汽車底盤中排為何要設計為「凸起」,後驅車有理由、前驅車有理由嗎?

西門町拓海 2022/01/27

一台五座轎車最理想的狀態是乘坐四人,前後「2+2」才能保證坐起來都舒服,想來誰也不想坐在後排中間的位置;原因當然是正中間有凸起,腳放哪都不得勁,當然也有橫向空間在滿載三人後會「肩挨肩」的問題。

底盤中排為什麼要設計為凸起?

大部分司機都知道這是後驅車的無奈,普通乘用車多使用「前置後驅」,發動機在前卻要驅動後輪,這就需要把動力傳遞到後橋;方式為使用縱置桶型變速器,通過傳動軸連接後差速器,傳動軸必須找到合理的位置放置,要避免離地間隙太低而導致托底碰撞損毀。

這是典型的前置後驅車的底盤,傳動軸的離地間隙得高一些,作為傳動系統的核心一定要避免磕碰;但是轎車或SUV的底盤本就很低,所以就不得不把底盤中間往上升,把傳動部分「包裹」起來。那麼後驅車是為了保護傳動系統從而進行這樣的設計,前驅車為什麼也要用這種設計呢?前置前驅是下面這樣的。

前驅會把發動機橫在發動機艙裡,匹配的是體積小巧的變速器,通過簡單的結構直接驅動兩側的前輪;從車頭到車尾的底盤沒有什麼核心零部件,各種管路也都不會過多的佔用空間,似乎沒有理由再進行凸起設計。可是排氣系統還是需要考慮的哦,如果底盤設計為全平面,排氣管就要通過吊耳懸掛在底盤下面;普通乘用車型的底盤不能太高,200mm(毫米)就算很高了,轎車只適合150mm左右,那麼通過吊耳掛上排氣管,排氣管是不是幾乎就要拖在地上了。

問題就在于這裡,保護排氣管當然也是有必要的,不過核心的問題還是排氣管的高溫。

排氣系統從發動機的排氣歧管開始算起,往後分別有幾個核心總成。

顆粒物捕捉器(6-b標準的車輛裝備) 三元催化器 中段消音器 尾段消音器 尾喉

汽車的尾氣溫度是非常高的,在排氣歧管內有900℃左右,100℃在標準海拔下就能燒開水了;所謂尾氣進入到捕捉器和催化器之後的溫度還會很高,清潔顆粒物、氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物所需要的啟動溫度都在200℃以上。由此可見排氣管的溫度會有多高,尾氣直到尾段消音器經過冷卻隔板降溫後才能低于一百攝氏度。

于是問題來了,如果排氣管的溫度太低會怎樣?

毫無疑問燃油車會大批量自燃……假設車輛底部有些易燃物,比如塑膠袋、廢紙或者秸稈等,汽車行駛到熱車後往上一停,這些易燃物很容易被引燃;其次超高溫度的排氣管如果距離地面太近,瀝青路面很容易因高溫而變形,水泥路面很容易開裂。所以即便是前驅燃油車也需要凸起設計,排氣管離地面遠一些總能更安全,至于底盤的溫度則可以通過隔熱瓦來控制。

(前驅車裡也有極少數後排平整的選項,這些車的排氣管設計大多「蜿蜒曲折」,通過特殊的設計可以保證用車安全)

「強度」是底盤凸起設計的另一個考量,這也許不太好理解;如果不理解則可以去做一個小實驗,找一張廢紙板,哪怕是打印紙都可以,握住平整的打印紙從兩頭往中間折,毫不費力就能把列印著折彎;但如果把紙板折疊出中間凸起的結構,之後再從兩頭往中間折就要費很大的力氣。

車身的強度不能單純分析材料強度,比如鋼材的屈服強度是1500Mpa還是300Mpa,哪些位置用了多少兆帕的鋼板;車身的幾何結構也是提高車身強度的,底盤中間的凸起就像是折疊後的紙板,滿載或重載後的車身不容易變形,在崎嶇路面起伏衝擊車身的時候,車身材料也不容易達到閾值而導致金屬疲勞。

綜上所述,汽車底盤的凸起設計能夠提高車身強度,合理控制排氣管的離地間隙以避免自燃,所以前驅車也會進行這樣的設計;不過以後的車總會淘汰這種設計了,因為燃油車已經逐漸被電動汽車取代,而電動汽車完全沒有高溫的問題。燃油車的高溫來自內燃機燃燒燃油產生,熱能只有很少一部分會轉化為機械能,剩餘的60%~70%都是「無用功」;電機依靠的是電流轉化的電磁場驅動轉子運行,運行中不會產生過多的熱能,更沒有尾氣。

同時電驅系統可以跳過變速器直驅車輛,因其轉化機械能的損耗可以低至10%以內,即便高轉速運行也會很省電;所以前驅即可把電機佈局在前橋,後驅直接把電機挪到後橋即可,這樣就不用佔用底盤的空間。底盤只需要佈局動力電池組,參考下圖。

普通電動汽車的動力電池組對于提升車身結構強度沒有多大意義,但是現在已經有車企設計出車身嵌入式的動力電池組,使用高強度的電芯和外殼,把電池包作為車身的結構件;裝上電池包之後,整個電池包就成為了「嵌入式大樑」,車輛成為了強度不低于越野車的准半承載式結構。

所以以後的電動汽車總能做到後排底盤全平,電驅技術給汽車帶來的提升是方方面面的。


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