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二輪 四輪 Motor GP VS. Formula GP 動力對抗賽

作者.攝影/超越車訊

具備千匹馬力的 Bugatti Veyron 16.4,0~100km/h 加速不超過 3 秒,堪稱四輪動力的極致,但是和 2005 年 F1 賽 車引擎「3 公升榨出千匹馬力」的境界相較,又是小巫見大巫!然而不論是身價近百萬歐元的

Veyron,或造價破六 千萬元台幣的 F1 賽車,對多數人而言都是遙不可及的夢想,但是在二輪世界,花費不到台幣一百萬元,就能享受 0~100km/h 近 3 秒的快感!摩托車的動力世界究竟隱藏了什麼奧秘?請看以下分析。

二輪界 東瀛四大天王 Suzuki GSX-R1000、Honda CBR1000RR、Kawasaki ZX-10R、Yamaha YZF-R1 號稱東瀛二輪界四大天王,除了 仿賽車的操控性能外,引擎最大馬力達 180hp~200hp 的水準,0~100km/h 加速都是 3 秒俱樂部會員,如果心臟夠 大、路況夠佳,極速可突破 300km/h 大關,放眼全世界僅有 Ducatti 1198 等少數勁駒能與四大天王拼直線加速,如 此猛爆的性能,四輪界中非 Porsche 911 Turbo 等級以上,可別自討沒趣上前挑釁,以免「連尾燈都看不到」! 不論是東瀛四大天王或 Ducatti 1198,引擎排氣量約莫在 1.0~1.2 升之間,日系車慣用直四引擎結構,Ducatti 則堅 持 V 型雙缸架構,論排氣量,並不能和超級跑車如 Dodge Viper 的 8.4 升 V10 引擎相比,事實上許多二輪車廠仍有 排氣量 1.6 升以上的「超重量級」高速巡曳摩托車,甚至連「美國精神」哈雷機車的引擎容積都比四大天王更有看 頭。然而仿賽車並非以排氣量取勝,以 2009 年全新 Kawasaki ZX-10R「忍者」為例,1.0 升的排氣量,竟能壓榨出 200hp 的最大馬力(非靜態測試, 必須在高速行駛撞風狀態), 論排氣量/馬力比, 超跑界強調 「自然進氣極致」 Ferrari 的 Enzo(660hp),6.0 升 V12 引擎每公升也僅能壓榨出 110hp 的馬力,根本不是二輪界四大天王的對手!

短衝程高轉速 為何機車引擎可以達到如此驚人的水準?關鍵在於 「短衝程活塞+高轉速設定」 Kawasaki ZX-10R 車重僅有 179kg, 。 和汽車一公噸以上的重量相較,強調加速性能的仿賽車引擎並不需要考慮「低轉速扭力」,因此 ZX-10R 採用極短 的衝程設計,缸徑×衝程=75×55mm,活塞來回運動的距離只有短短的 5.5 公分,和一般 2.0 升汽車引擎常使用的 86mm 衝程相較顯然短了許多,區區 1.0 升排氣量竟然採用直列四缸配置。此設計雖不利於低轉速扭力發揮,於 8750rpm 才能爆發出最大扭力 11.5kgm,但是衝程愈短,於高轉速下慣性阻力愈小,ZX-10R 最大馬力為 200hp/12500rpm,和 Enzo 的 660hp/7800rpm 最大馬力相較,忍者顯然擁有更優異的高轉速性能。 對 ZX-10R 而言, 光有高轉速是不 夠的,另一關鍵 在於高壓縮比。 以 Enzo 高達 11.2: 的壓縮比 1 而言,在汽車引 擎領域中已經算 是優異的水準, 然而四輪界中的 強者,乃是藉助 缸內直噴技術的 Audi R8, 將壓縮 比一舉提昇至 12.5:1。不過 ZX-10R 並沒有 缸內直噴科技輔 助,壓縮比已達 12.9:1 的境界, 若非如此優異的 壓縮比設計,要爆發出 200hp 可能需要 14000rpm 以上更高的轉速才行! 但是 ZX-10R 為何能使用如此高的壓縮比而不會爆震?答案在於小活塞與「荷包蛋」形狀的燃燒室設計,儘量縮小 燃燒室直徑,因爆震通常發生於活塞邊緣,此設計能讓燃燒室中的燃油氣向中央聚集,進而抑制爆震的產生,因此 東瀛四大天王都堅持直四引擎,就是為了造就「集中型燃燒室」以達到高壓縮比目的。

