新款smart fortwo技術(shù)亮點(diǎn)解讀

文：魏川音

新款smart fortwo技術(shù)亮點(diǎn)解讀

文：魏川音

2015年7月，新款smart fortwo上市，先期推出了搭載1.0 L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)型，在2016年2月又后續(xù)推出了0.9 T渦輪增壓車(chē)型。自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)依然是1.0 L3缸發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率51 kW，較前代車(chē)型有所提升。新車(chē)型采用了全新的6速雙離合器變速器，車(chē)軸和懸架系統(tǒng)也有所改良。此外，新車(chē)還配備了自動(dòng)啟動(dòng)/停止功能，舒適性和安全性配置也有很大提升。為了方便廣大讀者對(duì)該車(chē)的深入了解，本文將對(duì)新款smart fortwo的主要技術(shù)亮點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)

新款smart fortwo 搭載最新研發(fā)的 3缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)M281（圖1），包括3種功率版本：功率降低的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（45 kW）、自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（52 kW）和增壓發(fā)動(dòng)機(jī)（66 kW）。新款汽油發(fā)動(dòng)機(jī)M281 全部基于同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，不同的功率版本通過(guò)使用不同的軟件版本以及增壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1.增壓裝置

新款 smart fortwo 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了帶有增壓限制閥（排氣泄壓閥）的渦輪增壓器。增壓壓力調(diào)節(jié)通過(guò)一個(gè)電控排氣泄壓閥實(shí)現(xiàn)，而后者則由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)特征曲線和負(fù)荷變化進(jìn)行控制。

2. 冷卻系統(tǒng)

根據(jù)裝備版本的不同，新款 smart fortwo中最多有2個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的冷卻液回路（圖2）。其中一個(gè)是高溫（HT-）回路，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)、氣缸蓋以及渦輪增壓器；另一個(gè)是低溫（NT-）回路，用于增壓空氣的溫度控制。未搭載渦輪增壓器的車(chē)輛只有一個(gè)高溫（HT-）回路。此外，車(chē)輛的后部還有一個(gè)輔助風(fēng)扇。

3. 排氣系統(tǒng)

M281發(fā)動(dòng)機(jī)使用了2種版本的排氣系統(tǒng)：自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)和渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)。這兩種版本排氣系統(tǒng)的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)均不相同（圖3、圖4）。排氣系統(tǒng)的組成部分包括：催化轉(zhuǎn)換器、隔離單元和后消音器。搭載運(yùn)動(dòng)套件的車(chē)輛擁有一個(gè)帶鍍鉻尾管罩的排氣系統(tǒng)。

4. 燃油系統(tǒng)

M281發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油供給使用非循環(huán)燃油系統(tǒng)（圖5）。燃油通過(guò)燃油箱中內(nèi)置的輸送模塊輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。在該系統(tǒng)上，燃油泵提供具有燃油噴射系統(tǒng)（油軌）所需壓力（最大520 kPa）的足夠量的燃油。燃油箱的燃油液位通過(guò)杠桿式傳感器測(cè)量并在儀表板中分析和顯示。

5. 燃油箱

燃油箱布置在后軸前方（圖6），采用共擠壓工藝制造的燃油箱擁有6層高密度聚乙烯（HDPE）以及1層乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）。燃油箱的容積為 28 L，其中 5 L為備用。此外也可以選裝容積為 35 L的燃油箱。補(bǔ)償容積位于燃油箱本身。

二、變速器

新款smart fortwo搭載了新研發(fā)的twinamic 6 擋雙離合器變速器（圖7）。該雙離合器變速器采用三軸變速器的結(jié)構(gòu)，三軸變速器由2個(gè)分別帶有獨(dú)立離合器的分變速器構(gòu)成，具有6個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋。twinamic變速器的特點(diǎn)包括：采用干式、電動(dòng)機(jī)械操縱的雙離合器； 集成錐齒輪差速器；換擋時(shí)沒(méi)有力量中斷；線控?fù)Q擋，拉線制動(dòng)；選擇了行駛程序“手動(dòng)”（選裝裝備）時(shí)，可使用轉(zhuǎn)向盤(pán)換擋按鈕掛入不同檔位；變速器控制單元集成于變速器外殼。

