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Author / 酷樂汽車
2007年是意義非凡的一年,初代iPhone正式面世,影響全球的次貸危機初現(xiàn)苗頭,離北京奧運還差一年,但在車迷心中,這一年最濃墨重彩的主角,當屬日產(chǎn)GT-R(參數(shù)丨圖片)。
時至今日,這臺日系超跑的硬核參數(shù)依舊令人肅然起敬,480匹馬力、全輪驅(qū)動,更是在德國傳奇賽道紐博格林北環(huán)跑出7分38秒的圈速,鋒芒不減。但有一點眾人早已淡忘,甚至從未知曉 —— GT-R真正的殺手锏,是一套純粹、極致、登峰造極的車載軟件控制系統(tǒng)。
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GT-R這套底層電控邏輯,徹底改寫了整個汽車行業(yè)。
革新之處不只在于雙離合變速箱與全輪驅(qū)動結(jié)構(gòu),更搭載了一項自90年代初起,所有車企夢寐以求的技術(shù):制動矢量扭矩分配,堪稱車輛動力學(xué)領(lǐng)域眾人苦苦追尋的終極難題。
從工程邏輯來講,極致的操控,源于車輛對自身行駛姿態(tài)的絕對掌控。換言之,工程師希望車輛在任何工況下,都能按照預(yù)設(shè)邏輯完成轉(zhuǎn)向、行駛。
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在GT-R問世之前,傳統(tǒng)車企只能依靠純機械結(jié)構(gòu)調(diào)校實現(xiàn)操控。譬如保時捷搭載多連桿的Weissach后橋、奔馳190E專屬后懸掛,都是為優(yōu)化動態(tài)表現(xiàn)設(shè)計的機械方案,或是為了兼顧舒適濾震,或是為了塑造獨特轉(zhuǎn)向手感。
可多連桿懸掛本身結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜,還要考量承重下的形變,整套機械結(jié)構(gòu)疊加后衍生的變量數(shù)不勝數(shù)。誠然,換裝高硬度彈簧、實心襯套確實能提升操控,但代價是路面顛簸會毫無過濾地傳入座艙,駕乘體驗一塌糊涂。純機械結(jié)構(gòu)的調(diào)校,終究存在無法突破的天花板。
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2010年代前后,機械懸掛的研發(fā)幾乎觸達理論性能上限。隨著仿真建模工具成熟,工程師能精準預(yù)判車身動態(tài),輕松打造出剛性充足、同時兼顧濾震的底盤與懸掛。
而日產(chǎn)GT-R,幾乎是行業(yè)內(nèi)最先摸到這道門檻的車型。
GT-R研發(fā)負責人水野和敏有一套獨樹一幟的設(shè)計理念:車重并非累贅,反而具備優(yōu)勢。更大自重能增加輪胎接地載荷,進而提升抓地力。單看這番論調(diào),很多人會覺得他異想天開。
但深挖背后邏輯就能明白,這套“增重思路”本質(zhì)是為強化車身與核心副車架的整體剛性,日產(chǎn)當年大肆宣傳車身局部超高剛性,卻從未公開核心技術(shù)細節(jié)。
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官方給出數(shù)據(jù)顯示,該車剪力板與副車架抗扭剛度超50000牛米/度,剛性水準對標如今不少頂級性能車。之所以能做到這一點,很大程度是因為GT-R自重偏大,車身必須強化補強,車企順勢挖掘出剛性潛力,而非為了堆剛性刻意增重。
即便如此,日產(chǎn)當時的研發(fā)資源仍束縛著GT-R的上限。
整車架構(gòu)深度基于日產(chǎn)350Z、370Z共用的FM后驅(qū)平臺,僅針對后置變速箱做了小幅修改,懸掛幾何布局也和370Z大體同源。就連VR38DETT發(fā)動機的安裝方式也并無特殊巧思,發(fā)動機中軸線直接對齊前軸,和日產(chǎn)Z系列跑車設(shè)計完全一致。
