作为一个互联网汽车从业人员,我觉得应该普及一些准确的知识了。
自媒体的兴起,碎片信息的爆发,在谣言满天飞、软文随处飘的移动互联网时代,无数想了解汽车、购买汽车的消费者被淹没在无尽的数据海洋中。
面对各种来源的信息,面对各类惊爆眼球的标题
有没有被吓到,但是恕我直言,这些文章通常都是千篇一律,充分发挥了天下文章一大抄的思想,而且是谬误百出,和朋友圈里各种养生文没有啥本质区别,骗流量而已。
不再多说,借SMZDM的平台,以我有限的知识,带来点真正的干货,当然一人之力难免有疏漏遗误,还请各位见谅。
本篇以乘用车中的轿车为主,介绍的有关知识多以国内乘用车中绝对主流的汽油为主,涉及到SUV等其他车型敬请期待以后的文章,这样大家看起来更有结构性,连贯性较好。
意在科普汽车相关基本知识,掌握了这些知识去4S店只要一张口,销售都会把你当老司机。
“哟,这车不错啊,不过我还想要个FR的,感觉操控更好一点。“
“这反置发动机嘛,容易积碳,我还看了XX,XXX,XXX等车,考虑考虑。”
“可惜没有上一代的V6了,我最喜欢6缸的质感了。”
“这车马力不错啊,会不会扭矩转向?”
动力总成一般指的是车辆上产生动力,并将动力传递到路面的一系列零部件组件,也就是常说的发动机、变速箱,还包括差速器传动轴等组件。下面就听我慢慢道来。
动力总成布局篇——传动系统布置方案
FF 发动机前置,前轮驱动
解释:FF是front-engine, front-wheel-drive,即前置发动机,前轮驱动的缩写,这是目前大多数乘用车的驱动方式,一般来说,FF发动机都是横置的,但是FF横置发动机存在反置,后面发动机篇会提到。
实例:中上众销量王朗逸、世界销量王卡罗拉,中级车德系迈腾帕萨特、日系天籁雅阁凯美瑞等等等等。
凡是买轿车,轿车的话,新车20W一下FF横置布局基本没跑了。
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采用FF布局的车一般使用横置发动机布局,占用空间小,可以创造较大的乘坐空间,是乘用车的首选。下图为本田MM理念,横置FF布局有极大的优势。而且因为中间没有传动轴,后排地板可以做全平,极大提高后排空间实用性(并不是所有的车都是)。
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节省成本,降低重量。省去了传动轴、中央差速器、后差速器等结构,达到控制成本和减重的目的。
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提高传动效率。由于减少了不必要的动力转向步骤,FF可以提高传动效率,进而提高燃油经济性。
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难于做到完美的前后重量配比,极端情况容易推头。发动机变速箱集中在前面(前轴之前),头重脚轻。但是这个对于一般用户来说没有太大影响。
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前轮结构复杂。前轮既是驱动轮,又是转向轮,需要使用万向节等结构,但是其他驱动方式更复杂。
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前轮磨损大。这个很容易理解。
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左右半轴不等长,大马力FF横置容易出现扭矩转向的情况,如下图(画图绘),但是这个一般在250匹以上的车才有体现,实际影响不大,生活中没人天天掉转速弹离合。大马力FF车一般都是性能车,有LSD或电子差速器可以部分解决。
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转弯半径大。因为前轮结构复杂,能转动的角度小于后驱布局(体积相差不大的,新皇冠4.55M,金牛座要11.7M),大不了多打一把,不是不能接受的缺点。
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爬坡性能相对差(实际使用影响不大,老款汉兰达爬坡门原因就是和这个有关)。
总结:空间大,经济,缺点几乎都可以忽略,市场占有率表现出绝对优势,没啥问题。
FR 发动机前置,后轮驱动
解释:FF是front-engine, rear-wheel-drive,即前置发动机后轮驱动的缩写,常见于豪华品牌中级车、、跑车等。FR发动机一般都是纵置的。
实例:大后超锐志,86,BRZ,BMW 3、5系部分车型,奔驰C、E、S部分车型等。
一丰就是喜欢强行把家用车掰成运动车型,前有锐志,后有皇冠,都是失败的典型,特别是锐志,软软的悬挂,大大的,多多的圈数,和运动一点不沾边。上图可看发动机变速箱被安排在前轴之后,可以实现更好的重量分配,dash to axle比率也更大。
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前后重量分配均匀。可以将发动机变速箱安排在前轴之后,重量分配更合理,可以提升操控性。
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Dash-to-Axle Ratio较大(额,这个词貌似还没有官方的翻译,意为前轮中心到前风挡底部的比率),车体设计更美观。
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加速时重心后移,可以提高加速表现。
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可以解决由于半轴不等长导致的扭矩转向。
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转弯半径小。(相对来说,并非所有的FR车)
dash to axle比率更大的车显车头更修长,但是同样也减小了驾乘空间,通常用于高端车,有较大的轴距可以支撑空间的需求。
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占用后排空间大。同门兄弟对比一下,锐志几乎和中间座椅齐平了。配图来源网络。
