汽车底盘中排为何要设计为凸起,后驱车有理

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一台五座轿车最理想的状态是乘坐四人,前后“2+2”才能保证坐起来都舒服,想来谁也不想坐在后排中间的位置;原因当然是正中间有凸起,脚放哪都不得劲,当然也有横向空间在满载三人后会“肩挨肩”的问题。

底盘中排为什么要设计为凸起?

大部分司机都知道这是后驱车的无奈,普通乘用车多使用“前置后驱”,发动机在前却要驱动后轮,这就需要把动力传递到后桥;方式为使用纵置桶型变速器,通过传动轴连接后差速器,传动轴必须找到合理的位置放置,要避免离地间隙太低而导致托底碰撞损毁。

这是典型的前置后驱车的底盘,传动轴的离地间隙得高一些,作为传动系统的核心一定要避免磕碰;但是轿车或SUV的底盘本就很低,所以就不得不把底盘中间往上升,把传动部分“包裹”起来。那么后驱车是为了保护传动系统从而进行这样的设计,前驱车为什么也要用这种设计呢?前置前驱是下面这样的。

前驱会把发动机横在发动机舱里,匹配的是体积小巧的变速器,通过简单的结构直接驱动两侧的前轮;从车头到车尾的底盘没有什么核心零部件,各种管路也都不会过多的占用空间,似乎没有理由再进行凸起设计。可是排气系统还是需要考虑的哦,如果底盘设计为全平面,排气管就要通过吊耳悬挂在底盘下面;普通乘用车型的底盘不能太高,mm(毫米)就算很高了,轿车只适合mm左右,那么通过吊耳挂上排气管,排气管是不是几乎就要拖在地上了。

问题就在于这里,保护排气管当然也是有必要的,不过核心的问题还是排气管的高温。

排气系统从发动机的排气歧管开始算起,往后分别有几个核心总成。

颗粒物捕捉器(6-b标准的车辆装备)

三元催化器

中段消音器

尾段消音器

尾喉

汽车的尾气温度是非常高的,在排气歧管内有℃左右,℃在标准海拔下就能烧开水了;所谓尾气进入到捕捉器和催化器之后的温度还会很高,清洁颗粒物、氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物所需要的启动温度都在℃以上。由此可见排气管的温度会有多高,尾气直到尾段消音器经过冷却隔板降温后才能低于一百摄氏度。

于是问题来了,如果排气管的温度太低会怎样?

毫无疑问燃油车会大批量自燃……假设车辆底部有些易燃物,比如塑料袋、废纸或者秸秆等,汽车行驶到热车后往上一停,这些易燃物很容易被引燃;其次超高温度的排气管如果距离地面太近,沥青路面很容易因高温而变形,水泥路面很容易开裂。所以即便是前驱燃油车也需要凸起设计,排气管离地面远一些总能更安全,至于底盘的温度则可以通过隔热瓦来控制。

(前驱车里也有极少数后排平整的选项,这些车的排气管设计大多“蜿蜒曲折”,通过特殊的设计可以保证用车安全)

“强度”是底盘凸起设计的另一个考量,这也许不太好理解;如果不理解则可以去做一个小实验,找一张废纸板,哪怕是打印纸都可以,握住平整的打印纸从两头往中间折,毫不费力就能把打印着折弯;但如果把纸板折叠出中间凸起的结构,之后再从两头往中间折就要费很大的力气。

车身的强度不能单纯分析材料强度,比如钢材的屈服强度是0Mpa还是Mpa,哪些位置用了多少兆帕的钢板;车身的几何结构也是提高车身强度的,底盘中间的凸起就像是折叠后的纸板,满载或重载后的车身不容易变形,在崎岖路面起伏冲击车身的时候,车身材料也不容易达到阈值而导致金属疲劳。

综上所述,汽车底盘的凸起设计能够提高车身强度,合理控制排气管的离地间隙以避免自燃,所以前驱车也会进行这样的设计;不过以后的车总会淘汰这种设计了,因为燃油车已经逐渐被电动汽车取代,而电动汽车完全没有高温的问题。燃油车的高温来自内燃机燃烧燃油产生,热能只有很少一部分会转化为机械能,剩余的60%~70%都是“无用功”;电机依靠的是电流转化的电磁场驱动转子运行,运行中不会产生过多的热能,更没有尾气。

同时电驱系统可以跳过变速器直驱车辆,因其转化机械能的损耗可以低至10%以内,即便高转速运行也会很省电;所以前驱即可把电机布局在前桥,后驱直接把电机挪到后桥即可,这样就不用占用底盘的空间。底盘只需要布局动力电池组,参考下图。

普通电动汽车的动力电池组对于提升车身结构强度没有多大意义,但是现在已经有车企设计出车身嵌入式的动力电池组,使用高强度的电芯和外壳,把电池包作为车身的结构件;装上电池包之后,整个电池包就成为了“嵌入式大梁”,车辆成为了强度不低于越野车的准半承载式结构。

所以以后的电动汽车总能做到后排底盘全平,电驱技术给汽车带来的提升是方方面面的。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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