不等角度點火 對於仿賽車而言,其實「最大馬力」已非兵家必爭之地,事實上四大天王引擎最高轉速都可達到 14000~15000rpm 的境界,最大馬力輸出點只設定在 12500rpm,其實仍有提昇的空間,只是二輪界中馬力的戰爭牽扯到幾個重大問 題,第一點是引擎耐用度,畢竟四大天王都是市售車而非賽車,不可能常常更換引擎;第二點是四大天王的馬力重 量比都在 1:1 左右,等同 F1 賽車的境界!遠超過一般道路行駛需求,對多數騎士而言,極速 300km/h 或 310km/h 其實是沒有差別的,因為「一輩子都不可能去嘗試」!因此何須強求 200hp? 然而二輪界馬力競賽的最大障礙,並非引擎或變速箱,而是「輪胎」。摩托車的驅動輪幾乎都是後輪,然而後輪再 寬,接地面積不大,和四輪超跑的寬胎相較簡直是天差地別,且四輪界尚有四輪驅動系統,但二輪界中罕見「二輪 傳動」(Yamaha 具有前輪液壓驅動系統,但是並未付諸量產),接地面積亦可稱為「胎印」,摩托車全數動力只能靠 「區區雞蛋大小般的胎印」來傳送,再加上過彎時的離心力,輪胎摩擦力顯然不夠用。再者,摩托車缺乏超跑的空 力結構,無法利用氣流增加後輪下壓力來增進穩定性(由此可見騎乘姿勢對摩托車而言有多重要),事實上 200hp 對 摩托車而言已經是偏高的負荷,在彎道中並不能盡情揮灑萬轉的動力,否則將落得滑胎失控轉倒的下場!

強調操控均衡性的 Ducati 1198,最大馬力設定在 170hp/9750rpm,並不像四大天王那般瘋狂。Yamaha YZF-R1(簡 稱 R1)於 2007 年式車型已達 182hp 的水準,但 2009 年式並沒有向忍者那般「進取」到 200hp 的境界,最大馬力 依然維持 182hp/12500rpm 的水準,但活塞衝程從 53.6mm 縮短至 52.2mm,更趨於高轉速風格,同時降低引擎震 動,最大扭力 12.0kgm 出現在更高的 10000rpm!顯然要徹底發揮 R1 的對於仿賽車而言,其實「最大馬力」已非 兵家必爭之地,事實上四大天王引擎最高轉速都可達到 14000~15000rpm 的境界,最大馬力輸出點只設定在 12500rpm,其實仍有提昇的空間,只是二輪界中馬力的戰爭牽扯到幾個重大問題,第一點是引擎耐用度,畢竟四大 天王都是市售車而非賽車,不可能常常更換引擎;第二點是四大天王的馬力重量比都在 1:1 左右,等同 F1 賽車的 境界!遠超過一般道路行駛需求,對多數騎士而言,極速 300km/h 或 310km/h 其實是沒有差別的,因為「一輩子 都不可能去嘗試」!因此何須強求 200hp? 然而二輪界馬力競賽的最大障礙,並非引擎或變速箱,而是「輪胎」。摩托車的驅動輪幾乎都是後輪,然而後輪再 寬,接地面積不大,和四輪超跑的寬胎相較簡直是天差地別,且四輪界尚有四輪驅動系統,但二輪界中罕見「二輪 傳動」(Yamaha 具有前輪液壓驅動系統,但是並未付諸量產),接地面積亦可稱為「胎印」,摩托車全數動力只能靠 「區區雞蛋大小般的胎印」來傳送,再加上過彎時的離心力,輪胎摩擦力顯然不夠用。再者,摩托車缺乏超跑的空 力結構,無法利用氣流增加後輪下壓力來增進穩定性(由此可見騎乘姿勢對摩托車而言有多重要),事實上 200hp 對 摩托車而言已經是偏高的負荷,在彎道中並不能盡情揮灑萬轉的動力,否則將落得滑胎失控轉倒的下場! 強調操控均衡性的 Ducati 1198,最大馬力設定在 170hp/9750rpm,並不像四大天王那般瘋狂。Yamaha YZF-R1(簡 稱 R1)於 2007 年式車型已達 182hp 的水準,但 2009 年式並沒有向忍者那般「進取」到 200hp 的境界,最大馬力 依然維持 182hp/12500rpm 的水準,但活塞衝程從 53.6mm 縮短至 52.2mm,更趨於高轉速風格,同時降低引擎震 動,最大扭力 12.0kgm 出現在更高的 10000rpm!顯然要徹底發揮 R1 的對於仿賽車而言,其實「最大馬力」已非 兵家必爭之地,事實上四大天王引擎最高轉速都可達到 14000~15000rpm 的境界,最大馬力輸出點只設定在 12500rpm,其實仍有提昇的空間,只是二輪界中馬力的戰爭牽扯到幾個重大問題,第一點是引擎耐用度,畢竟四大 天王都是市售車而非賽車,不可能常常更換引擎;第二點是四大天王的馬力重量比都在 1:1 左右,等同 F1 賽車的 境界!遠超過一般道路行駛需求,對多數騎士而言,極速 300km/h 或 310km/h 其實是沒有差別的,因為「一輩子 都不可能去嘗試」!因此何須強求 200hp? 然而二輪界馬力競賽的最大障礙,並非引擎或變速箱,而是「輪胎」。摩托車的驅動輪幾乎都是後輪,然而後輪再 寬,接地面積不大,和四輪超跑的寬胎相較簡直是天差地別,且四輪界尚有四輪驅動系統,但二輪界中罕見「二輪 傳動」(Yamaha 具有前輪液壓驅動系統,但是並未付諸量產),接地面積亦可稱為「胎印」,摩托車全數動力只能靠 「區區雞蛋大小般的胎印」來傳送,再加上過彎時的離心力,輪胎摩擦力顯然不夠用。再者,摩托車缺乏超跑的空 力結構,無法利用氣流增加後輪下壓力來增進穩定性(由此可見騎乘姿勢對摩托車而言有多重要),事實上 200hp 對 摩托車而言已經是偏高的負荷,在彎道中並不能盡情揮灑萬轉的動力,否則將落得滑胎失控轉倒的下場! 強調操控均衡性的 Ducati 1198,最大馬力設定在 170hp/9750rpm,並不像四大天王那般瘋狂。Yamaha YZF-R1(簡 稱 R1)於 2007 年式車型已達 182hp 的水準,但 2009 年式並沒有向忍者那般「進取」到 200hp 的境界,最大馬力 依然維持 182hp/12500rpm 的水準,但活塞衝程從 53.6mm 縮短至 52.2mm,更趨於高轉速風格,同時降低引擎震 動,最大扭力 12.0kgm 出現在更高的 10000rpm!顯然要徹底發揮 R1 的實力,必須檔檔破萬不可,十足熱血教義! 但別誤會 R1 要叫騎士們來玩命! 畢竟出彎加速破萬轉是非常可怕的事, 因此 Yamaha 採用 Cross Plane Crankshaft 「十字型曲軸」此神兵利器,一般直四引擎都是「一字型曲軸」,活塞為二高、二低對稱狀態,點火角度為等間距 的 0° 180° ~ ,既順暢又連貫,扭力與馬力表現俱佳,但是在高轉速下容易「瞬間」逾越輪胎抓地力極限,太連貫的

