2022年08月08日 星期一

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刚送完豆腐的拓海在秋明的下山道晃悠,内心还在回想昨日在塩那的那场鏖战,此时一辆浑身湛蓝,脚踏金轮,身背尾翼的两门小跑车从后方追来,不断地对前方的86进行挑衅。

此时,拓海那刚经历完恶仗而沸腾的血液还没降下温来,后方车辆的挑衅令其热血再次燃烧,拱得拓海立马深踩油门陷入与后车的缠斗之中,但几轮冲刺下来,不仅没有将其甩开,反而在祭出大招之后(排水渠过弯)后被对方轻松超越,随后只能望着对方渐行渐远。

剧中只有一人能在拓海的主场上将其轻松打败,那便是其父藤原文太,而文太驾驶的车辆便是在WRC赛场上大放异彩的斯巴鲁翼豹GC8。这辆车在剧中纷纷俘获了藤原父子的芳心,作为一辆依托于电子系统的车,竟能让只倾心于纯机械结构车辆的文太将其买回家中,而藤原拓海在驾驶过后更是对一直钟爱的86产生了怀疑。接下来我们就对这辆斯巴鲁翼豹GC8进行详细解析,尤其是其搭载的那套DCCD系统,带您看看究竟是啥魔力能给这对父子迷成这样。

顺带一提,很多人认为剧中的翼豹是史上最经典的22B。但实则不然,剧中车辆明显没有22B的宽体,同时发动机盖上的散热孔布置方向也不同,再结合头文字D游戏中该车名为GC8V,因此可以推测文太驾驶的是一辆装有22B前杠的第五代翼豹WRX Type-R STI,

首先,水平对置发动机是谈及斯巴鲁时绕不开的话题,这种发动机有运转平稳、加速能力强等优点。

这里需要注意的是,并非夹角为180°的V形发动机就叫水平对置发动机,除气缸夹角之外,还需要看连杆轴颈是如何分布的,水平对置发动机的连杆轴颈为一缸一个,这样可以使两侧相邻的气缸的运动方向相反,作用力相互抵消,令发动机运行平稳。

而180°夹角的V形发动机,两缸共用一个连杆轴颈,在工作时运动方向一致,这就导致两侧气缸的作用力无法相互抵消,同时还会增大惯性,因此抖动问题会较为明显。

目前,世界上只有斯巴鲁与保时捷两家车企制造水平对置发动机。斯巴鲁之所以会走这条极少有人走的路,是因为其早年间想要制造一款大空间的紧凑型家用车。从而开始了一款前置前驱车型的研发工作,这种车型结构相较于当时流行的前置后驱布局可以减少动力损失,提高燃油经济性,并且因无需使用中央传动轴进行动力传输,可以令后排空间获得更大的容积,乘坐更加舒适。当时斯巴鲁的工程师百濑晋六对这款车提出了以下四项技术要求:

第一:差速器要位于两轮中心位置(消除半轴不等长造成的扭矩转向问题,同时也降低主被动件因传动轴工作角度造成的转速差异,提高传动效率。)

第二:发动机高度要低(降低车身重心,使车辆具备更强的稳定性与灵活性。)

第三:前悬要短(前悬即为车辆最前端到前轴位置,缩短前悬有利于提高车辆接近角,提升车辆通过性,同时也意味着前轴之前的重量较少,使车头指向性更强。)

第四:要减少振动(提高乘坐舒适性)

从以上四点要求分别代表对新车的舒适性、经济性以及操控性等方面的要求。

这些要求看似简单,但实现起来相当困难。首先,前三条要求意味着无论纵置还是横置都无法使用直列发动机。因为直列发动机会占据车身的大部分横向长度,而变速器这一关键总成必须要紧跟在发动机之后,同时为了结构紧凑并减小震动需要将差速器与变速箱整合在一起,这就导致差速器偏离两轮的中心位置。