水野和敏團隊清楚,僅靠現(xiàn)有機械結(jié)構(gòu)遠遠不夠,他們需要一張能突破物理極限的王牌,一套寬胎、大馬力、優(yōu)化懸掛都無法實現(xiàn)的解決方案 —— 一套超脫機械層面的電控系統(tǒng)。
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2007年,軟件定義汽車仍是全新概念,但行業(yè)風向已然轉(zhuǎn)變。
發(fā)動機管理、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)領(lǐng)域接連迎來技術(shù)突破,線控節(jié)氣門快速普及,車身穩(wěn)定、牽引力控制系統(tǒng)開始下放到民用車型,車載電子設(shè)備從簡陋的輔助部件,升級為統(tǒng)籌動力輸出與整車操控的核心中樞。
寶馬早在日產(chǎn)之前就深耕電控領(lǐng)域,只是彼時寶馬并未打造一款問鼎全球的頂級性能車。2007款E92世代寶馬M3搭載了全新一代發(fā)動機電控單元,同時配套德國ATE公司研發(fā)的高精度車身穩(wěn)定與防抱死制動系統(tǒng),給寶馬工程師提供了一套前所未有的電控調(diào)校工具。
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這套由寶馬聯(lián)合博世、西門子、大陸集團聯(lián)合開發(fā)的發(fā)動機電控系統(tǒng),控制邏輯完全顛覆傳統(tǒng)設(shè)計。
傳統(tǒng)ECU僅依靠節(jié)氣門開度、點火正時、噴油量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表控制發(fā)動機;而這套系統(tǒng)會在駕駛員操作輸入與發(fā)動機動力輸出之間,搭建多層運算邏輯,系統(tǒng)接收油門踏板的動力請求后,會結(jié)合上百項運行參數(shù),精準匹配所需輸出扭矩。
這套全新電控邏輯的誕生,核心有兩大訴求:排放合規(guī)、精準動力管控。
排放限制很好理解,而扭矩建模帶來的,是前所未有的精細化動力調(diào)控能力。這套高精度動力輸出控制,又反向賦能牽引力控制系統(tǒng),大幅提升抓地極限。傳統(tǒng)電控是自上而下限制動力,這套系統(tǒng)改為自下而上運算:駕駛員踩油門只是提出動力需求,最終動力輸出由系統(tǒng)自主判定,而非完全遵從踏板指令。
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依托這套邏輯,車企得以搭載多重發(fā)動機保護程序,建立極度精密的燃燒工況模型。
可變氣門正時與升程不再是固定檔位切換,而是連續(xù)無級調(diào)節(jié);搭配微秒級精準控制的燃燒循環(huán),汽油機技術(shù)實現(xiàn)跨越式升級。發(fā)動機電控單元徹底化身車載仿真終端,內(nèi)置上萬組工況數(shù)據(jù)表,覆蓋全場景動力輸出邏輯。
這套高精度動力運算體系,與另一項王牌電控硬件深度協(xié)同:ATE MK60防抱死制動泵與配套控制單元。這套系統(tǒng)可獨立自主運算,接收發(fā)動機ECU信號后還能進一步釋放性能潛力。
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MK60系列問世之初,技術(shù)就遠超同期競品,自2002年量產(chǎn)起持續(xù)迭代升級。
2007年更新的MK60E5版本,壓力傳感器從2枚升級至5枚,四輪各配獨立傳感器,額外增設(shè)制動踏板行程傳感器。系統(tǒng)可單獨調(diào)節(jié)每個車輪的制動壓力,既能控制同一車軸左右制動力分配,還能根據(jù)車身橫擺、側(cè)滑狀態(tài)單獨分配制動力。
E5版本可在駕駛員未踩剎車時主動施加制動力,寶馬借此打造出專屬M動態(tài)車身穩(wěn)定模式,搭載于E92 M3,而日產(chǎn)GT-R采用的是該系列衍生型號MK61。