結果反而暴露摩托車的加速極限問題,因此 Ducati 堅持 V 型雙缸引擎,部分也是為了避免四缸動力輸出過於連貫的 現象。 十字型曲軸最初乃是應用在 GP 賽事中,活塞的位置乃是「高、平、平、低」的奇怪設計,點火角度為 0°→270°→90°→180°不等角度狀態,看似不對稱,事實上卻是兩兩對稱,只是中間兩個汽缸相位挪動了 90 度而已, 依然是對稱設計,否則會造成嚴重的震動問題,轉速就拉不到破萬轉的境界。應用此設計,引擎扭力輸出會呈現頻 率較高的雙波形加速脈衝,急加速狀態下,輪胎不容易瞬間打滑導致失控,利於彎道加速發揮,因此 2009 年式 R1 的操控評價,幾乎和 Ducati 平起平坐。 不過讀者千萬別誤會十字型曲軸是為了發揮極致馬力的神兵利器,事實上此結構是為了改變扭力輸出脈衝狀態,和 傳統一字型曲軸相較,並不利於最大馬力發揮,因此 R1 並沒有達到忍者的 200hp 境界。十字型曲軸引擎還有一個 特性, 那就是在節氣門高開啟角度狀態下, 扭力輸出容易控制, 在節氣門開度 40%的狀態下, 引擎超過 5000rpm R1 後,扭力輸出趨於平緩,扭力表現大約只有競爭對手的 2/3,但是節氣們開度 100%的狀態下又恢復猛爆的本質,這 意味著扭力輸出控制富有層次變化,非直線加速式樣,而是強調彎道攻略。

