星爷说车更轻 更安全 更运动 感受迈锐宝XL车身悬架

昔日, 纸与书籍的出版,主要依赖人工排版,现在这些事儿早已变为计算机的专利,效率倍增不说,还节约了大量资源。设计汽车也是如此。不过,靠计算机辅助设计汽车,提高效率并不是最要紧的,最要紧的是可以把车设计得更轻、更安全。后者是人们普遍关注的焦点,前者可以带来省油与良好操控性等诸多好处——与通用汽车设计师交流之后得知,上市不久的迈锐宝XL,就是这样诞生的。

为何喜欢与工程师对话

位于安徽省广德县的上汽通用汽车研发试验中心,是个拥有超过60公里试验路以及67种不同特征路面的巨大实验场,未来几年上汽通用推向市场的新车,在这儿都能见到。但此行最吸引我的,是能与来自美国的D.Lance johnstone先生进行对话。Lance先生是通用汽车公司的虚拟性集成工程师,他与同事们曾参与了迈锐宝XL的研发工作。

能够与汽车设计者直接对话,了解他们的想法,是我非常乐意做的事儿。道理很简单,汽车是个商品,不可能不顾成本,把所有最好的东西装进去,任何一款汽车在研发之前,都会规划出这款车的目标与售价,这两样东西是参与研发的技术人员的“圣旨”,所有工作都要围绕进行。比如,目标是以运动为主题的汽车,后座舒适性、行李仓空间等项目的优先等级可能就会下沉;目标是以舒适为主题的汽车,也许会在操控性能上有所保守。这道理其实很简单,一方面是物理的限制,一方面是成本的限制。毕竟,总量已经固化,这里多用一些成本,在其它地方就必须得节约一些成本。对于一辆汽车来说,空间、噪音、减振、悬架、动力、方向、造型、内饰,每一项都有成本,没有一个是白来的。据工程师介绍,迈锐宝XL的油耗比迈锐宝有所降低,百公里综合油耗从8公升降为6公升,然而,为了达到这个目标,平均到每辆车上的成本是2万元。

了解到这一层,您就会发现,作为消费者,单纯谈论某款车的某一个亮点或不足,其实是很狭隘的。咱们可能会抱怨A车的配置太低,不如B车,人家B车什么都有,配置倍儿全,但实际上,A车很可能在某个咱们不容易看见的地方,用了更多的成本,而表面上光彩照人的B车,说不定在某个角落里简化了一大堆东西——反正买车时谁也看不见,暗藏的不足也许会历经多年或因某个意外才会显露。

对于一家成熟的汽车公司来说,研发一款汽车时所采用的各种解决方案,都是有足够理由的,而这些理由只有设计者才知道。正因如此,每当我面对一款车侃侃而谈,都会小心翼翼,因为在不明就里的前提下,难免会说一些不够客观的话,百分百避免很难,只能尽力减少错误。主持《拆车坊》节目时,有人批评我说话不够犀利,原因就在这里——想犀利、或者说想吸引更多人的眼球其实不难,说一些轰动性的话就行,比如批评某款车材质或工艺的选择,但这样做肯定会让内行人笑掉大牙,不顾全局,只批评一个局部,显然是盲目的、愚蠢的。除非是掌握了某款车存在设计瑕疵,是货真价实的硬伤。

就这样,带着学习的愿望,在实验场与Lance先生相处了几乎半天时间,随后又在场地上试乘、试驾了一番,对今年2月才刚刚上市的迈锐宝XL有了一番全新的认识。

认识之一:靠计算机设计出来的汽车。

Lance先生首先回顾了汽车设计工作的演变。他说,在30年前的1985年,车身设计的部分工作依靠Fisher Graphics软件,其余大部分是在制图版上手工制图而成。当时的工程师们都会随身带着印有自己名字的口袋,里面装着金属袖珍尺和红色、灰色机械铅笔。其实,机械制图是很多理工科学生的必修课,至今仍是如此。我曾读过一本汽车业名人的自传,他说参加工作后的第一天,被要求画一个离合器弹簧的图纸,一根构造很简单的弹簧,画了整整一天。

据Lance先生介绍,在80年代,汽车研发中有关安全的设计,都是根据设计人员的经验以及在实验室测试进行。事实上,当时一款汽车的大部分开发工作,都是凭借经验进行的。

到了上世纪末,通用汽车公司开发首款迈锐宝时,已经开始应用计算机了。Lance先生回忆道:所有设计工作是通过Unigraphics进行的,取消了手工制图。而且,当时制订了Nastran线性结构分析制模指南,启动并执行了非线性Dyna碰撞分析,建立了结构集成小组。也就是说,自动化现代化的设计工作已逐渐呈现。

又过了10余年,当Lance先生与同事们开发迈锐宝XL时,完全借助了计算机,不仅依靠Unigraphics提高了工作效率,Nastran Structure和Dyna碰撞模型也已经相当完善。这个意思是说,当汽车还停留在电脑里的时候,它在碰撞测试中会出现怎样的结果,便已知晓,用实际车辆进行的碰撞测试,只不过是验证一下电脑的设计而已,并非依靠它探索汽车的安全保障能力。

