2018年5月31日 星期四

乘用車的引擎配置與傳動方式

  現今最常見的乘用車傳動配置,有前置引擎前輪驅動 (Front-engine Front-wheel-drive, FF),與前置引擎後輪驅動 (Front-engine Rear-wheel-drive, FR) 兩種。跑車則另有中置引擎後輪驅動 (Mid-engine Rear-wheel-drive, MR) 以及後置引擎後輪驅動 (Rear-engine Rear-wheel-drive, RR) 兩類,其中 RR 配置目前僅 Porsche 911 採用。然而,若是考慮變速箱位置、引擎與傳動軸的相對位置、引擎方向 (Longitudinal縱置、Transverse橫置) 等因素,加上日漸流行的全時四輪傳動系統 (All Wheel Drive, AWD),傳動配置很難單以 FF、FR 簡單區分。以下將介紹目前常見的幾種配置,以及著名的特殊配置案例。

1. 前置橫置引擎,引擎在前軸前方
這是目前最普遍的配置,通常為前輪驅動,亦可以作四驅。橫置引擎代表曲軸與前軸是平行的,變速箱則必須配置在引擎的左側或右側。目前絕大多數車款都是引擎在右、變速箱在左。這樣的配置可以縮短引擎室長度以及軸距,加上前驅車款無須將動力後傳,可減少車室後方機械空間。四驅車款雖然需要通往後軸的傳動軸,但是相較於後驅導向的車款,所需機械空間仍然較少。
  這種配置的缺點是難以放入大引擎,多為 I4 與 V6 引擎,歷史上雖曾出現 I6 與 V8 的橫置引擎,但也都已淘汰。由於變速箱不在車身中央,通往左右輪的傳動軸勢必不等長,造成動力傳輸的落差。另外,變速箱與引擎的重量都落在前軸前方,會使得車輛重心偏向前,不利激烈操控。
  採用此種配置的多為平價車款,講求經濟性與空間,但不強調操控。然而隨著底盤技術的進步,部分高級車也改採此種配置,並保有優異的操控性,如 Volvo 全車系、部分 Lexus 和 Infiniti 車款。Mercedes-Benz 與 BMW 為了搶攻平價車市場,近年來也陸續推出此種配置的入門車款。

2.前置縱置引擎,引擎在前軸上方或後方
這是傳統高級車的的配置,多為後驅,亦可作四驅,傳統高級車廠如 Mercedes-Benz 與 BMW 即是採用此配置。這種配置的引擎至於車身中央軸線上,變速箱則緊鄰在後,可搭載大排氣量多缸數引擎,但也需要較長的引擎室與軸距。通往後軸的傳動軸也是置中的,因此通往左右後輪的傳動軸等長,前輪僅需負責轉向,因此有較大的轉向角度,操控也較為精準。至於四驅的前輪傳動軸,則是從變速箱向前延伸,但通常前輪的左右傳動軸就不等長了 (四傳動軸皆等長的配置目前僅有 SUBARU 的車款有搭載,詳見 3. ) 。
  這種配置的缺點就是需要龐大的機械空間,尤其是引擎室與後輪懸吊,因此通常僅有中大型車款採用此種配置。近代著名的後驅小轎車僅有 BMW 1 Series,但受限於機械空間,其後座空間難以和前驅車款相比。
  採取此種配置的轎車,引擎是擺放在前軸上方。而跑車為求配重與操控性能,引擎是完全擺放在前軸後方,亦稱為前中置 (Front-mid engine),這也是為何許多跑車具有極長的引擎室比例。然而,近年來許多轎車車款為求操控性能,也將引擎後移,雖然不一定完全落在前軸後方,但引擎重心也大幅向後移動了,如 BMW G30 5 Series 即是一例,這也說明了為何某些高級車款的軸距大幅的增加。

3.前置縱置引擎,引擎在前軸前方
這是比較少見的配置,目前僅有 AUDI (A4以上,A3以下為橫置引擎) 與 SUBARU 採用。採用此種配置的目的,是配合前輪傳動的設計,因為當引擎落在前軸前方,由變速箱通往前軸的傳動軸,可以設計得比引擎落在後方短。然而採用此種配置的 AUDI 與 SUBARU,皆不是以前輪驅動作為主打,而是四輪驅動,SUBARU 甚至將全車系都標配四輪驅動,僅 AUDI 有提供此種配置的前輪驅動車款。
  這樣的配置可以縮短軸距,但引擎室長度的要求仍比橫置引擎長。雖然理論上這樣的配置可以放進大引擎,但引擎過長會導致重心前移,因此目前 AUDI 配置的引擎,為 I4、V6、V8、W12,而 SUBARU 則為 B4、B6,兩者皆未曾搭載過長度較長的 I6、V12 引擎。
  有趣的是,VAG 集團內的高級車如 Porsche、Bentley等品牌,也採用了與 AUDI 相同的引擎配置,但並非前驅,而是後驅與四驅。

4.中置縱置引擎
這種引擎配置目前僅出現在跑車車款上,可搭配後驅以及四驅,如 Ferrari 488 GTB、AUDI R8、Porsche 718 車系。此配置有理論最佳配重,引擎重心剛好在車身重心上。然而這樣的配置有兩大缺點:散熱不易、無後座空間。第一個問題的解決方式,是搭配良好的散熱設計,並避免長時間低速行駛。第二個問題,對於跑車買家來說,通常並不是個問題。

5.後置縱置引擎
目前僅存的後置引擎車款為 Porsche 911,同樣也有後驅以及四驅的配置。著名的老金龜車也是後置引擎。

以下介紹幾款特殊的傳動設計:

Nissan GTR (R35)
最新一代的戰神在水野和敏的主導開發下,有著極為特殊的傳動配置。其引擎為縱置,落在前軸後方,但變速箱則是後移到後軸前方,以平衡配重。GTR 採用四輪驅動,動力首先由傳動軸傳遞到後方的變速箱,再由變速箱分別往前方與後方傳送,因此變速箱有很長的的輸入軸與前輸出軸。

Lamborghini Miura
Miura採用中置 V12 引擎後輪驅動,且為罕見的橫置,其變速箱結構非常的小。

Ferrari FF
FF 為前置縱置引擎,引擎落在前軸後方,並採用四驅。FF 的變速箱也後移到後軸上方,但是前軸的動力並非來自後軸的變速箱,而是引擎的前方另有一組類似變速箱與差速器結合的機構,負責將動力傳輸到前軸。這套系統原廠稱之為 4RM,FF 的後繼車款 GTC4Lusso 亦採用了強化版的 4RM Evo。

Smart Fortwo
Fortwo 從第一代開始便採用後置橫置引擎,後軸後方的空間已足以放進其小巧的三汽缸引擎。第二代的 Forfour 亦採用同樣的配置。

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