1. 換擋機(jī)構(gòu)

在 twinamic 6擋雙離合器變速器中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩從內(nèi)燃機(jī)曲軸傳遞至雙質(zhì)量飛輪上。在此處，動(dòng)力傳輸根據(jù)所連接的離合器被傳導(dǎo)至雙離合器變速器的內(nèi)軸或外軸。第1、3、4擋和倒擋使用單錐碳同步器。第2擋使用了雙錐燒結(jié)同步器。從第5擋進(jìn)入第6擋的同步則通過(guò)單錐燒結(jié)同步器實(shí)現(xiàn)。變速器不需要額外的油液冷卻裝置。

2.換擋過(guò)程

車(chē)輛行駛期間會(huì)分別掛入2個(gè)副變速器的一個(gè)擋位（圖8）。變速器控制系統(tǒng)會(huì)在第2個(gè)副變速器中預(yù)先掛入下一個(gè)預(yù)計(jì)切換的擋位。當(dāng)前所控制擋位的離合器接合，而預(yù)期接通擋位的離合器則分離。換擋時(shí)，當(dāng)前控制的離合器 1 分離，而離合器 2 接合。

雙離合器變速器工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力中斷。電子控制單元根據(jù)需要跳過(guò)個(gè)別擋位，而不是依次降低擋位。這樣可以將自動(dòng)變速器的舒適與手動(dòng)變速器的效率相結(jié)合。

三、車(chē)軸和懸掛系統(tǒng)

1.前軸

與前代車(chē)型相同，新款smart fortwo的前軸采用了經(jīng)典的麥弗遜設(shè)計(jì)。這種前軸結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：較少的空間需求、較低的非簧載質(zhì)量、較大的底座和較低的受力。在車(chē)輪中部下方各有一個(gè)橫向控制臂、一個(gè)懸架掛減振柱和一個(gè)轉(zhuǎn)向橫拉桿負(fù)責(zé)車(chē)輪導(dǎo)向（圖9）。

新款smart fortwo創(chuàng)新重點(diǎn)是更高的駕駛安全性、更高的機(jī)動(dòng)性和比前代車(chē)型系列更優(yōu)良的駕乘舒適性。更高的行駛安全性通過(guò)適當(dāng)?shù)能?chē)軸運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)以及對(duì)調(diào)校方式的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。而為了改善駕乘舒適性，前軸和后軸的彈簧行程均得到了增大。新款前軸中使用了帶有一個(gè)導(dǎo)向軸承和一個(gè)舒適支承的橫向控制臂，從而增加了縱向彈性并因此改善了感測(cè)性能。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的轉(zhuǎn)向半徑減小，前軸采用了能夠確保極大車(chē)輪轉(zhuǎn)向角的設(shè)計(jì)。這就意味著相應(yīng)的整體式托架設(shè)計(jì)以及長(zhǎng)齒條行程和轉(zhuǎn)向橫拉桿運(yùn)動(dòng)學(xué)。

相對(duì)于前代車(chē)型系列來(lái)說(shuō)，前軸整體式托架更大；此外，其延長(zhǎng)的底座不僅承載了橫向控制臂的導(dǎo)向和舒適軸承，還承載了轉(zhuǎn)向系并被用作第三（下部）層的防撞元件。部件根據(jù)載荷設(shè)計(jì)。

2. 后軸

與前代車(chē)型相同，新款smart fortwo擁有一個(gè)直接安裝在白車(chē)身上的 De-Dion 后軸并通過(guò)橫向支承吸收橫向力?；谥亓?jī)?yōu)化的原因，前代車(chē)型系列中所采用的后軸支架在新車(chē)型中被集成在白車(chē)身中（圖10）。因此，新款smart fortwo 的迪氏后軸直接固定在車(chē)身上。

3. 懸架掛系統(tǒng)和減振系統(tǒng)