尤为先进的是,开发迈锐宝XL时,使用了拓扑开发工具以及通用汽车专有的MDO(多目标优化)工具。这些自动化程度极高的工具,能帮助工程师找到同时实现多个目标的解决方案。比如,要求车子在提高安全性能的前提下降低重量。乍看这是个很矛盾的事情,如果主题是安全,在车身结构上就一定会需要更多的加强件,关键部分、比如A柱、B柱的结构就要更厚重一些,怎么可能又要轻、又要安全性能高呢?事实上,计算机确实能够做到。因为凭借传统经验的某些东西,并不一定是必须的。通过人工计算也许同样能够找到更好的解决方案,但所需的时间与人力,是无法想象的。事实上,为设计迈锐宝XL,地处美国的通用汽车研发机构的计算机,运作了超过1000万CPU小时,相当于一个CPU运行了1140年。工程师们把整车分为了10多个分析模块:空气动力学、车身包围、车身外观、车身结构、制动系统的底盘结构、悬架与转向系统、控制集成、动力总成支架、燃料、热学、PTC、空调与空路管理、进排气、内饰、噪音与振动、安全、车辆动态与负载预测。

就这样,Lance先生与同事们依靠计算机,用结构拓扑工具定向优化研究,降低重量,提高刚性,用MDO工具找到各部位重量分配的最佳值。由此,一个更为合理的车身结构诞生了,它实现了事先设定的多个目标——1、内部空间增加,2、靠更低的cowl点和腰线以及缩短前悬,让视野更开阔,3、侧面造型更生动,4、满足C-NCAP五星安全碰撞标准,5、提高车身刚性,6、降低噪音和振动,7、提升转向灵敏度,8、整车减重。

几款同级车的对比
车长 轴距 行李仓 整备质量
迈锐宝XL 4923毫米 2829毫米 520升 1415千克
蒙迪欧 4860毫米 2850毫米 516升 1540千克
雅阁 4930毫米 2775毫米 512升 1520千克
天籁 4868毫米 2775毫米 516升 1465千克
索纳塔 4855毫米 2805毫米 510升 1465千克
制表:车讯 http://www.chexun.com

认识之二:每个人、每一天,为车子减重每一克。

依靠画面展示与迈锐宝XL实际车体,Lance先生为我们讲解了1个多小时,其中令我印象最深的一句话是:每个人、每一天,为车子减重每一克。我相信,对汽车技术不是很了解的人,或许根本无法理解这句话。因为,有些人始终习惯在汽车的安全与重量之间,画上等 。怀揣这种观点的人看车时,都会用力甩一下车门,以声音判断蒙皮钢板的薄厚,进而作出该车安全与否的结论。很显然,这是个误会。现代的汽车与飞行器越来越像——靠结构而不是靠外壳实现安全。别忘了,几百吨的飞机,蒙皮却薄如一张纸。其实,汽车减重的理念早就有了,二三十年前,美国就出现过用玻璃纤维做汽车外壳。如今的汽车外壳已经做得非常薄了,要想进一步减重,只能从内部下手。毕竟,汽车重量减轻一些,带来的好处之多,超出了许多人的想象,比如,更好的动力性、更高的操控性、更完美的舒适性、更经济的油耗,等等。

汽车减重最简单的方法是改变材料,比如像飞机那样,全部用铝合金制造,可汽车要是也这么做,售价就会直线上升,多数人根本买不起。这就好比自行车,钛合金自行车身轻如燕,可光一个车架就得好几万,再配上变速器、车轮、车把,总价格已经超过了一辆普通汽车。所以,一方面要实现减重,一方面还得考虑售价,这个棘手的工作,就只能交给计算机完成了。依靠拓扑开发工具,工程师们得到了最为合理的车身结构设计——符合五星级碰撞测试的要求,车身结构较前代车型减轻48千克,底盘附件刚度提升10-40%。在这个基础上,工程师们继续努力,最终使迈锐宝XL整车减重120千克,百公里综合油耗从8公升降为6公升。

过胖的人希望减肥,绝不能单单依靠少吃饭,得多种方案并行,且必须持之以恒。一辆汽车要减重,还得首先具备更高的安全要求,难度之大,可想而之。难怪Lance先生说,设计迈锐宝XL时要做到:每个人、每一天,为车子减重每一克。

