发表于 2007-07-03 13:23 IP属地:未知
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[技术贴] 正确的认识FF,前置发动机前轮驱动 1楼 3楼
1楼的内容比较生涩 3楼内容比较好理解
一般人在过弯车速过快发生车祸时,如果车子是直直冲到对向车道,撞到对向车辆时,大多数的驾驶人都会认为是自己车速过快,被撞的人也会认为是对方车速过快,来纪录的警察也会认为是肇事者车速过快,连法官也会这么认为。但如果换一个失控方式,不是车头冲出去,而是车尾冲出去的话,相信很多车主会认为车子稳定性怎么这么差,被撞到的人也认为是被一部操控性不佳的车撞到,来纪录的警察也认为肇事车辆的抓地力怎么这么差,连法官也会这么认为,为了避免这种悲惨的命运,车厂只好都将车作成转向不足。
不过在进入本文重点前,当然要先讲一下车辆动态的原始特性,影响车辆动态最主要的三个原因,一为车身重量分布,二为驱动轮的配置,三为悬挂系统的设定。但其实有一个东西影响比悬挂系统还大,那就是轮胎,不过一般车辆四轮轮胎都相同,那就不影响车辆动态了。影响车辆动态最显著的莫过于车身的重量分配了,而现在车辆上最重的东西不外乎引擎与变速箱两大项,在一般的情况下,引擎会放在车头,这是因为引擎需要散热,而车头是整部车最容易吹到风的地方。其实就算是中置引擎的跑车,通常引擎散热水箱也是放在车头,所以为免自找麻烦,一般市售车都是前置引擎的。而变速箱通常也都是直接接在引擎后方,这样比较方便简单省钱,只有少数FR跑车会采用前置引擎后置变速箱的平衡设计。
在一般情况下,FF车的前后配重约为65/35(SAAB 60:40),FR车的前后配重约为60/40(BMW 50:50),后置变速箱的FR的前后配重约为51/49,MR车的前后配重约为40/60,RR车的前后配重约为35/65,而最近很流行的前中置FR车的前后配重约为55/45。
这么大的一颗引擎放在车头,再加上一颗变速箱,要车头不重也难。这些前后配重除了引擎变速箱位置的影响之外,也有驱动轮牵引力与转向特性的考虑。FF车的配重要做到55/45也不是不可能,只要将前悬缩短后悬拉长,引擎靠近防火墙,电瓶等重物放到行李箱去就成了,不过这样前轮的迁引力就会太低而频频打滑,所以一般市售FF车前轮的荷重还是会设计到60%以上。而大多数的FR车为60/40的原因为省空间,不要以为古人不知道前中置FR这种设计,而是这种设计下的车室空间势必因引擎后移而大幅缩小,所以讲求乘坐空间的房车是不可能采用这种设计的,而且为了要转向不足,车头重一点比较好。
大部分的MR跑车的前后配重约在40~45/60~55,除了引擎实际上在中央偏后、变速箱在后这种显而易见的因素外,还有考虑到油箱重与驾驶人重的问题,因为跑车车重都很轻,再加上这两个重物之后,前后配重更为平衡,而且,跑车的马力很大,在只有后轮驱动的情况下,后轮的荷重还是大一点比较好。
RR车在这世上几乎就是指911,35/65的配重诞生了911的甩尾神话,这主要是因为引擎在后轮之后的原因。
前后配重对于转向特性的影响
Mondeo有FF车常见的后麦弗逊设计,不过是用三支连杆代替下臂,看得出来这样的前后悬挂设计,将使得Mondeo的后轮稳定性远优于前轮。 摩擦力=向下力×摩擦系数 在讲车重与抓地力与转向特性的关系之前,我要先说一句话:上面那一个公式是正确的。可是在现实环境的体验下,大家都觉得好像不对,原因很简单:『轮胎的摩擦系数会变』相信很多人都知道轮胎有工作温度这一回事,到工作温度时的摩擦力最大,低时摩擦力小些,高时摩擦力大幅滑落,而这些热都是摩擦造成的,摩擦力越大温度上升就越快,知道这一回事的话,很多日常可见的车辆动态现象就很容易了解了。