受日本車企層層保密機制限制,GT-R這套電控系統(tǒng)完整研發(fā)細節(jié)至今沒有完全公開,但有一點絕非巧合:當年日產(chǎn)全系車型均搭載博世制動系統(tǒng),唯獨GT-R選用ATE MK61。搭配前文提到的高階發(fā)動機電控、真正意義上的扭矩矢量全輪四驅(qū),三者合力,造就了GT-R碾壓同級的賽道實力。
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在GT-R身上,車身穩(wěn)定系統(tǒng)不再是車輛失控后的補救裝置,而是全程主動介入操控的核心。
系統(tǒng)通過細微獨立制動,優(yōu)化整車轉(zhuǎn)向姿態(tài):過彎時若系統(tǒng)判定需要更強抓地力,會輕微制動彎內(nèi)側(cè)車輪;若預(yù)判車輛即將推頭/甩尾、駕駛員未及時修正方向,會主動制動外側(cè)前后輪,把車身姿態(tài)拉回穩(wěn)定軌跡。
而整車動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)才是GT-R的精髓。
切換至R賽道模式后,系統(tǒng)會施展一系列精密操控算法,在合適車輪施加微量制動力,整體提升車輛抓地極限。車載橫擺傳感器與G值傳感器檢測到推頭趨勢時,系統(tǒng)會輕微制動彎內(nèi)側(cè)后輪;若駕駛員持續(xù)打方向加大轉(zhuǎn)向需求,則追加內(nèi)側(cè)前輪制動力。
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勻速穩(wěn)態(tài)過彎時,電控僅小幅輔助穩(wěn)定車身,絕大多數(shù)抓地依靠輪胎機械性能實現(xiàn)。
一份意大利工程期刊曾點明這套系統(tǒng)最核心的價值:整車綜合抓地力可提升0.1至0.2個G值,提升幅度堪稱驚人。更關(guān)鍵的是,增益恰好出現(xiàn)在過彎最關(guān)鍵的階段 —— 松制動入彎至彎心區(qū)間。
日產(chǎn)對這套系統(tǒng)的調(diào)校爐火純青,無論普通駕駛者還是職業(yè)車手,都能輕松跑出亮眼圈速,而且整車無需專屬高性能跑車平臺,大幅壓縮研發(fā)成本。
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水野和敏團隊手握一套同期絕大多數(shù)車企都不具備的電控利器:車輛可實時計算最優(yōu)橫擺角度,自主規(guī)劃最優(yōu)過彎軌跡,憑空拉高整車抓地極限。
時至今日,幾乎所有新車都搭載了同源邏輯的電控系統(tǒng),技術(shù)早已超越單純的ABS泵硬件。博世、大陸集團現(xiàn)已推出標準化量產(chǎn)電控套件,車企可按需自定義調(diào)校;這套系統(tǒng)集成六軸慣性測量單元,實時捕捉完整車身動態(tài)數(shù)據(jù),還能聯(lián)動后輪轉(zhuǎn)向、電控限滑差速器、驅(qū)動電機等部件協(xié)同工作。
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本田FK8、FL5世代思域Type-R能斬獲頂尖賽道成績,離不開博世最新一代整車動態(tài)控制程序;歷代寶馬M車型將這套電控系統(tǒng)運用得爐火純青,也是普通車主感知最明顯的案例;阿斯頓·馬丁全系車型同樣搭載全套運算算法,以此打造出眾操控。
歸根結(jié)底,車輛的過彎極限、轉(zhuǎn)向特性,如今很大程度由電控系統(tǒng)定義。傳統(tǒng)純機械帶來的細膩操控反饋、極限邊緣的拉扯感、純粹高速駕駛的原始樂趣,大多會被電控系統(tǒng)過濾淡化。
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當然部分廠商調(diào)校功底出眾,能讓電控介入更自然順滑,代表品牌有保時捷、阿斯頓·馬丁、梅賽德斯-AMG。但也有不少車型電控介入感突兀,轉(zhuǎn)向隔絕、缺少駕駛樂趣,即便圈速數(shù)據(jù)十分亮眼。
這項技術(shù)革新固然偉大,但實話實說:你手握方向盤駕駛一臺M3時,真正掌控車輛的,從來不止你一人。
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