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电报群科学上网:500万没对手,法拉利同意了吗?

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出品|虎嗅汽车组

作者|李文博

编辑|周到

头图|法拉利


它来了,它来了,它带着 500 万以内最好的车来了。


别骂了,别骂了,这回说的不是理想 L9,而是一台来自意大利的真· 500 万以内最好的车——法拉利 Purosangue。



这名字不会念,没关系。你可以用“法拉利那台 P 开头的车”来代称它,毕竟正儿八经学过意大利语的人也属实不多。


卖多钱不知道,别着急。美国售价 39万美元乘以 2 ,得出 80 万美元,再折合成 565 万元人民币,或许就差不多了。


有什么了不起,这可太多了:四门四座跑车,中前置自然吸气 6.5 升 V12 发动机,百公里加速 3.3 秒,四轮独立转向,6向底盘动态传感器,世界首创主动悬挂……



等等,主动悬挂,世界首创?这该不会又是个营销噱头满满,实际效能空空的词汇吧?


对一部分造车新势力来说,或许是;但对法拉利来说,一定不是。


没有电控,别谈 500 万


在揭秘这套名为 FAST(Ferrari Active Suspension Technology)的主动悬挂到底有什么世界首创技术之前,我们来简单复习下汽车悬架的入门知识。


首先,悬架是底盘系统的重要组成部分,是车架与车桥、车轮间一切传力连接装置的总称,作用有二:第一,作为“桥梁”,传递车轮车架间的一切力和力矩;第二,作为“熨斗”,熨平不平路面对车架产生的载荷冲击,衰减由载荷冲击引起的承载系统振动,保证汽车的操纵稳定性。



简单来说,悬架是车辆在各种路面情况、各种车速条件下正常行驶的“守护神”。


其次,悬架的核心结构件分为三类:第一,弹性元件,也就是大家熟知的弹簧,用来支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路面引起的振动和冲击。常见的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧;第二,减振器,可迅速衰减汽车振动,提升汽车行驶平顺性,增强车轮和地面附着力;第三,导向机构,负责向车架传递纵向力、侧向力和力矩,对车轮的运动轨迹进行控制与导向。



悬架系统缓冲振动的路径是:不平路面对车轮产生冲击,车轮对弹性元件产生载荷冲击,弹性元件振动,减振器工作,将衰减后振动通过导向机构的力矩传递,最终输出到车架。



最后,根据悬架系统弹簧刚度和减振器阻尼比这两个参数是否可调,悬架系统可分为三类:第一,被动悬架,弹簧刚度和减振器阻尼比均为不可调的固定系数,常见于中低端家用车;第二,半主动悬架,弹簧刚度不可调,减振器阻尼比可调,比如 MRC 和 CDC 就是应用最广的两套电磁减振半主动悬架,常见于豪华品牌运动轿车上;第三,主动悬架,弹簧刚度和减振器阻尼比均可调,一般由空气弹簧搭配电磁减振器,是中高端车型的标配,比如理想 L9、小鹏 G9 等均配备主动悬架。


空气弹簧有许多门道,但不是法拉利 FAST 悬架系统的颠覆式创新点,这里按下不表。我们先将视线聚焦在“减振器”上。



在科技力的加持下,减振器分化出两条技术路线:非电控型和电控型。


非电控型减振器中最具代表性的“绞牙”避震相信大家一定都听过,作为赛车和改装车的必备“补品”,“绞牙”是通过手动调整减振器上的部件,来改变阻尼特性,它一定程度上生动地体现了非电控型减振器的特征。


电控型减振器则细分为:电液式阻尼可控、磁流变阻尼可控、电流变阻尼可控三种技术路径,每种路径都有各自天生的优和无法规避的缺点,目前没有哪一种路线是具备压倒性优势的,所以各家汽车公司的做法也都是按需所取。


从功能上看,减振器是一块忠诚为弹簧服务的“海绵”:弹簧将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”,减振器将“小能量多次冲击”变为“更小能量多次冲击”。当然,冲击产生的能量再怎么缓冲也不可能变为零,只能无限接近于零。



减振器利用活塞杆的上下运动,推动内部油液或其它滞性介质通过阻尼孔往复流动,通过通过调节阻尼孔面积大小实现不同阻尼比:缩小阻尼孔面积,减振器阻尼大,活塞杆运动慢,适合平稳工况;增大阻尼孔面积,减振器阻尼小,活塞杆运动快,适合崎岖工况。