OK!为了方便说明起见,我举个例好了:一部前后配重600kg/400kg的车,前轮的温度会比后轮高,假设某个瞬间前轮的摩擦系数下降为0.77,后轮下降为0.82,这时前后轮的静摩擦力为462kg/328kg,这样当车以0.75G的加速度过弯时,前后所受到的横向力为450kg/300kg,还不会使轮胎打滑,当以0.80G的加速度过弯时,前后轮所受到的横向力为480kg/320kg,这时前轮就会打滑,而后轮却还没有,但事实上这部车不会到0.80G这种加速度,只要一超过0.77G,前轮就会开始打滑,而转向G值就不会在上升。这样举例你就知道为何前置引擎会造成转向不足,后置引擎会造成转向过度的原因,因为轮胎摩擦系数会随着温度改变,而轮胎温度会随着承受到的力量而改变。 同样的底盘在JAGUAR X-TYPE 2.5上,改采用4WD的设计。前悬挂长得跟Mondeo一样。后悬挂就不一样,采用上下控制臂的设计。
继续讨论重量分配对轮胎温度的影响,重量除了前后分配的情况之外,也有高低的不同,因为重心高低对于轮胎向下力的影响是仅次于重心前后位置的,当重心越高时,外侧轮胎的向下力会越大。完全听不懂是吧!我再举例好了。假设一部车重心高1m、轮距2m、车重1000kg,这样当车受到横向0G的加速度时,左右轮的向下力为500kg/500kg,当车受到横向1G的加速力时,这时左右轮的下压力为1000kg/0kg。再假设一部车重心高0.5m、轮距2m、车重1000kg,当它受到横向1G的加速度时,左右轮为750kg/250kg。这样你就了解到,重心低的车让轮胎承受到的下压力比较小,这样轮胎温度就上升的比较慢,摩擦系数下降的也就比较慢。再再假设一部车重心高0.5m、轮距1m、车重1000kg,当受到横向1G的加速度时,左右轮为1000kg/0kg。这样你就知道宽轮距与低重心有同样的效果。所以有些前置引擎车在设计时,会设法降低前轮重心提高后轮重心,加宽前轮轮距缩窄后轮轮距,以弥补车头太重所造成的转向严重不足现象。
大致讲完重量分配的影响后,接下来讲到驱动轮的影响,正所谓一心不能二用,这道理用在轮胎上也是说得通的,不过不是驱动力+横向力=轮胎抓地力这么可怜,而是驱动力^2+横向力^2=轮胎抓地力^2。反正要了解的是,当你使用引擎加速或煞车时,都会使驱动轮的横向力降低。所以你已经知道为何前驱车会转向不足/后驱车会转向过度的原因了,而且马力越大越明显喔。
多变量的四驱车
再来讲讲比较多变量的四驱车。四驱车变量多的原因在于中央差速器的限滑比跟扭力比的设计,这些设计在一般的差速器上是不会出现的,要不然会发生左右弯转向特性截然不同的现象。而四轮驱动车的中央差速器就没这种问题了,利用限滑比或扭力比的设计,可以使一部车的前后转向特性不同,以达成所需的转向设计。先讲比较常见的限滑比好了,一般我们常听到什么25%、50%、75%限滑比,指的是当对向轮胎打滑后,另一侧的轮胎还能保有多少原本的输出力。当然,这个数值在前/后差数器上是两边等值的,但在中央差速器上是可以做到前后不等值的。这样当车辆在打滑的时候,前后轮所保有的输出力将会不等值,如果这个数值后大于前,会使车辆在打滑后的特性接近于后驱车。
在欧洲车方面,更常用一种主动式的扭力比设计,这种中央差速器采用行星齿轮式的设计,与一般扇齿设计完全不同。扇齿设计的差速器,左右的扭力分配在无外力干扰的情况下(过弯、打滑),左右的扭力分配为50:50。而行星齿轮式的差速器,可以在外力无干扰的情况下,使前后的扭力分配设成所想要的值,一般为简单起见,多设为前34/后66的扭力分配数值。扭力比跟限滑比比较起来有一项显而易见的优点,就是当轮胎尚未打滑之时,既提供前后不同的输出力道,让一般不会将车开道及限边缘的驾驶人,也能感受到略偏后驱车的驾驭感受,而限滑比则要在有轮胎打滑后,才会有略偏后驱的驾驭感觉。
最后再提限滑差速器对行车动态的影响。一般差速器当轮胎打滑之后,驱动力就全往打滑轮输出,使得接地轮毫无驱动力可言,当这种情况发生时,这车可视为无驱车,这时车辆的动态特性就与驱动轮在那完全无关。但有了限滑差速器之后,当轮胎打滑时,接地轮仍然有驱动力的存在,这时的车辆动态特性仍与打滑前差不多。这也就是说前驱车在装上限滑差速器后会更偏转向不足,而后驱车会更偏转向过度的意思。
[ 本帖最后由 灰蓝地带 于 07-07-03 13:29 编辑 ]