【諾諾課堂】流言終結者-前驅vs后驅，哪個加速更猛？

小元元 2017-12-29

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前驅還是后驅，哪個動力好，哪個加速快？自從身邊的人知道我是搞汽車研發(fā)的以來，已經(jīng)被問過N百次了。。。今天，諾諾熬夜寫了一篇吐血科普貼，爭取把這個問題給大家說明白，借傳播能力超強的浩大諾粉軍團，把這個信息普及開，讓愛車一族從此不再為這個事困擾！

以諾嫂的座駕為例，奧迪A4 B7 1.8T 手動，先忽略發(fā)動機和手動擋，就借用這臺車的動力學參數(shù)，說簡單點，就是借用這個平臺，比如軸距、重心高度、前后軸重比，輪胎參數(shù)等，通過計算來引出結論。這也是德國人經(jīng)常用的方法，用真實案例來講學，而不是從一堆方程入手。

這是一臺前驅車，重心偏高且略微靠前，前后軸重比約為60%:40%，如果發(fā)動機逐漸提高數(shù)據(jù)扭矩的話，車子加速感就會越來越強。于是我們計算出下面一個曲線圖，表示發(fā)動機數(shù)據(jù)扭矩和車子加速度的理論對應關系。為了形象一些，我們采用g作為加速度單位，1g就是一個重力加速度。

（如果您用手機看不清圖里的小字，可以用電腦，去我們的官網(wǎng)閱讀：www.nuonuo.com.cn）

這個圖很粗淺，甚至是不對的，不要以為買臺280Nm的車就可以獲得1個g的彈射起步，那么千萬級的超跑們都會笑的。加速度不可能無限制提高的，它受到輪胎抓地力、路面情況的影響，終歸會碰到天花板，今天我們主要來研究這個天花板在哪里。

體驗過加速的車主都知道，車子加速時，整個車身會有后仰的趨勢，說形象一些就是車頭抬起，屁股坐下，重量會發(fā)生后移。

的確，如下圖，絕大多數(shù)車的重心（O點）都高于車輪中心（C點），通過車輪中心作用的驅動力F，會對車身中心造成一個順時針的力矩，使車頭上仰，前軸變輕。

（保持諾諾作風，示意圖親筆畫！）

我們可以通過公式推導計算出不同加速力道所造成的前軸軸重減少，而前軸越輕，車輪就越容易打滑。諾諾省去繁雜過程，直接看下圖的紅色虛線，這就是在不同的動力輸出下的加速度物理上限，即“天花板”！也就是說，高于這根紅色虛線的加速度都是實現(xiàn)不了的，會以車輪打滑告終。所以這臺車的最大加速度，其實只有0.46g。

關于上述前驅車的計算模擬過程，我們得到幾個結論：

1）重心越靠前，前驅車可以達到的極限加速度就越大

2）重心越低，加速過程中，發(fā)生的軸重轉移就越少，加速感越穩(wěn)定

3）在暴力起步過程中，128Nm的扭矩就可以讓前輪打滑響胎，其余的動力暫時無用武之地（明白為啥1.4的Polo也可以響胎起步了么？）但是你跟人拼起步時，必須保證發(fā)動機輸出扭矩瞬間達到128Nm，在怠速下，即使是滿油門，多數(shù)發(fā)動機是達不到這個扭矩的，必須預先給一定的轉速，再突然丟掉離合器，就可以保證從一開始就獲得響胎起步的效果。當然，記得關閉ESP或ASR系統(tǒng)，否則它們檢測到打滑，會限制動力。

4）增加一名70kg重的副駕駛后，極限加速度幾乎不減少！這個跟大家平時想的不一樣吧？下圖的數(shù)據(jù)說話?。ǖ且坏Q入2擋，多坐的這一個人就會有點點拖后腿了，具體為什么，再找機會深入探討吧。）