四輪界 F1 引擎奧秘 十字型曲軸對於汽車的直四引擎而言有沒有意義?答案是否定的!市售車的引擎多數強調低轉速扭力表現,衝程幾 乎都在 80mm 以上,如果採用十字型曲軸,因點火間隔並不對稱,1、4 汽缸間的高低活塞配置亦會造成二次諧振, 加上汽車引擎的活塞比機車更大,因此低轉速震動會非常明顯。此外,汽車的動力除了少數超跑或改裝車外,並不 會造成輪胎抓地力難以負荷,因此不需要十字型曲軸營造低頻率加速脈衝,而會採用四輪驅動設計或加大輪胎尺碼, 因此二輪界視為「創舉」的科技,顯然不適用於四輪界! 但是論及排氣量馬力比, 四輪界毫無反擊的能力?事實上不然。 為四輪競技的聖殿, F1 投注的研發資金與車隊規模, 絕非其它賽事能及,當然包括二輪界的 GP 或 Superbike 大賽。自從 FIA 規定 F1 採用 3.0 升 V10 或 V12 自然進氣 引擎後,驚人的 NA 大戰隨即爆發,雖然 V12 引擎的平衡性與動力的連慣性比較優異,但是 V10 引擎體積小、重量 輕,利於打造操控均衡的賽車,因此各車隊最後都採用 3.0 升 V10 架構。 從基本規格來看,忍者每一個汽缸的排氣量約為 250c.c.,F1 的 3.0 升 V10 引擎則是約 300c.c.,這意味著兩者的活 塞尺碼相近,因此在忍者身上看得到的設計,同樣出現在 F1 上,如短衝程設計、緊實的燃燒室造型,其它如垂直十 喉直噴進氣歧管、等長排氣頭段等賽車科技當然不會缺席,同樣朝向高轉速化邁進。然而 F1 的野心更為驚人,二輪 界的 15000rpm 並不能滿足競技需求,各車隊都極力追求 20000rpm 的境界!

氣壓輔助氣門 一般的氣門結構慣性太大,高轉速時氣門回彈速度不夠快,會被活塞撞擊導致變形,引擎亦隨之報廢,因此不論是 忍者或 R1,為了達到 15000rpm 的境界,必須使用輕量化氣門及高張力彈簧等,並大量應用鈦合金材質,方能達到 此境界。但是對於 20000rpm 而言,已超越材質或機械結構的應用範疇,因此 F1 賽車採用氣壓輔助式氣門結構, 回彈過程藉由氣壓推力輔助,作動更為迅速,解決超高轉速化的難題。 雖然各車隊並未公佈賽車引擎的詳細規格,包括缸徑、衝程、壓縮比等,但據研判 F1 引擎壓縮比可能高達 14:1 以上, 讀者可能會認為此數據 「太離譜」 鐵定會有爆震問題, , 事實上內燃機存在一種奇妙的現象, BMW M-Power 像 的 NA 高轉速引擎,對爆震極為敏感,但是在超高轉速時,爆震問題反而會消失。F1 賽車在比賽過程幾乎都是以 14000rpm~19000rpm 高轉速奔馳,最容易產生爆震的時機則是在萬轉之下,恰好是在 M-Power 引擎 8000rpm 以 上最大馬力輸出點,因此 F1 引擎具備意想不到的壓縮比,能以 3.0 升的排氣量,在 19000rpm 時爆發出約 910hp 的馬力。 BMW 曾宣稱其 F1 引擎具備 20000rpm 及千匹馬力的實力,不過為了耐用度著想,相信實際調校還是會依據賽場需 求做調整,但不論是 910hp 或 1000hp,F1 引擎每公升能壓榨出 300hp 以上的實力,絕對是自然進氣式內燃機中的 第一把交椅!雖然在 2006 年之後,FIA 將 F1 動力下修為 2.4 升 V8 引擎,但目前各車隊的賽車依然具備 750hp 左 右的實力,最高轉速仍維持 19000rpm 以上的水準,實力依然驚人。 不過 F1 引擎完全不能使用在市售車上,就算是超跑也不行。重點不只排污、油耗等道路法規問題,而是 F1 引擎氣 門揚程極大,怠速必須維持在 5000rpm 以上,否則很容易熄火!試想以 6000rpm 轉速停等紅綠燈,油耗、噪音、 廢氣排放等是多麼驚人,此外塞車時還必須冒著縮缸的危險,至於氣壓式氣門結構也是一大隱憂,氣壓稍不足立即 會有「爆引擎」的危機!因此車廠以 F1 科技做宣傳招牌,事實上並沒有一輛市售車觸碰到 19000rpm 超高轉速及 超高壓縮比的精髓,超跑愈尋求大馬力,藉助大排氣量引擎+增壓結構才是切合實際的作法,就像 Bugatti Veyron 16.4,以 8.0 升 W16 引擎加上 4 渦輪增壓,達到 1001hp 的境界,目前堅守自然進氣引擎的 Ferrari,已難有突破的 一天!

