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除了電子系統外,“汽車穩定性”到底還和哪些因素有關?

t1PS_TechSugar ? 來源:lq ? 2018-12-19 13:48 ? 次閱讀
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最近,車圖騰后臺有幾位朋友留言,想知道除了電子系統外,“汽車穩定性”到底還和哪些因素有關。并提出了這樣的疑問:“汽車越貴,穩定性就越好嗎?”

對于這個問題,車圖騰的小伙伴們覺得有必要專門寫篇文章來解釋下。

汽車穩定性的官方解釋,是指車輛在行駛中受到外部干擾后,能盡快自行恢復原行駛狀態和方向,不致發生失控、側滑(甩動)和傾翻等現象的能力。可見,穩定性將直接影響到行車安全。

隨著時代的進步,現在的汽車基本都配備了ESP/ESC車身穩定系統,以及各種安全駕駛輔助功能。這些電子駕駛輔助功能的加入,使汽車在高速運動狀態下的穩定性不斷提升。

而拋開這些外在的電子輔助系統不談,制約車輛穩定性的因素其實還有很多。而且相比之下,這些因素起到的是更基礎、更重要的作用。

首先,車輛轉向標定的直接影響。

我們經常聽到有人說某些車開起來“發飄”,為什么呢?直白點說,這是車輛在行駛過程中,車身姿態不穩定造成的。汽車在直線行駛中,當車廂與車橋發生相對運動時,會引起前輪擺動而影響汽車的操控穩定性。若再加上過于輕盈的轉向設定,汽車高速運動狀態下,極易出現車頭左突右闖的現象。

車輛轉向靈敏的好處在于車輛易操控,車身姿態變化靈活,缺點就是穩定性差。為了解決這個問題,車企為旗下車型配備了電動助力轉向系統,車輛在低速行駛時,轉向系統較為輕盈,隨著車速的增加,轉向系統的ECU根據車速的提升來決定電動機的助力效果。最直接的反饋就是我們會感覺到方向盤“變沉”,轉向更為費勁,車輛能夠實現穩定行駛。

其次,空氣動力學對于穩定性的影響。

我們都知道,幾乎所有的汽車底盤都是近乎接近于一個平面的設定,而引擎蓋、前風擋與車頂則構成了一個曲面。從側面來看,這種造型類似于機翼的剖面形狀,同時也符合了空氣動力學上的升力原理。車輛在高速行駛時,會或多或少的產生升力,從而影響汽車的穩定性。因此,車輛的造型設計主要是從風阻和壓力兩個方面入手,降低風阻也就是減少車輛在行駛過程的阻力,從而降低油耗,而壓力,則需要從多方面增加汽車的下壓力,提升汽車穩定性。

當然,整車外觀風阻系數的優化過程會通過風洞實驗來調整,過于追求低風阻,會影響車內空間以及下壓力的產生。經過科學實驗,前風擋玻璃的理想角度是55°,當工程師對發動機蓋和前風擋玻璃進行優化后。車輛在高速行駛時,能夠有效降低風阻,使車輛的“抓地感”更強,發飄現象也會明顯減少。

當車輛在環境密閉的高速公路中行駛,尤其是通過橋梁、隧道、山谷等地點時,橫風的“突襲”是駕駛員較為常見的一種情況。橫風經過時,我們往往會感覺車輛被一股無形的力量所拉扯,這是因為汽車的風壓與重心在橫風的干擾下發生了偏轉,從而導致車身的不穩定,尤其是SUV等廂式汽車更容易受到橫風的影響,而經過風阻優化過的汽車,在穿越橫風時穩定性更為出色。

再次,底盤+懸掛的直接影響。

底盤對于車輛穩定性也有很大的影響。一個好的底盤應當具備合理的整體布局和平整性,可以讓車輛在行駛過程中更加穩定。相反,一個紊亂的底盤布局會在車輛底部形成一股空氣亂流,在車輛高速行駛時會導致車身晃動,也就是我們經常說的汽車開起來“飄”。

一般而言,底盤的高低設置同樣影響車輛的穩定性。汽車的底盤越高,車輛的質心就越高,在通過彎道行駛時的車身側傾也大,會影響操縱的穩定性。當然,底盤高往往視野會更好,幾何通過性也高。在具體的影響量上,也取決于車輛所搭載的懸架結構型式。

一個好的懸掛可以將車輛穩定性提升一個層次。獨立懸掛的每一側車輪可以單獨地通過懸架與車架(或車身)相連,每一側車輪可以獨立跳動,這樣的設定能夠最大程度提高車輛的高速穩定性,以及過彎穩定性;而部分的非獨立懸掛,兩側車輪通過整體式車橋相連,車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平,一側車輪被抬高,整體式車橋將迫使另一側車輪產生運動。這樣易導致輪胎貼服感不強,降低車輛的穩定性。