新款 smart fortwo 的懸架系統(tǒng)由前軸上的麥弗遜雙管懸架減振柱和后軸上配備單獨(dú)布置彈簧的雙管式減振器組成。

（1）前軸懸架

前軸采用車(chē)輪導(dǎo)向式麥弗遜懸架減振柱，它由經(jīng)過(guò)橫向力優(yōu)化的帶輔助彈簧的螺旋彈簧、雙管氣壓式減振器和緊湊型支撐軸承組成。支撐軸承設(shè)計(jì)為3條路徑，即減振器、彈簧和輔助彈簧的力量傳導(dǎo)是相互分離的（圖11）。減振器支承在與減振器響應(yīng)特性完美匹配的內(nèi)部橡膠軸承上。

帶有便利導(dǎo)向型部件且剛度遞增的聚氨酯輔助彈簧通過(guò)軸承殼體支承在車(chē)身上，而螺旋彈簧的力則通過(guò)球軸承傳遞至車(chē)身。

通過(guò)彈性體中的彈簧下部支座實(shí)現(xiàn)噪聲隔離。為了減少減振器密封導(dǎo)向組件中的摩擦，螺旋彈簧采用了側(cè)載彈簧的幾何形狀設(shè)計(jì)，這種形狀能夠補(bǔ)償密封導(dǎo)向組件中車(chē)輪垂直力對(duì)橫向力的影響。由此產(chǎn)生了更加優(yōu)良的減振器響應(yīng)特性。

基于裝配方面的考慮，減振柱被設(shè)計(jì)為帶有一個(gè)夾緊支架并擁有一個(gè)帶彈簧扣功能的大彈簧蓋和一個(gè)重量減輕的空心活塞桿?；谥亓吭颍U同樣采用了管狀設(shè)計(jì)且擁有一個(gè)硫化扭桿軸承。

（2）后軸懸架

De-Dion 后軸上的創(chuàng)新在于采用了雙管式減振器和單獨(dú)布置的桶狀螺旋彈簧（圖12）。其中，車(chē)身和后軸之間有效的螺旋彈簧噪聲隔離通過(guò)2個(gè)彈性體襯墊實(shí)現(xiàn)。

減振器與車(chē)身的連接通過(guò)一個(gè)銷(xiāo)軸承實(shí)現(xiàn)，該支撐采用柔性萬(wàn)向架支座，以降低減振器中的摩擦，從而有助于改進(jìn)響應(yīng)特性。減振器的位置和傳遞比使底盤(pán)調(diào)校能在側(cè)傾和俯仰減振之間達(dá)成最合理的折衷方案。另外，還可通過(guò)選擇減振器的傾斜位置，實(shí)現(xiàn)車(chē)軸的縱向緩沖。

四、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

新款 smart fortwo 標(biāo)配一個(gè)位于車(chē)輪中心前方的機(jī)械式齒條齒輪式轉(zhuǎn)向機(jī)。帶有可變轉(zhuǎn)向助力的電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)作為選裝裝備提供。新設(shè)計(jì)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為帶有可變嚙合齒的直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖13）。針對(duì)小的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)采用間接轉(zhuǎn)向的方式，從而改善直線行駛穩(wěn)定性。針對(duì)典型市區(qū)行駛時(shí)的中等轉(zhuǎn)向角區(qū)間，轉(zhuǎn)向速比更大，此時(shí)在轉(zhuǎn)彎或慢速移車(chē)時(shí)所需的轉(zhuǎn)向角度也就更小。

五、制動(dòng)系統(tǒng)

新款smart fortwo制動(dòng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為采用 X 形布置的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)控制系統(tǒng)（圖14）包括很多眾所周知的功能，例如 ABS、ESP、ASR、BAS、GMR 和上坡起動(dòng)輔助系統(tǒng)。側(cè)風(fēng)穩(wěn)定控制輔助系統(tǒng)則是該部分新增加的功能。

與前代型號(hào)系列相同，新款smart fortwo上使用了作用于后軸鼓式制動(dòng)器上的駐車(chē)制動(dòng)器。拉索長(zhǎng)度補(bǔ)償可在駐車(chē)制動(dòng)器飾板下方手動(dòng)完成。

六、車(chē)身電器系統(tǒng)