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占用前排空间大。变速箱会侵占到中控位置,从FF到FR车的朋友会莫名感觉为啥右腿明一点,就是因为动力总成占用了纵向空间。
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结构复杂,需要后差速器传动轴等组件。侵占车内空间,增加重量。
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动力经过多次转向,影响传动效率,进而影响燃油经济性。
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传动轴会造成额外的噪音,影响NVH,但是一般来说FR布置的车都是豪华品牌,NVH做的都比较好。
总结:现在FR布局已经不再是主流,但是其优异的操控特性使得无数车迷为之倾倒,这里借用Jeremy on的一个表情和一句话
这个比较复杂,有总体布局分有横置发动机四驱,纵置发动机四驱;从介入时机分类有全时四驱、分时四驱、适时四驱;此外还有一些例外,比如Evo。一般来说,用四驱的轿车比较少,以后在开SUV篇的时候会详细分解(可能也不是那么详细,因为这个题目实在太大了)。
这两种布局只存在于跑车(超级跑车),日常能见度太低,故不做介绍。
MR倒是有一个神车,那就是小面。中国神车,月销量5万以上而且特别稳定。
EVA TV版中葛城美里的车原型应该就是Alpine
RR布局,后置引擎后轮驱动。
奥迪的很多车为前纵置发动机前驱,其实主要是为了布置托森差速器实现四驱(即著名的quattro),但是因为引入中国的多数车型没有四驱,变成了目前这个样子。目前,奥迪为了向成本妥协,把托森也渐渐换成电控多片式离合器了。
其实普桑也是前纵置发动机前驱。
发动机布局篇——乱中有序
发动机是汽车最重要的组件之一,正确认识发动机布局相关知识是很重要的,具体原理简单说明,大家看个优缺点和结论就行了。
接前文,对于横置FF车型来说,正统的布局是这样的,排气在前,进气在后,反置发动机就是排气在后,进气在前。图来源网络。
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重心低(排气不需要走下面)
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排气歧管离驾驶舱近,需要更好的NVH
反置车型实例:卡罗拉/雷凌、福克斯、、新朗逸等等……
目前,在各种可变气门结构,可变进气歧管的加成下,低转差的缺1点一点在减小,积碳问题则是所有车都有的,只反置发动机是更明显了一点,只是量变,不是质变,对实际用车影响不大。
两种方式都比较主流,老款朗逸是正置,新款变成了反置,缺点都没有想象中影响那么大,反而符合轻量化的大潮。
直列四缸机是目前乘用车上最常见的发动机布局方式,排量从1.2L一直延伸到2.7L不等,下面就来讲一下直列四缸的优缺点。
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缸体紧凑小巧,重量低。可以省出更多的空间留给驾乘使用,而且能适应各种布局,FR,FF,AWD都可以。
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结构简单,保养维修方便。
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摩擦损失小,易实现高转速。
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需要额外的平衡轴抵消二阶振动,增加重量和结构复杂度。
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有不重叠的做功冲程,运转平顺性差。
其实四缸机的缺点主要集中在运转平顺性上,因为每时每刻总有两个活塞向上运动,导致高转时二阶振动较大(此处不再展开)。
图片来自《汽车构造(发动机部分)》。
四缸机工作循环表,发火间隔角为180°,这个数字越小,运转越平顺。
目前在所谓环保大旗的打压下,不断有各种D级车装备四缸机的情况出现,以后开BMW3系的可以自豪的说我和7系大哥用的一款发动机,其实现在就可以了。
总结:四缸机仍然是绝大多数人的选择,总体来说不功不过,在减重降成本的大潮中有突出表现,高级感不如更多缸的发动机,但胜在实惠耐用,已迈入D级车的殿堂。
一般来说,排量到了一定的大小,比如3.0L,再使用四缸就比较难于布局,这时候6缸机就登场了。
直列6缸、V型6缸和VR6的区别
6缸机的发火间隔角为120°,运转平顺性明显好于4缸机。
下面就一个个了解一下不同的6缸布局。
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天生完美的一阶和二阶平衡,运转平顺。
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不需要额外的平衡轴,结构简单。
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应用范围广。从0.75L到4.2L都可以适应。
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体积过大(过长),难以实现横置布局。
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缸数多,活动部件多,摩擦损失大,燃油经济性差
直列6缸总结:原来BMW是直列6缸的信徒,但是随着一切向钱看的口号,BMW已经把缸数对半发展,现在市场的直6的车越来越少。过大的体积不符合人们日益增加的空间要求,现在多见于商用车领域。
没有非重叠的做功冲程(即做功冲程都是重叠的),运转平顺。
为了解决直列6缸体积过大的问题,工程师们想出了一个好办法,那就V型6缸。
V6常见车型:锐志、皇冠2.5L、雅阁3.0(已停产)、英菲尼迪Q70L、吉利博瑞3.5L等
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体积紧凑,可以横置放进FF布局里面。
