将发动机前移如何改变了汽车?

前轮驱动在1934年的开创,以及1959年Mini的横置发动机布局,它们的遗产至今仍活在道路上几乎每一辆汽车中.
前轮驱动在1934年的开创,以及1959年Mini的横置发动机布局,它们的遗产至今仍活在道路上几乎每一辆汽车中.

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将发动机前移扩大了车内空间,使重量分布掌握在设计师手中,并使小型汽车的经济化生产成为可能.这一转变分两步实现:1934年前轮驱动投入批量生产,以及1959年横置发动机-变速箱总成成为廉价、可复制的方案.如今道路上几乎每一辆汽车都是这两个步骤的遗产.

亮点

  • 1934: 雪铁龙Traction Avant将前轮驱动与承载式车身相结合,使其达到批量生产标准.
  • 1959: Mini将横置发动机和变速箱塞进约 3米长的 车身,奠定了现代紧凑型汽车的模板.
  • 1931: 横置布局的真正先驱是搭载双缸二冲程发动机的DKW F1.
  • Traction Avant共生产了 759,111辆 ,成为首款产量达到六位数的前轮驱动汽车.
  • 在现代前轮驱动汽车中,纵置发动机布局实际上已被放弃;横置布局已成为普遍标准.

起点:发动机为什么最初在后部?

从卡尔·本茨的第一辆汽车开始,问题就很明确:需要将单缸四冲程发动机与将动力传递给车轮的传动系统组合在一起.在早期方案中,发动机被安置在驱动轴附近.因此,发动机位于后部的布局在多年间成为标准;将发动机靠近驱动轴在机械上很简单,并能降低传动损耗.

但这种布局有代价.发动机占用了乘客和行李空间;车辆需要更长的轴距.对于设计小型汽车的工程师来说,发动机安放在哪里的问题直接决定了车厢能有多大.发动机的布置方式,无论发动机排量还是气缸数量如何,都是汽车的根本架构决策:它决定了重量分布和重心,从而决定了加速、制动和操控性能.

雪铁龙Traction Avant:前轮驱动的批量生产考验

在1934年之前,前轮驱动并非完全陌生的概念.英国的Alvis 1928 Racing FWD和美国的Cord L29 (1929-1932)曾在豪华细分市场尝试过这种布局;在欧洲,既有DKW F2和Adler Trumpf等成熟的前轮驱动车型,也有Tracta的作品和BSA Scout等新尝试.汽车联盟(Auto Union)此前已在量产车上实现了前轮驱动和独立悬架.所欠缺的,是一辆将这些技术与经济实惠、大批量生产相结合的汽车.

这辆车由安德烈·勒费弗尔和弗拉米尼奥·贝托尼设计诞生.首款车型7A于 1934年4月18日 在巴黎发布;量产于一天后开始.Traction Avant是世界上首款批量生产的承载式车身前轮驱动汽车.承载式车身每辆车节省了 70公斤 钢材;这种轻量化正是该车 能够达到100 km/h 速度背后的工程功力.燃油消耗约为 10 L/100 km ;在1951年的一次测试中,1,911 cc的Light Fifteen达到了 72.6 mph 的最高速度,0-60 mph加速用时 29.7秒 交出了数据.

膝部空间充裕的车厢

Traction Avant采用纵置前驱布局,变速箱在前,发动机在后,差速器位于两者之间.这种布置意味着仪表板上带有换挡杆、悬吊式踏板、伞式手刹和前排连体座椅.其结果是:极为宽敞、平整无阻碍的车厢地板,并且不再需要侧踏板.这些特性使该车在豪华轿车和出租车领域广受欢迎.车上还配备了在欧洲量产车中首开先河的液压制动器、1936年取代蜗杆滚轮转向的齿轮齿条式转向、带扭杆的前独立悬架以及铝合金变速驱动桥.