1.網(wǎng)絡(luò)連接

在新款 smart fortwo中，車(chē)輛電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接是通過(guò)以下數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的：車(chē)載智能信息系統(tǒng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、車(chē)內(nèi)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、傳動(dòng)系控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、底盤(pán)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、前部控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、空調(diào)操作局域互聯(lián)網(wǎng)（LIN）、雨量/光線傳感器局域互聯(lián)網(wǎng)（LIN）和輔助儀表局域互聯(lián)網(wǎng)（LIN）。

新款smart fortwo的總體網(wǎng)絡(luò)布局如圖15所示，網(wǎng)絡(luò)連接框圖如圖16所示。

2. 自動(dòng)起動(dòng)/停止功能

為了減少車(chē)輛的燃油消耗和廢氣排放，新款smart fortwo 配備了自動(dòng)啟動(dòng)/停止功能。如果滿(mǎn)足相關(guān)條件，則自動(dòng)啟動(dòng)/停止功能在車(chē)輛停止時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。重新起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重新起動(dòng)。自動(dòng)啟動(dòng)/停止功能的主控制單元是駕駛員信號(hào)采集及促動(dòng)控制模組（SAM）控制單元。信號(hào)采集及促動(dòng)控制模組（SAM）控制單元根據(jù)收到的傳感器數(shù)據(jù)以及來(lái)自中部信號(hào)采集及促動(dòng)控制模組（SAM）控制單元、電控車(chē)輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)控制單元、智能氣候控制系統(tǒng)控制單元或輔助防護(hù)裝置控制單元的數(shù)據(jù)，促使發(fā)動(dòng)機(jī)電子設(shè)備（ME）控制單元停止或啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)/停止系統(tǒng)信息的輸出設(shè)備是儀表盤(pán)。

3.駕駛輔助系統(tǒng)

新款smart fortwo中應(yīng)用了有助于駕駛員安全駕駛、減輕駕駛員負(fù)擔(dān)和提高駕乘舒適性的駕駛輔助系統(tǒng)。

（1）帶限速器的定速巡航控制

新款smart fortwo配備了能夠保持選定速度的定速巡航功能，以及能夠幫助駕駛員不超過(guò)某個(gè)特定速度的附加限速功能。限速功能可通過(guò)多功能轉(zhuǎn)向盤(pán)設(shè)置。

（2）側(cè)風(fēng)穩(wěn)定控制輔助系統(tǒng)

側(cè)風(fēng)穩(wěn)定控制輔助系統(tǒng)能夠顯著削弱強(qiáng)側(cè)風(fēng)對(duì)車(chē)輛直線行駛性能的干擾，從而輔助駕駛員。在這種情況下的車(chē)道偏移以及所需轉(zhuǎn)向力會(huì)明顯減少。ESP系統(tǒng)現(xiàn)有的傳感器也被用于識(shí)別側(cè)風(fēng)干擾。側(cè)風(fēng)穩(wěn)定控制輔助系統(tǒng)在車(chē)速超過(guò)70 km/h時(shí)激活并能夠在直線行駛或輕微轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)發(fā)揮作用。側(cè)風(fēng)干擾由通過(guò) ESP激活的單側(cè)制動(dòng)干預(yù)來(lái)抵消。

（3）車(chē)道保持輔助系統(tǒng)

車(chē)道保持輔助系統(tǒng)（LDW）通過(guò)車(chē)內(nèi)后視鏡區(qū)域內(nèi)的一個(gè)攝像頭識(shí)別到車(chē)輛已超過(guò)車(chē)道標(biāo)志線（圖17），然后警告駕駛員已經(jīng)無(wú)意中離開(kāi)了已識(shí)別的車(chē)道。警告通過(guò)聲訊報(bào)警和儀表板中的光學(xué)反饋（Telltale）實(shí)現(xiàn)。車(chē)道保持輔助系統(tǒng)（LDW）在車(chē)速超過(guò) 70 km/h時(shí)啟用。

除此之外，新款smart fortwo的駕駛輔助系統(tǒng)還包括我們所熟知的輪胎壓力監(jiān)測(cè)、后部駐車(chē)輔助、后視攝像頭和車(chē)距警告等功能。