而发动机纵置会增加车头的纵向长度,若是为了将前悬变短将发动机放在前轴之后,则会令整车长度大大增加,脱离民用车的定位。把发动机放置在前轴之上又会因为其占据着两轮中心位置从而无法满足第一项要求,否则就需要将发动机垫高,把差速器放在发动机正下方,但这会导致无法兼顾低重心的要求。

而水平对置发动机则充分满足了以上四点要求,更短的纵向长度令其即便纵置在前轴前方也不会使车辆前悬过长,同时相较于V形发动机还拥有更低的重心与平稳性。

并且因为水平对置发动机采用纵置方式,所以差速器也找到了适合自己的位置,它被放置于变速器输入轴的正下方与输出轴直接相连,为此工程师还将变速器向后方进行了拉长,为差速器上的主减速齿轮腾出空间。

如此一来,发动机、变速器、差速器便均在两轮之间的中心线上,不仅满足了要求,还实现了车辆左右重量几乎相等的额外效果。

在进行了两年的研发后,对斯巴鲁未来发展有着重大意义的车型——斯巴鲁1000在1965年10月12日正式生产,而斯巴鲁引以为傲的左右对称四驱系统也在这辆车上初现端倪。

1970年冬,斯巴鲁接到东电集团的特殊定制业务,为了让员工在冬季进行野外作业时有一辆高效载具,东电集团希望斯巴鲁开发一款四轮驱动的全天候汽车。想实现东电这一愿望这对斯巴鲁来说可谓轻而易举,此前研发的前置前驱系统有着优良的四驱底子,纵置水平对置发动机使动力可以一路直通至后轴,减少动力浪费,在原本前置前驱的基础上加入分动箱、中央传动轴、后轴差速器等部件后整套四驱系统便大功告成了。

但此四驱非彼四驱,其与斯巴鲁后来在GC8上使用的全时四驱系统相差甚远。

首先,这是一套分时四驱系统,相较于全时四驱系统有着根本性的区别,大部分时间还是用前轮驱动,只有在路面附着力低的时候才能接入后轮,使车辆脱困。

虽然如此,但斯巴鲁的左右对称四驱系统已初具雏形,在完成东电的特制订单之后,斯巴鲁便开始着手准备为自家的量产车装上四驱系统。两年后斯巴鲁1000的继任者Leone的旅行版车型正式装备斯巴鲁首款四驱系统,随后第二代车型将传统的机械式分动箱改为了湿式多片离合器,令操作更加简单。


时间来到1984年,Leone车型发展至第三代,正是这一代车型搭载了斯巴鲁历史上第一套全时四驱系统,这辆车能实现全时四驱得益于伞形齿轮中央差速器与嵌套结构的灵活运用,其内部采用了嵌套式结构将变速箱输出轴与前轮驱动轴进行了整合,同时加入了一个粘性耦合器作为自锁装置,保证了车辆的脱困能力。

其中,粘性耦合器的原理较为有趣,其有着简单、实用、成本低廉的优点,现在斯巴鲁还在部分车型上采用这种自锁装置,若是大家感兴趣的话,我可以专门写一期斯巴鲁不同车型的所采用的四驱技术。

现在,我们先专注于文太那辆斯巴鲁GC8。上图中展示的便是该车的变速箱与中央差速器总成,相较于斯巴鲁最早的全时四驱系统,STI仅保留了嵌套式结构,将伞形齿轮差速器改为行星排结构的机械LSD,在其右侧为电子LSD。

(注:图中不同颜色区域相互独立)

现在我们将中央差速器的结构放大,最前端是行星齿轮组,行星齿轮组内部嵌套着机械LSD,图中左上角是行星齿轮组的正视图,其中红色的六个齿轮为行星轮,被行星架连接为一个整体,变速箱与其相连;紫色齿轮为太阳轮,负责向前轮输出动力;最外侧的淡蓝色部分为齿圈,负责向后轮输出动力。