八輪界 大扭力是王道 看完二輪與四輪動力科技的廝殺後,「八輪界」 則在一旁暗自冷笑!所謂的八輪怪獸就是拖車 頭, 重型拖車頭採用 「前四輪轉向、 後四輪驅動」 設計,動力系統都是採用渦輪增壓柴油引擎,最 高轉速都在 3000rpm 以下,常用轉速則是在 2000rpm 以下,但排氣量破萬的實力,絕非四 輪界所能比擬! 馬力對此類專職拖曳的車頭而言並非重點, 300~400hp 已經相當夠用, 「高壓縮比+大扭力」 才是拖車頭的精髓,隨便找一台八輪拖車,最大 扭力動輒破百公斤米, 甚至達到 200kgm 以上的 境界,四輪界僅有 Veyron 16.4、SL65 AMG 等 個位數超級跑車具備破百公斤米的實力。 至於壓 縮比設定,汽車引擎罕有破 20:1 的水準,但 拖車頭卻能達到 25:1 的境界!由此不能想像 拖車引擎根本是活在另一個世界。 然而變速箱亦是拖車頭的精髓, 目前四輪領域檔 位最多者當屬 M.Benz 與 Lexus 的 「八速自排」 , 不過拖車頭幾乎都採用「16 前進檔+2 倒退檔」 設計, 因此沒駕馭過拖車頭別說自己很會開手排 車! 不過拖車頭真的是動力科技的傑作?那可不! 畢 竟拖車之上,還有火車及巨型卡車等動力怪獸, 但是探究石化動力的終極怪獸,排除在天上飛 的、 水上游的, 陸地上的動力怪獸當屬 M1 戰車, 採用外燃機引擎,最大馬力達 1500hp!雖然柴油動力火車頭亦有此水準,不過跨出鐵軌就是廢物一具!因此可以翻 山越嶺的 M1,才是試車組眼中真正的終極怪獸!

底盤進化論(上集) 電子懸吊之剖析

文、攝影/超越車訊

世上許多人事物都存在「雙模式」定理,其目的無非是要「更適應環境」,單一模式難以對應各種狀態。如羽球、桌球 選手會有「攻擊、防守」等多支球拍;單車玩家會有「登山、高速」等不同輪組;壞男人會有「老婆、情婦」等不同伴 侶!然而性能族群無不希望一部車擁有「舒適、競技」等多種模式,以應付上班、飆車等不同需求,這就是電子懸吊的 應用。

硬是顛!軟是飄!Q 最好? 魚與熊掌的疑惑 相信多數讀者普遍存在「懸吊 硬操控好、軟懸吊舒適佳」的 固有觀念,但汽車研發工程師 無不希望透過懸吊結構與避震 器調校,讓一部車同時擁有絕佳的 操控性能與舒適的減震質感,其中 的關鍵技術相當多,以下概略闡述 幾種常用的設計結構。

副樑的應用 早期車輛懸吊結構較為簡單,各活 動支臂直接鎖在車體上,懸吊結構 與車身鈑件直接結合,僅在活 動關節上有橡膠襯墊做為緩 衝,路面震動對於車身衝擊較 為明顯。儘管車體對於坑洞彈 跳反應,可以藉由較軟的避震 器來吸收震動,但是難以消除 的乃是連續震動,也就是破碎 路面造成的顛簸,而非大落差 帶來的瞬間衝擊。 車體震動頻率可透過測量與分 析取得,不同的路面會產生不 同的結果,而車體剛性、懸吊 結構及重量、緩衝機制運用、 避震器與輪胎尺碼設定、高剛性輕量化材質應用等,也會改變震動頻率。和動力系統的運轉噪音一樣,車身震動不可能 完全消除,但人體對震動頻率的感受度,與聲音一樣都有「敏感地帶」,所以懸吊舒適設定一如引擎噪音一樣,必須避 開「刺耳、吵雜」的頻率與震幅,車體同樣也要避免高頻震動,降低對乘客「按摩內臟」的刺激!讓駕駛者聽得到輪胎 跳動,卻感受不到車身震動,這是一個高深的境界! 強化車身剛性可以抑制震動,但成本高而且會大幅增加車體重量,於是許多車輛開始運用「液壓式」大型緩衝襯墊,雖 然效果明顯,但不能無限制應用,更不可能將每個活動關節都裝上液壓機構。一來因為成本高,況且重量不輕、體積也 不小;二來操控性能會變得很模糊,轉向反應遲鈍,毫無路感回饋可言,並增加故障機率,因此全車用上四組液壓襯墊, 已算是高檔並兼顧性能的設計,再多則無益。 抑制連續震動最有效的方式乃是採用「副樑」,將懸吊機構固定在副樑上,再與車體鈑件結合,固定方式並非剛性連結, 而是有橡膠襯墊做為吸震緩衝,副樑的結構、尺碼、重量、固定方式也都會影響震動吸收表現,理論上愈大愈好,但全 車重量相對增加,對油耗與加速也是負擔。除了對舒適性的貢獻外,副樑還兼具引擎震動抑制與撞擊安全防護,如正面