重量虽然减轻了,但安全标准反而提升了。就拿车身扭转刚度来说,迈锐宝XL的扭转刚度为23.6千牛米/度(有天窗),上一代迈锐宝为21.6千牛米/度(有天窗)、23.0千牛米/度(无天窗)。这是一个很不错的成绩,因为,业界对于这个级别车型的标准是18千牛米/度。说到扭转刚度,我在《拆车坊》时曾做过测试,但因仪器精度不够,误差较大,没能把测试成绩公开。其实,您自己也可以做个试验了解一下:在车门接缝处贴张纸,用极细的笔画条横线,再用刀沿门缝将纸划断,用千斤顶支起一个车轮,车身扭转刚度较差的车,此时那条线会出现偏差,可能是零点几毫米,也可能是一两个毫米。扭转刚度好的车,由于振动幅度下降,可以起到提高乘坐舒适度,降低噪音的作用,方向盘的振动也会减轻。此外,如果在弯道上进行激烈驾驶,会有一种整体性很强的主观感受,从而强化车手的驾驭信心。

认识之三:颇有乐趣的驾驶体验。

上汽通用在广德实验场拥有非常专业的各种实验道路,我被允许在部分场地上进行了实地体验。其中包括:时速200千米的乘坐体验、不同路面(包括颠簸)的驾驶体验,以及绕桩、麋鹿测试、开放式弯道和垂头弯、全力制动等激烈驾驶体验。虽然只是1.5T的动力,但并没有妨我在这些体验中,获得的出色感受。

之所以能获得比较好的驾驶感受,主要原因有2个,第一是刚刚说过的减重,第二是经过优化的悬架。众所周之,F1赛车的发动机最大功率超过600千瓦,可它的车重只有600千克,减轻重量能带来更佳的操控,是理所当然的事儿。其实,衡量汽车动力性能有个比较关键的指标,叫比功率,就是发动机额定功率与汽车整备质量之比,比功率越大,汽车的动力性越好。通常来说,中型车的整备质量在1500千克左右,比功率在0.07-0.08之间的车型较为常见。由于迈锐宝XL减轻了体重,其整备质量为0.088,这是个很棒的成绩。

几款同级车的动力对比
排量 额定功率 最大扭矩 比功率
迈锐宝XL 1.5T 125千瓦 252牛米 0.088
蒙迪欧 1.5T 133千瓦 240牛米 0.086
凯美瑞 2.0 123千瓦 199牛米 0.084
阿特兹 2.0 116千瓦 202牛米 0.080
迈腾 1.8T 118千瓦 250牛米 0.076
帕萨特 1.4T 110千瓦 250牛米 0.076
雅阁 2.0 114千瓦 190牛米 0.076
天籁 2.0 104千瓦 190牛米 0.072
制表:车讯 http://www.chexun.com

除了减重所带来的诸多好处,经过优化之后的悬架,也为这款车很好的操控表现提供了支撑。它的前悬架为常见的麦式悬架,但有些自己的独到之处,比如它的弹簧有些外拱,据介绍,这是为了提供侧向力补偿而设计的。此外,迈锐宝XL依旧采用了通用汽车惯用的框式副车架,同样是为了加强侧向支撑。我询问上汽通用的工程师,如果把框式副车架改成常见的元宝梁结构,岂不是可以一下子减轻体重至少10千克?人家回答,总得有个底线吧,虽然希望减重,但也不能降低操控性能呀。

事实的确如此。场地虽然很陌生,对于临时码放的桩桶所组成的行驶路线也很不熟悉,但上手很快,起码对车一下子就适应了。一圈跑下来,成绩属于人家实验场测试的达标水平。其实可以开得更快些,只是因为途中2次对路线有所犹豫,耽误了至少两三秒钟。

最后,Lance先生告诉我,通用汽车在历史上一直很注重底盘,总是把比较新的技术应用在底盘上,有些车是为了舒适,有些车是为了运动。迈锐宝XL显然属于后者。事实上,早在1934年问世的雪佛兰Master系列,就是第一辆搭载新型肘式独立前悬架的车型;到了1953年,又出现了第一款采用玻璃纤维车身的雪佛兰科尔维特;至于2009年推出的雪佛兰科尔维特ZR1,则是第一款采用半透明碳纤维车身的超级跑车。一系列新技术的不断推出,使得驾驶乐趣更为浓厚——有些车仅在外观上体现出运动,而迈锐宝XL不仅是外观与上代迈锐宝变化极大,内在的东西,比如悬、比如安全、比如油耗,同样有着很好的成绩。如果问到它的不足之处,恐怕还是动力——1.5T的机器与双离合搭配,反应不够敏捷,急给油的话,总会有个时间差,需要等候一两秒钟。如果喜欢激烈驾驶,这应该算是缺点。

星爷—汽车使用爱好者、汽车媒体评论人。1988年开始驾车周游列省,至今不辍;2001年开始为媒体做汽车评测,阅车无数。

星爷从不单纯迷信汽车品牌,更不盲目崇拜汽车动力,秉承汽车是工具的简单思想,把汽车的功能发挥到极致。物尽其用是星爷最大追求。《星爷说车》实乃休闲茶馆,汽车生活,驾驶心得、旅行感受,凡与车相关的话题,都将在“茶馆”与大家分享。(点击下图即可进入《星爷说车》专栏)

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