有粉絲可能會疑惑，130Nm不到就可以響胎，那我買500Nm的車子不是浪費嗎？不浪費，高速下，當空氣阻力消耗掉車子大部分動力時，大排量和小排量的差距就體現(xiàn)出來了。不得不說，即使是你地板油，在車速不高的時候，500Nm的牛車和300Nm的家用車，真還拉不開差距，因為此時瓶頸不是發(fā)動機動力，而是附著系數(shù)。

OK，接下來說后驅。我們假設這臺A4是后輪驅動的呢，加速是否可以改善不少？當然！因為加速時后輪會得到更多的重量，加速度越大，后輪越不容易打滑。于是，我們又得到了一根藍色曲線作為后驅模式的極限加速度。大家可以看出，后驅的極限加速度會比前驅大0.1g。

注意到C點了么？假如這臺車4個輪子都可以驅動，那么不管重量在加速過程中如何移動，只要動力在前后輪上可以相應分配，就可以發(fā)揮出最大的加速度，X5M的彈射起步，可以猛到司機都想吐，就是這個原因。圖上為啥是0.85g呢？這是因為我假設輪胎和路面的摩擦系數(shù)是0.85（普通水泥道路），想高于0.85g，4個輪子就要同時打滑了。當然，如果你使用抓地力好的輪胎，在新鋪設的柏油路上測試，四驅加速的理論成績可以提高到1g左右，而僅僅需要280Nm（相當于3.0的普通自然吸氣發(fā)動機）。但這個理想值往往是達不到的，由于前后扭矩分配系統(tǒng)的算法和響應速度，以及各種誤差和現(xiàn)實的原因，導致我們一直無法觸及理想，只能盡量逼近。

說到這里多P話兩句，車子的最大加速度會不會突破摩擦系數(shù)的限制呢？汽車工程師告訴您，可以突破！只要肯花錢。

常見的有兩種方法：

1）空氣動力學設計。汽車行駛時會遇到氣流產(chǎn)生阻力，消耗一部分動力。工程師們認為，爺有的是動力，就怕沒地方用。于是他們通過設計車身的造型和附件，讓這些阻力改變方向，把車身使勁往地上壓。這樣一來，在車重不變的情況下，車輪和地面接觸得更緊密。

隨手畫了張漫畫，不要噴我哈。

還是那套輪胎，還是那條路，F(xiàn)1賽車通過這樣的設計，可以獲得超過2倍車身自重的下壓力！如果附著系數(shù)=1的話，理論的加速極限就可以達到3個g了?。‵1是不是四驅，實際上達不到的哈）

但是使用空氣下壓力會遇到幾個小弊端，比如，你必須達到較高的車速，下壓力才會起作用；還有，前車的氣流會干擾你的下壓力，比如你跟車太近，車頭相對風速過低，車頭下壓力不足，容易造成轉向不聽話（專業(yè)叫法是“轉向不足”）。。。

算了，一說就停不下來。諾粉幫忙轉發(fā)時，記得通過回復投個票，真有很多人對這個話題感興趣的話，諾諾就單獨開貼給大家聊F1的空氣動力學吧！

2）輪胎技術的改善。這是純粹通過改變附著系數(shù)的方法來實現(xiàn)突破。大家聽過“熱熔胎”沒？這種輪胎通過駕駛預熱，提高胎面溫度（類似局部熔化，形成膠層），來“黏住”地面，提供高于靜摩擦的抓地力，就好比一個“固體膠棒”，開到哪抹到哪，自身損耗巨大。此外，準備時間較長，冷態(tài)和雨天性能表現(xiàn)很差，所以熱熔胎并非八面玲瓏之輩。這一點也有很多知識和案例可以聊。

助理美眉提醒：打住打住，又要跑題了。

完成了上面的講解，我們看到后驅車由于重心后移，比前驅車更利于加速。

在現(xiàn)實中，后驅車的設計者們?yōu)榱烁玫睦煤筝喌募铀?，把重心進一步后移。以寶馬為例，發(fā)動機安裝點進一步后移，前輪進一步靠前，蓄電池放在后備箱里面，都是為了增加后軸的重量，讓極限加速度更高。后驅車加速時的實際表現(xiàn)，其實更好。