在这个结构中,行星架齿数>齿圈齿数>太阳轮齿数,对于齿轮传动来讲,主被动齿轮齿数大小不同意味着传动效率不同,小齿轮带动大齿轮→扭矩↑转速↓,大齿轮带动小齿轮→扭矩↓转速↑,如此一来车辆在正常行驶时虽然前后轮转速相同,但有更多的扭矩被传递至后轮。同时,六个行星轮除了公转外还可进行自转,保证前后轮在必要时拥有转速差。

(注:图中不同颜色区域相互独立)

被套在行星齿轮中央的自锁装置(图片中央的灰色部分),利用凹槽与太阳轮的扭矩凸轮(图片中央的淡黄色小块)相啮合,其在扭矩的作用下会被向左推动,而自锁装置会带动主离合器(行星排右侧的粉色部分)一同向左运动,使之与摩擦片相结合,令整个行星齿轮组形成整体共同旋转,此时前后轮的扭矩输出的比值为50:50,由于这种机械自锁装置会在油门加深时进行自锁,因此在加油出弯时会推头。

下面我们来看电子LSD,其位于中央差速器尾端紧邻主离合器,深黄色部分为中间离合器,右侧的深蓝色部分导向离合器,在中间离合器与导向离合器之间有弧形凹槽,中间嵌有滚珠。


(注:图中不同颜色区域相互独立)

在工作过程中,首先深蓝色部分的导向离合器外侧的线圈将会通电,导向离合器在电磁力的作用下产生位移,而滚珠则会因导向离合器上的弧度向左位移,将中间离合器、主离合器均顶至左侧,使行星轮与壳体上的摩擦片相结合。


由于壳体与负责向后轮传输动力的齿圈为刚性连接,行星轮与变速器输入轴相连,因此电子LSD的介入意味着后轮将被输入更多的动力。而通过控制线圈的通电量可以对导向离合器的位移量进行控制,使中间离合器与主离合器的压紧力不同。从而达到控制后轮扭矩输出的目的,最大可达100%。驾驶员可以选择进行手动调节,也可以选择交由系统自行调节。

以上便是整套DCCD系统的结构详解,我们可以看到该系统的结构均为圆形嵌套,在结构紧凑的基础上达成了中央对称的目的,扭矩调节集中于轴间差速器上,动力输出更偏向于后轴,但有着加速出弯时易推头的缺点,因此更加适用于非铺装路面的赛道,同时也适合由惯用漂移手法的车手来驾驶,相信这也是文太赞赏其为“实用又好开的车”的原因之一。

对于拓海来讲,驾驶AE86这种抓地力低易于漂移的FR车子已经得心应手,但不同车辆架构会造成不同车辆间的特性差异,对差异的不熟悉将成为其向职业车手转型路上的绊脚石。因此,藤原文太特地找来采用四驱系统的斯巴鲁GC8作为拓海的陪练,并让拓海将其与AE86轮流驾驶,以此适应不同车种,而GC8独特驱动系统所带来的偏向后轮的驱动特性,也可以使拓海对从未接触过的四驱车更易上手。

想必大家已经注意到,我在文中并未对该车采用的EJ20发动机进行介绍,原因是我个人认为这具发动机的优点均来自于其独特的水平对置结构,动力特性的调教从其短行程宽缸径的气缸尺寸就可以看出,其偏向于提高功率,重点在高转速时的马力输出,与当时大部分的JDM车型所走的路径相同。但也正是因为其独特的结构,使其对发动机舱的横向宽度占据过于严重,导致涡轮的布局给了散热系统较大的压力。

总体而言,斯巴鲁GC8独特的四驱系统令其像是专为拉力赛而生的丛林野兽,更加适合在与世隔绝的荒野中放飞自我。斯巴鲁翼豹WRC STI作为极少数从当时那个年代幸存下来的性能车之一,我想EJ20发动机的坚挺与DCCD系统在成本与性能上的平衡,是该系列车型能活到现在的主要原因,虽然EJ20已经停产,但希望整个车系不会有与我们说再见的那一天。

(图片均来源于网络侵删)

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