减振器内部灌注的液体除油液外,目前更先进的是磁流变液,通过磁场来改变油液内带磁粒子的状态从而调节阻尼。优点是灵敏度极高,一秒内的调节频率高达上千次。


CDC 和 MRC 是市面上常用的两种电磁减振器,CDC 控制电磁阀开度来实现阻尼软硬调节,MRC 改变磁流变液的固液两态来调节阻尼软硬度。MRC 相比 CDC 零件少,反应快,可调范围广,可靠度高,唯一的缺点是贵。一套 CDC 花不到 5000 元就能落地,但一个 MRC 就要卖到 4000 元,单车价格 1.6 万,也只有豪华品牌的旗舰车型和超跑才舍得下这个本了。



虽然现有的CDC 和 MRC 配合空气弹簧,加上各家汽车公司的调校经验,可以在舒适性和操控性间找到一个相对不错的平衡。但减振器工程师们也没闲着,一直尝试从“内”和“外”两个方向,找到减振器新益求新的改革方向。


2019 年,奥迪在 A8 车型上下放了来自 S8 的“预测主动悬架系统”,通过摄像头、雷达等组成的传感器阵列扫描路面,提前掌握不平整程度,进行分析后对悬架进行调整。比如前方突然出现路肩,在踩下刹车的过程中,悬挂阻尼变软,车头高度抬升,吸收路面振动。


这套工作法在如今的智能电动汽车语境下听起来并不先进,但奥迪当时在A8 上落地了一个很重要的创新点,向每个车轮内布置了一套尺寸紧凑的独立轮边电机、减速器、摇臂和连杆机构,通过车载 48V 电池系统供电,主要负责控制悬架的行程,最快可在 1/5 秒内汽车将悬架升至 85 毫米,且四个车轮的悬挂高度可独立调节,整台车可以在任何工况下主动控制车身配平。



奥迪没有舍弃弹簧+减振器的悬架基本结构,但四个轮边电机的运用却让奥迪大胆地去掉了横向稳定杆,其工作链路是:电机转矩→减速器(速比 1:80)减速增扭→摇臂转动→连杆机构→力矩传递至下横臂→减少加减速俯仰和转向侧倾。



奥迪的这套做法,是以增加外部零件(电机、减速器、摇臂、连杆)的方式,改良减振器的工作能力。无可否认,这是近年来减振器领域进步幅度最大的科技创新,也是现有许多中国造车新势力在努力尝试学习和复制的做法。


但这一切,都在法拉利 FAST悬架系统前,黯然失色。


通上电,自己动


与奥迪A8 外增零件的做法不同,法拉利的选择是在减振器的筒内大做文章,以“内生”的方式,提升整个系统的作动能力。


具体做法是,将 48V 伺服电机和减速器集成进基于加拿大 Multimatic 公司提供的主动式滑阀液压减振器(TASV,True Active Spool Valve System)内部,形成一个外表看起来和大部分减振器没什么差别,但性能却足以平碾行业且可以让横向稳定杆彻底退休回家的“减振器 Pro”。



不大好理解对不对,没关系,我们来庖丁解牛。


第一个词:Multimatic,摩缇马帝。


一家成立于 1984 年,总部位于加拿大安大略省万锦市的汽车零部件、系统和工程服务公司。排名不高,只在全球百大零部件供应商名单中排名第 93 位;体量不大,在北美百大供应商名单中排第 56 位。但交付的产品却不得不让整个行业起立鼓掌:阿斯顿-马丁One-77 、奔驰 AMG GT、雪佛兰科迈罗 ZL1、雪佛兰 Silverado皮卡、法拉利 SF90 Stradale 上的减振器,都是 Multimatic 研发制造的。Multimatic 有一个读起来不怎么顺口的中文名:摩缇马帝。



在减振器细分领域内,Multimatic 是星光熠熠的名字,也是性能的保证。2010 年,Multimatic申请了一项创新悬挂减振器专利,代号 DSSV( Multimatic Dynamic Suspensions Spool Valve) ,即动态悬架滑阀。DSSV 作为公司拳头产品在保时捷 911 GT3 、法拉利488 GT3 & GTE 、福特 GT GTE/GTLM 和红牛 F1 车队内都有过服役经历。


简单来说,全球高性能减振哪家强,加拿大安大略找 Multimatic。


第二个词:Spool Valve System,滑阀系统。


滑阀的工作原理是利用阀芯(柱塞、阀瓣)在密封面上滑动,改变流体进出口通道位置以控制流体流向的分流阀。在减振器内部,阀芯的不同位置,阀门窗口的大小和形状共同决定着系统阻尼特性。



传统减振器内部采用多个钢制圆形薄片覆盖活塞端口,让它们在含有液压油的管道内上下移动,以产生控制车身和车轮运动的力矩。这些圆形薄片的灵活性以及它们所覆盖端口的大小和形状,直接决定了流体在活塞上方和下方腔室之间的流动特性。流动限制越大,阻尼力就越大,反之亦然。


