重量及冷却需求较少,因此较易使用后置设计。
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四轮驱动又称四轮传动,是指汽车所输出的扭矩传递到所有四个车轮上的设计。很多人看到四轮驱动就会联想到越野车和SUV,但实际上四轮驱动也被广泛应用于很多道路车辆上,以在不同的路面及天气状况下,为车辆提供更好的加速性能及可控性。
四轮驱动的优势在于,当路面或地形导致轮胎抓地力不足时,拥有四轮驱动的车辆能够保持更好的可控性。因此,四轮驱动车非常适合越野行驶,并且在雨雪或各种恶劣路面上,四轮驱动车也展现出比常规两轮驱动车辆更卓越的性能。
四轮驱动技术最早出现在1903年,最初是在卡车上得到应用,后来才逐渐引入轿车。
由于四轮驱动会受到转弯和加减速的影响,四个轮胎会有不同的转速与配重,如果构造像两驱一样,不仅会影响性能表现,更会严重磨损轮胎,因此需要增设装置来改善这些问题。