碰撞時,架在副樑上的引擎會一起從下方脫落,避免「擠進車內」造成座艙人員傷亡。 目前 2.0 升等級以上的大型國產車如 Mondeo、 Camry、 Accord、 Teana 等都有副樑設計, 升以下的房車僅有 Focus、 1.8 Mazda 3 等少數房車採用,至於 1.5 升以下的小車幾乎看不到副樑的蹤影,如此不難理解,為何大車的舒適性非小車所 能比擬,並非懸吊調校差異而已。

多連桿懸吊 Audi 為了保有最佳的震動抑制效能,將雙 A 臂結構拆開成為複雜的「四連桿」,活動關節更為複雜,橡膠襯墊應用相 對增加,不但可以增加懸吊作動的順暢度,對於諧震抑制也有幫助。但實際應用上,因為有了副樑設計,大量增加懸吊 關節與橡膠襯墊緩衝,實際功效相當有限,因此相對於貨車的固定軸,及 Altis、Tiida 後扭力樑結構等「非獨立懸吊」, 多連桿設計對於震動抑制最大的助益,在於降低「懸吊支點下重量」。 懸吊支點下重量,就是指懸吊系統上下作動時,會隨著移動的懸吊支臂、羊角、煞車系統、鋁圈、輪胎等重量之總和, 「重」不但會影響輪胎的貼地性,不利操控性能,同時也會影像舒適性表現,因此結構看似較為脆弱的多連桿設計,對 於舒適與操控的助益確是功不可沒! 為了求取更輕的支點下重量, 除了採用最佳應力設計,降低懸吊支臂重量外, 鋁合金材質也是廣泛運用的技術, BMW 如 3 系列,雖然車體是鋼材打造,但懸吊支臂大量使用鋁合金材質,至於競技化的 M3,則是進一步全面應用鋁合金懸吊, 求取最佳操控性能。

軟彈簧配硬阻尼 震動頻率雖然可以透過副樑與車體剛性來改變,但避震器仍具有關鍵性影響,剛性再好、副樑再粗壯,只要換上競技用 的硬避震器,震動一定會很強烈,舒適度瞬間降到谷底!但競技用避震器卻也不得不調校得很硬,不然過彎時產生過大 的側傾,不但影響操控性能,甚至會造成失控意外。 因此要兼顧舒適與操控兩種特性,無法用單純的機械結構,以及單一物理特性來達成,必須「適時」換上不同的避震器 才行,但罕見車庫就是底盤改裝廠的實例,更別說有閒工夫,在週末換上競技懸吊飆車去!況且與其換來換去,不如準 備兩部車對應不同需求還比較實際。可惜不是每一位消費者都養得起兩部車,加上駕駛人主觀認定「百萬名車就是要兼 顧舒適與操控性能」,即便是 SUV 也不能沒性能!更何況是旗艦房車,於是可調軟硬的電子懸吊,成為高級車的標準 配備,不論是跑車、房車、越野車都需要它。

電子避震器 活動改裝廠 避震器有彈簧、減震筒兩大部分,電子避震器基本架構為「改變阻尼設定」,進階版則是以油壓、氣壓取代圈簧,並達 到「高齡敏度」與「主動控制」目的。