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摩擦损失大,燃油经济性差。
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缸数多,结构复杂,重量大,燃油经济性差。
下图为带有VCM的Honda J35引擎,动力澎湃,输出平顺,曾搭载于07款雅阁3.5L上。因为VCM可变汽缸技术的加持,虽然是SOHC,其燃油经济性和2.4版本不相上下,在高速巡航时甚至油耗更低。
V6总结:常见的V6气缸夹角都是60°,使用这个角度可以不用平衡轴也把振动控制在很好的范围内,相对四缸机来说,V6在保证体积不过大的情况下带来更高级的运转感受,这是很难的的,如果你爱V6,赶紧选一款吧,直6已死,V6也是大数已尽了。
VR6发动机,就是把V6的气缸夹角减小到10.5° 或 15°
VR6发动机是大众研发,旨在降低成本,减小体积,目前装车的有帕萨特VR6版,还有国内车迷喜闻乐见的R36(已停产)等车。
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体积极小,和四缸机相仿。
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两排气缸可以公用一个气缸盖,降低成本和重量。
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不如V6平顺,需要额外平衡轴。
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活动部件多,摩擦损失大,油耗高。
VR6总结:想法是好的,现实是残酷的,在直列四缸的大潮下,大众自己的EA888系动力水平已达到甚至扭矩超越VR6的情况下,成本更高,油耗也更高VR6也渐渐淡出了视线,大众好像对VR6也有增压化的打算。
VR6的尴尬在于增压直四的迅猛发展,同时平顺性又差于正统V6,若无特别的情怀,还是看看别的为好。
目前只有保时捷、斯巴鲁(丰田)在使用水平对置发动机。
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平衡性更好,一般不需要额外的平衡轴。
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需要更长的路(原因比较复杂)。
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需要两个气缸盖,结构复杂,重量大。
总结:其实水平对置发动机早就有大规模的应用,元首著名的甲壳虫就使用了水平对置发动机。
甲壳虫的水平对置发动机。
水平对置发动机现在处于一个相对尴尬的地位。较高的成本和较多的缺点限制了在民用车上的应用,豪华车型则更倾向于使用V6,直6,V8甚至更多缸的发动机。目前只有对于运动型有很高要求的两个牌子在使用水平对置发动机。
水平对置6缸平衡性非常好,水平四缸机差点,但是也要比直列四缸好,一般不需要平衡轴。
发动机布局4——未成主流的3缸、5缸、8缸、10缸……
虽然现在1.5T 3缸 BMW 318销量喜人,市场3缸车也是层出不穷,但是3缸恼人的振动问题依然存在,主流市场上4缸机仍然占绝对优势。
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零部件少,摩擦损失小,燃油经济性好。
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垂直方向一、二阶振动平衡(**)。
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振动大。虽然垂直方向一、二阶振动平衡,但是活塞运行到中间位置时速度不一,会造成额外的振动,一般需要平衡轴来补偿。
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动力输出不够顺滑。发火间隔角更大,动力输出不平顺。
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动力差。一般来说因为基础排量小,动力输出较差,需增压技术加持,但是也增加了成本。
的Ecoboost使用非对称飞轮来抵消振动,省去了平衡轴,降低了重量,简化结构,体积十分紧凑。
目前Downsizing的大潮下,三缸机是不可阻挡的大潮,对于神经不敏感的人来说,也许开几年都不知道自己车是三缸的,但是对于V6爱好者来说,三缸只是他们的一半。
3缸总结:除了运转平顺性和声音还差点之外,三缸机在体积、动力、油耗方面都有比较好的平衡,建议大家在采购三缸车之前先做好试驾工作,看看自己是否能接受。
因为有非重叠的做功冲程,而且相对4缸机来说更多,所以动力输出平顺性差,且需要更大的飞轮来储能。
至于5缸、V8、V10、V12这些,离日常大众还有点遥远,暂不做介绍,直列6缸和V12是理想的发动机构型,但是已经渐渐离我们远去了。
本篇先说到这里了,希望大家能有所收获,都是一些比较冷的基础知识,但这些都是汽车的骨架系统,了解一些还是有用的,能够更好的从本质上认识汽车,同时在遇到关于汽车的毒鸡汤文的时候能够更好的明哲保身。
以后会慢慢补充汽车相关知识,下一篇应该是有关发动机和变速箱的,以后大家喜闻乐见的安全问题也会有,欢迎大家关注。
PS.在民用工业品领域,汽车算是科技含量最高、整合度最高、可靠性要求最高的大型耐用消费品,单发动机一项就涉及热力学、材料学、力学、化学等诸多领域,我也只能以有限的知识帮助大家正确认识汽车这一复杂工程产物,我会尝试用尽量容易理解的语言来解释一些名词术语。如有遗漏、不周,还请见谅(作者非汽车专业,大学课程中有部分热力学基础,对汽车有浓厚的兴趣,后从事互联网汽车行业)。
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惠有利. 汽车构造(发动机部分). 北京:人民邮电出版社, 2009.
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陈佳瑞.汽车构造(下册).北京:机械工业出版社,2011.