以麥弗遜獨立懸掛為例,由于它的彈簧和減震只能上下運動,因此對于左右橫向的沖擊阻擋能力較弱,穩定性不佳;轉彎時的側傾較大,影響了車輛過彎時車身姿態的保持。即使缺點如此明顯,很多豪華品牌也仍采用麥弗遜懸掛。如保時捷911,他的前懸掛就采用的麥弗遜式,寶馬的雙球節彈簧減震支柱前橋以及君威GS的Hiper srtut也可以看做麥弗遜懸掛的變種。所以說,并非獨立懸掛一定比非獨立懸掛穩定性強,這還需要要看車輛的具體配置與調教的最終結果。

第四,不能被忽視的車輛軸距設定。

對于汽車來說,軸距跟車輛的穩定性有直接的必然關聯。我們都知道,F1賽車的自重一般都比較輕,尤其在高速行駛時具有超強的穩定性。那么它是如何做到的呢?F1賽車除了優秀的風阻設計原理外,就是汽車長軸距的布局設計,長軸距能在車身周圍使用更大的空間去管理氣流走向,四輪的位置分布更為廣泛,有利于提高著地面積,進一步增加了輪胎與地面摩擦系數,提高了車輛在直線和過彎時的穩定性。

對于普通汽車來說,軸距的長短不但影響舒適性,同時也影響車輛的穩定性。一般而言,軸距越長車廂長度越大,乘坐的空間越寬敞,抗俯仰和橫擺性能越強,在直路巡航的穩定性相對出色。當然,長軸距也不是沒有缺點,轉向靈活性下降、轉彎半徑增大,汽車的機動性也越差。因此長軸距汽車在穩定性和靈活性之間必須作出取舍,找到合適的平衡點。當然,隨著大量電子輔助設備的搭載,這樣的缺點已經逐步被彌補。

第五,影響穩定性的其他因素。

當然,影響車輛穩定性的因素并不僅限于以上幾點,我們還應該注意到以下幾個方面。

車輛在行駛過程中,在慣性的作用力下(如車輛起步加速、制動、轉彎),各車輪上的受力變動量就越大,影響車輛的制動性和穩定性。比如,車輛在制動時有明顯的”點頭“現象,這其實是制動引起車輛軸荷分配的變化,對車輛獲得最佳前后制動力分配有影響。當然,理想的軸荷分配比例50:50,寶馬的很多車型就是采用這種分配比例。這種比例有利于輪胎的均勻磨損,保證汽車擁有較好的過彎特性和行駛穩定性。

由于轎車與路面觸摸的只有輪胎,輪胎也就成為影響車輛穩定性的一個重要要素。當然,我們可以通過增大輪胎的載荷能力,特別是后輪胎的載荷能力,如加大輪胎尺寸或提高層級,改善汽車行駛中的穩定性。同時,不同的輪胎抓地力也不盡相同,胎面的寬度,氣壓,扁平比,胎壁的強度等因素都會對車輛直線行駛中穩定性造成影響。例如單導向輪胎,它運動阻力小,操控性能好,專供高速行駛,強調抓地力的車輛裝配的,該種輪胎特別加強中央排水槽讓車輛行經濕地時能快速排水,其濕地性能優于非單導向輪胎。

我們還應該注意到,車輛前輪定位參數的改變也會影響車輛的穩定性。僅僅是前輪束角參數發生偏差時,車輛在高速行駛過程中所產生的抖動會被無限放大,車內駕乘人員能夠明顯感覺到車輛的不穩定性。這個問題處理起來相對簡單,只需將車輛重新做四輪定位就能夠解決。若是前輪定位參數出現更為復雜的問題,那就必須具體問題具體分析了。

說完非電子因素對汽車穩定性的影響,接下來我們再回答另一個問題——汽車越貴,穩定性就越好嗎?

如果站在宏觀角度回答,答案為“是的”。

一般來說,汽車越貴,車輛在研發方面的投入便會越多,在底盤系統、空氣動力學等方面的技術就會越成熟,進而穩定性就越高。不過也有些特例。

比如有些無良商家,雖然車賣的很貴,但并沒有把錢更多投入到研發上,就像…好吧,大家一起來說說吧。

同時,也有些車雖然售價并不貴,但穩定性卻非常好。比如雪鐵龍世嘉、天逸,比如吉利繽越,比如比亞迪宋MAX等等,都有著不錯的表現。雪鐵龍底盤好是公認的,連勞斯萊斯都引用和借鑒了它的技術;吉利在研發方面的持續大投入,收到了顯著效果;前奔馳S級調校專家漢斯的加盟,使得比亞迪發生了質變。

所以,在圍觀角度說,汽車的穩定性和售價并沒有太直接的關系。

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