可變阻尼減震筒

1.機械式 懸吊調校機能最強的應用,不一定是在汽車上,反而是在「雙避震登山自行車」上,一組性能優異的避震前叉,具備氣 壓、彈簧兩種避震結構,氣壓強弱可藉由專業的高壓打氣筒自由設定,避震行程可以手動微調,甚至達到「0 行程」鎖 死不作動,彈簧也能做「預壓」設定,懸吊高度也可以調整,阻尼強弱亦可微調,此外還能調整回彈阻尼,以適應不同 越野地形。 理論上汽車避震器也能達到同樣複雜的機能,但問題在於成本高昂,且消費者未必有自行調校的判斷力與實際需求!因 此只有賽車等級的避震器才具備複雜調校機能。在一般市售車上,要隨時改變「彈簧軟硬」可行性很低,除非採用氣壓 彈簧,但成本是個關鍵。因此工程師為了達到便宜且有效的「可變軟硬」機能,最簡單的方式,就是改變減震筒阻尼。 減震筒的「阻尼」目前多半仰賴筒身內部的油壓達成,目的是不讓彈簧作動速度過快,以及避免二次諧震發生,以免造 成車體搖晃。而減震筒的油壓阻尼,本來就可以藉由不同的閥門流量設定進行微調,而簡單的電子減震筒,就是利用步 進馬達,旋轉油壓閥門來改變流量設定,達到可變阻尼軟硬功能,國產車最初採用此設計者為 Mitsubishi Galant,具備 三段式軟硬調整,操作簡便,但效果並不顯著,阻尼軟硬調校範圍不夠大。 不過目前機械式可變阻尼減震筒已經有很大的進步,專業研發避震器的廠商都有相關產品問世,但價格並不便宜。

2.電磁式 機械式可變阻尼機構並非「連續可變」,加上調校範圍較窄,因此未受到其它車廠的青睞。然而可變阻尼系統並非死路, 只是技術純熟度仍待考驗,目前連續可變阻尼減震筒,技術最純熟者當屬 GM 集團的電磁系統。 其作動原理乃是在減震筒阻尼器油路通道上,佈滿特殊造型的永磁鐵,油路外側為一電磁機構,依照電流的強弱,得以 控制永磁鐵的「相位」,達到連續改變油路順暢度的特性,達到可變阻尼的功效,變化幅度大且反應靈敏,目前全面應 用在 Opel 之 OPC 運動車型上。

電子防傾桿 防傾桿對於操控性能有顯著的影響力,當車輛高速切入彎道時,如果沒有防傾桿,將只有外側懸吊獨立對抗離心力,多 了防傾桿的連結,則加入內側懸吊一起對抗離心力,對操控性而言,如不考慮輪胎抓地力極限,防傾桿愈粗,側傾抑制 效果愈佳,但是這種設定會影響舒適性,因為當單邊輪胎壓過隆起的不平路面,也會造成另一側輪胎向上抬昇,造成車 身動態不正常飄移。 因此最好的方式乃是 「直行狀態防傾桿不 作動」,但入彎後防 傾桿又處於作動狀 態,換句話說防傾桿 需要 「電子離合器」 , 此外還需要側向 G 值 感應器,以提供電腦 完整的資訊,下達何 時要鎖定防傾桿的指令。此系統首見於 BMW 5 系列,效果相當顯著,其它車廠則進一步應用在 SUV 上,目的是在越野 場地上取消防傾桿作動,讓懸吊得以發揮最大活動行程,增進障礙物跨越能力,在一般道路上則處於鎖定狀態,發揮最 佳操控性能。

液壓彈簧 以液壓球取代傳統圈簧設計, 此系統早期為 Citroen 的專利, 具備可變車身高度與可變避震 器軟硬特質,之後勞斯萊斯也 採用此系統。液壓避震的避震

效果相當獨特,回彈力道低,作動行程也不長,坑洞反應幾乎沒有二次諧震,但整體來說並非一個「軟」字可形容,就 如同「水床」般的質感,車身像是「吸」在地上,具備柔軟但作動遲緩特性,連續震動抑制效果相當優異,但過彎時又 會感受到強大的支撐度,側傾抑制優異卻非死硬,但是缺乏路感回饋,與傳統圈簧、減震筒的駕馭感受截然不同。 以液壓球取代傳統圈簧設計, 此系統早期為 Citroen 的專利, 具備可變車身高度與可變避震 器軟硬特質,之後勞斯萊斯也 採用此系統。液壓避震的避震 效果相當獨特,回彈力道低, 作動行程也不長,坑洞反應幾 乎沒有二次諧震,但整體來說 並非一個「軟」字可形容,就 如同「水床」般的質感,車身像是「吸」在地上,具備柔軟但作動遲緩特性,連續震動抑制效果相當優異,但過彎時又 會感受到強大的支撐度,側傾抑制優異卻非死硬,但是缺乏路感回饋,與傳統圈簧、減震筒的駕馭感受截然不同。 整體而言,此系統適用在高級車上,能提供柔韌的避震特性,兼顧舒適與操控性能,但未必適合跑車使用,畢竟路感並 不清晰,駕駛人不容易預期細 微的動態表現,難以達到人車 一體的境界。