原理没毛病,毛病出在材料上。钢制圆形薄片在长期使用中会出现疲劳,强度和刚度会随疲劳程度降低。来自减振器密封件、活塞作动产生的金属碎屑会夹在圆形薄片之间,改变它们的阻尼质量。在两者共同作用下,性能车一旦积累了较高行驶里程后,操控性就会下降。


Multimatic 的 DSSV 保留了充满液压油的密封管、活塞等传统部件,将钢制圆形薄片用一对空心圆柱形套筒取代,这些套筒彼此同心嵌套在一起,由一个螺旋弹簧将其分开。悬架受力迫使液压油进入套筒腔,当内部压力克服弹簧力时,一个套筒相对于另一个套筒轻微移动,孔洞揭开,液压油移动到活塞的另一侧。一个套筒阀调节压缩阻尼,另一个控制回弹阻尼。



圆柱形套筒阀的精妙之处在于,部件不容易受到磨损或疲劳影响,螺旋弹簧的硬度、出厂的预紧力、孔洞的形状三者合力交出一份极为顺滑平缓的渐进式阻尼特性曲线。Multimatic 还开发出一个名为 SpecFinder 的软件,驾驶者和工程师可以一键调整他们所需阻尼曲线的套筒阀位置。



滑阀系统是 Multimatic 的看家本领,它毫无意外地成为法拉利搭建 FAST悬架系统的主心骨。


第三个词:True Active,真·主动。


从字面上看,True Active 是真·主动,但更精准贴切的说法是:比舔狗更主动。


在 DSSV 的基础上,法拉利在减振器内集成了高功率密度液冷 48 伏三相无刷电机,与活塞杆的双丝滚珠螺杆直接相连。电机根据减振器内液压油的流动状态和悬架作动情况,直接向阻尼器轴施加作用力,以此来提升液压油的流动灵敏度,提升悬架整体的响应度,减少摩擦、惯性和封装空间。



法拉利为每个阻尼器执行组件都装上了车载电机控制模块,由车辆动态控制器统一对主动悬挂系统的各个功能单元实施电子化管理。出厂前,法拉利内装了已编程好的动态管理策略,以应对驾驶过程中可能出现的颠簸、起伏,以及其它可能影响车辆稳定性的情况。

               

Multimatic 对这套系统给出了非常详细的解释:所有的阻尼器,无论主动还是被动,均为反应性元件,其设计思路是接收路面传来的能量和驾驶员输入的 G 力后,给出反应性控制动作。



但法拉利的思维是“主动介入”,通过施加足够的力矩来移动车体,以预测道路干扰或驾驶动作,从而在所有条件下实现最佳操控性能和乘坐舒适性。四个 48 伏三相无刷电机不是等待汽车碰上颠簸、起伏、转弯,然后试图控制外力对汽车的影响,而是根据汽车从个别转弯处出现额外或减少的负荷时,就开始匹配预设策略,并在滚动、俯仰和摇摆三个方向采取针对性行动。因此,横向稳定杆除了增加整备质量,再无任何正面作用,退出是唯一选项。



说得再直白点,过往的车辆在行驶中遇到“推头”,即“转向不足”时,系统会根据当时车辆传感器监测到的数据,来实时调整车身姿态,尽可能减少“转向不足”对驾驶,尤其是安全方面的影响,“甩尾”,即“转向过度”时同理。



但这样的情况在法拉利 Purosangue 上基本不会出现,因为 FAST悬架系统会预判整车的“推头”或“甩尾”趋势,并据此作动,将“危险”提前扼杀在摇篮里。当然,如果车主需要享受“推头”或“甩尾”带来的驾驶快感,也可手动调节系统介入程度,在赛道驾驶时为整车“松绑”。


一句话总结下法拉利 FAST 悬架系统的能力就是:通上电,自己动。


写在最后


法拉利 Purosangue 是一座现代汽车先进科技的富矿,如 FAST 悬架这样即便笔者费尽心思解读,也不过是管中窥豹的前沿技术还有很多。


从账面数据上看,法拉利 Purosangue 是一台无限接近于完美的燃油车,它能满足你一切关于陆地移动出行实际和不切实际的幻想。过往 75 年里,法拉利每一次出手发新车,都能让全世界的车迷和富豪的期待值拉满, Purosangue 也不例外。



事实上,如果用“遥遥领先”四个字来提炼法拉利 Purosangue,多少有点格局太小,千言万语都不如这六个字来得直接:


我,法拉利,打钱。

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