成本则十分沉重:研发和工厂翻新开支将雪铁龙推向了 1934年底 破产,最大的债权人米其林公司一直掌管到1976年.生产在战争期间中断,1945年重新启动,并于 1957年7月 结束;总产量 为759,111辆.其铸铝变速驱动桥还有另一段命运:在20世纪50年代被用于Cooper的F1后置发动机革命中——Cooper T51成为1959年F1世界冠军.

Mini与横置发动机布局:现代模板的诞生

Issigonis'in 1959'da şanzımanı motorun yanına yerleştirerek kurduğu enine motorlu önden çekiş düzeni, bugünkü hemen her otomobilin şablonunu yazdı.

Traction Avant的纵置布局在技术上很成功,但并非未来的标准.真正的革命在于将发动机横置:让发动机连同变速箱组成一个紧凑的整体单元,安放在前轴之上.这里需要做一个历史澄清:第一辆横置前驱发动机的汽车并非Mini.这种布置的先驱是 自1931年起 的DKW F1——一款双缸两冲程发动机汽车;DKW于1939年为三缸发动机设计的F9原型车也采用了横置发动机-变速箱布置.

Mini在1959年所做的事情有所不同,而这正是它具有变革性的原因:Alec Issigonis的设计将横置发动机与前驱结合,把变速箱布置在发动机旁边, 使之成为一个廉价、可批量 生产的整体.在外部, 它是一辆长约10英尺(即3米)的汽车,在内部却提供了出人意料宽敞的乘坐空间——发动机布置正是这种内部空间效率得以实现的关键.除了后来仍采用纵置布局的Renault 4、Renault 16和第一代Renault 5等例外,现代量产前驱汽车几乎全部采用了这种横置布局.这一从小型汽车起步的模板,逐渐演变为涵盖紧凑级、中级乃至最终多数混动车型时代的主导架构.

后置发动机为何消失了?

将发动机置于后部也是一种有合理依据的布局.发动机的重量压在驱动轴上,因此能改善牵引力——尤其是在冬季条件下.其理由在于简单性、布置效率、创造行李厢和乘客空间,以及让发动机更靠近驱动轴.在20世纪50年代,设计小型汽车的流行方式就是采用后置发动机;这一布局在历史上也更多地用于小型车辆.问题随着尺寸的增大而出现:后部发动机重量在大型汽车上会产生负面影响,破坏操控平衡.结果是后置发动机小型汽车的时代逐渐被放弃;例外则是像保时捷911那样将这一布局化为自身个性、在工程上驾轻就熟的车型.

发动机布局如何影响驾驶和车内空间?

布局的影响可以从三个方面来概括:

  • 前置发动机: 这是最容易进行维护的位置;发动机舱易于触及,前置安装还能带来更宽敞的座舱和乘客空间.
  • 后置发动机: 为驱动轴增加重量;在小型车辆上布置效率高,但在较大车身上会使平衡变得困难.
  • 中置发动机: 彻底改变重量分配并严重影响驾驶特性;因此常用于运动型车辆.

需要注意一个区别:发动机位置影响的主要是性能和操控,而非燃油经济性.效率主要取决于发动机排量、重量和空气动力学.也就是说,把发动机前移并不能直接按升节省燃油;它带来的是同等车身尺寸下更大的座舱,以及工程师能够掌控的重量平衡.

传承:当今汽车的架构决策

如果说气缸数量、发动机类型和排量是每辆汽车在橱窗里的门面,那么发动机布局就是其隐藏的骨架.从本茨时代流传下来的后置发动机布局在小型车辆上长期奏效;Traction Avant将前轮驱动与承载式车身结合投入量产,改变了车内空间和成本计算;Mini则将横置发动机-变速箱总成纳入量产经济体系,奠定了当今紧凑型汽车乃至间接地奠定了混动时代布置逻辑的基础.今天,当您看到轿车或掀背车座椅后方延伸的平坦地台、位于后部的行李厢以及前部相对较小的发动机舱时,您所看到的正是1934年和1959年做出的两个架构决策的总和.

参考资料