氣壓懸吊 傳統金屬圈狀彈簧的特性,可 以用「虎克定律」來解釋,在 圈簧永久變形範圍內,壓縮行 程與應力呈線性反應,此種特 性看似理想,但工 程師卻希望彈簧具 備多重特性,在壓 縮行程愈大時,應 力能呈現 「平方比」 特性迅速向上提 昇,達到更優異的 抗側傾效果。於是 不等螺距、不等直徑圈簧誕生,在性能等級的避震器上應用相當普及。 氣壓彈簧則具備「愈壓愈硬」的堅韌特性,而且吸震效果優異,與液壓避震器一樣都具備低二次諧震的舒適功效,回彈 力道低,不容易造成車身彈跳。此外藉由壓力球之氣壓與容積改變,將具備軟硬、高度調整機能,而且在「硬」等級上, 依然具備 Q 度,不會有顛簸、彈跳的缺陷,因此相當適用於 GT 跑車,目前豪華轎車與 SUV 上,電子氣壓懸吊應用愈 來愈普及,許多旗艦房車已列標配。 氣壓懸吊不僅僅藉由氣體支撐,亦可搭配彈簧結構,並具備減震筒油壓阻尼裝置,就結構上來說,算是傳統避震器的延 伸,因此駕馭感受並沒有很大的差異,路感回饋也不會太模糊,高速行駛時,還能自動降低車身高度,達到更穩定的操 控性能。此外還具備「車身水平自動調整」功能,當車尾負荷較重時(如多人乘載與重行李負擔),後避震器會自動提 昇高度,平衡車身動態,此點對於經常有多人乘載需求的 VAN 廂型車而言相當實用,只可惜氣壓避震器價格昂貴,目 前幾乎不可能下 放到 200 萬元以下的車型上。 氣壓懸吊目前應用最廣的並非房車,而是越野車。為了達到最大底盤離地高度,氣壓懸吊可以在短短 1 分鐘內,將車身 高度提昇 10 公分以上,瞬間提昇進入角等障礙跨越能力,而且在崎嶇不平的長途越野路途中,依然可以提供舒適的避

震性能。於 On-Road 行駛狀態,可設定為硬朗的操控模式,都會行駛則調整為舒適柔軟設定,國道高速巡航也能降低 車身,確保型車穩定性,這是傳統懸吊系統難以達成的多功能境界,因此 SUV 成為氣壓懸吊最大獲益者。 超跑的世界,為了達到最敏銳的駕馭感受,目前仍是以傳統圈簧避震器為主流,搭配可變阻尼減震筒,只因舒適性並非 超跑的主要訴求,因此氣壓彈簧並未在這個領域發光。目前避震器專業製造廠已經研發出電子可變氣壓避震器,具有獨 立的空氣泵,具備高度與軟硬調整功能,但同樣不適合裝置在性能車上!主要販售對象還是以大型房車、MPV 休旅車 為主。

總結論述 e 化底盤降臨

電子氣壓避震器具備魚與熊掌兼得的優勢,雖然操控性並不能取代圈狀彈簧,但優異的舒適性,大幅消弭令乘客不適的 震動問題,因此豪華房車和 SUV 幾乎全面列為標準配備。 此先進電子機制猶如相機的「變焦」功能一樣,一顆鏡頭具備廣角+望遠功能,平時可以在狹小的 KTV 包廂內拍團體合 照,在郊外亦能捕捉遠處小鳥活動的特寫,目前傻瓜數位相機已經找不到「配備定焦鏡頭」的陽春機!甚至連手機的照 相功能都具備光學變焦機制。 但消費者並不能接受相機只有變焦功能,還要具備自動對焦、曝光、閃光、感度、翻轉、關機、白平衡、防手震、消除 雜訊?等全面 e 化功能,甚至出現「瞳孔對焦點選擇」機制,除非具備全面性的功能,否則得不到消費者的青睞。 同樣的道理,工程師絕不以電子避震器自滿,終極目標是進一步整合引擎程式管理系統(包括換檔邏輯)、可變齒比轉 向機構、G 值感應器、懸吊行程感應器、輪胎轉速感應、車身動態穩定系統、電子差速器等,達成一套最佳化電子操控 介面,並加入 Auto 與簡單的 Sport、Normal、Comfort 等選項。如此一來,就算沒玩過性能車的入門新手,也能在短時 間內輕易上手。 如此先進的全電子控制介面, 究竟能達到何種性能水準?下一集將介紹整合式動態控制介面的實際運用。


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