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十大源于赛车的汽车技术
观看赛车比赛,无论是F1还是NASCAR,都是件令人血脉喷张的乐事。跳进您的本田飞度或是丰田花冠,一路绝尘而去(当然要确保安全),同样也能过把速度瘾。哦,您觉得开普通车不过瘾?你可能无法想象,事实上这两款经济型小轿车与赛车有很多共通之处。我们所说的当然不是经过改装后的本田飞度或丰田花冠。即便是那些刚刚生产出来的普通汽车,也有很多源自赛车技术的烙印。
如今,各大车队对于速度和性能的追求可谓不遗余力。他们为此召集了一批顶级赛车设计师和工程师。当赛车制造技术取得突破时,这一技术往往也能运用于民用汽车。因此,普通汽车的许多部件都受到了赛车技术的影响——从最基本的引擎设计到点火装置的位置,甚至连后视镜都与赛车有关。
所以说,其实您只要驾驶着自己的轿车,就能从某种程度上体会到赛车的感觉。在下面几节中,我们将带您来了解10项运用于普通汽车的赛车技术。
如今绝大多数司机都使用自动变速器,这让驾驶普通汽车的感觉与驾驶F1在赛道上疾驰大相庭径。然而,赛车和普通汽车的变速器的作用是一样的,也就是将引擎的能量传送给轮胎。自动变速器无需司机动手就能自动换档,而手动变速器能让驾驶员自行控制引擎能量输出。赛车手需要手动变速器,但对普通人来说,手动操控又慢又容易出错。
直接换档变速箱(DSG)和自动离合器变速箱都是来自赛车的技术,它们使得驾驶员能迅速换档并避免操作失误。
DSG实际上就像两个变速器:一个能换奇数档,一个能换偶数档。由于有两个变速器,驾驶员要换的下一档总能提前准备好。所以这种变速器的换档速度比手动变速器更快。使用DSG后无需再踩离合器。这一点也使DSG比传统的手动变速器更快,并减少了人为失误的可能性。DSG对于普通汽车来说,是种十分有趣的附加零部件(目前装有DSG的车主要为奥迪跑车和大众概念车),因为它能使驾驶员体验手动操纵的快感,又可省去踩离合器的麻烦。
与此类似,自动离合器变速箱,或带手动模式的自动变速器,采用了不通过离合器踏板操控引擎以及无极变速的思路,并将其应用在普通汽车中。虽然这些设备的换档速度仍不如DSG,但它们在装有自动变速器的普通汽车中的应用日渐广泛。从根本上说,它们都是允许驾驶员手动换档的自动变速器,但驾驶员无需踩离合器。与赛车变速器类似,这些系统只允许驾驶员依次换档。然而手动变速器却可允许驾驶员不按顺序换档——比如从第一档直接换到第三档——无论是有意为之,还是一时失手。在赛车比赛中,换档错误有可能导致灾难般的后果,因此赛车都装有手动顺序变速器(SMT)。SMT只能依照顺序换档:从第一档到第二档,再到第三档,以此类推。带有手动模式的自动变速器也有同样功能——它们把失误的可能性降到最低的同时,也将换档的权力交给了驾驶员。
起晚了?在下一节中,您将看到为了帮您节省时间,汽车制造者是如何将赛车技术运用到日常车辆上的。
您可千万别动偷别人保时捷的念头,但如果您真这么想过,那么有一点不要忘记:它的点火装置装在方向盘左侧。对于大多数人来说,这种设计都有些诡异。您可以问问那些想买保时捷的人,他们常在试车时因为这件事出丑。但这种设计其实源自保时捷赛车。在赛车比赛中,每一秒都是相当可贵的。点火装置位于方向盘左侧,意味着驾驶员能在发动赛车的同时用右手换档。帮他们比赛中先发制人。
比用钥匙发动汽车更快(并且更便于使用左手完成)的点火方式是按钮点火装置。许多汽车都使用了这一赛车技术。人们从此不用转动钥匙,只需轻轻按下按钮就能发动汽车。按钮式点火装置还有几种变体。比如宝马需要驾驶员先将钥匙插入钥匙孔中,再按下按钮——这能避免驾驶员误将汽车发动。又如英菲尼迪(Infiniti)配有电子密钥卡。人们拿着电子密钥卡靠近汽车时,车门会自动打开,无需车主从口袋里掏钥匙。当汽车探测出电子密钥卡在车里时,点火按钮将自动激活,以备驾驶员发动汽车。
提起汽车技术,您可能想不到悬吊系统(除非你正要开车经过一个大坑)。但这却是赛车技术直接应用于日常用车的典型范例。赛车要求四个轮胎最好都能紧贴车道。悬吊系统能使车身更加稳定,并且保证引擎产生的推动力能全部传送到轮胎上,从而帮助汽车不断前进。
与绝大多数汽车类似,赛车中也使用了独立悬吊技术。悬吊技术使得每个轮子能在不影响其它轮子的情况下独立转动。F1赛车使用的是多连杆悬吊系统,而NASCAR赛车大都使用麦弗逊滑柱式独立悬吊系统。这两种悬吊系统都广泛应用于普通汽车。
那么,为什么日常用车不能像赛车一样飞跃障碍呢?尽管使用了一样的悬吊系统,但NASCAR或F1赛车的悬吊调整方式完全不同于对普通车的调整方式。对于赛车来说,悬吊系统要使赛车在过弯时能够保持稳定,在突然加速或刹车时也是如此。在你调整日常用车的悬吊系统之前,别忘了您的车也有其独特的调整方式:调整时需要在舒适性与行驶性能之间找到平衡。而在调整赛车的悬吊系统时则无需考虑舒适性。
大多数人只有在爆胎时才会想到轮胎的问题。这可有点不应该。因为轮胎是汽车与路面之间的纽带,并且帮助驾驶员保持对汽车的控制。赛车车队很重视轮胎,他们针对不同比赛专门设计了各种高性能轮胎。这些特制轮胎的技术也被应用于普通汽车中。
您可能曾经注意到,汽车的轮胎上都有沟槽。这些沟槽使得水、雪或淤泥远离汽车。越野轮胎会带有更深的沟槽,表面纹路也会更多。这种轮胎使车子可以紧紧抓住不平或松散的路面。而跑车轮胎的表面沟槽则很浅,而且数量更少。这使得轮胎表面最大限度地与路面接触,方便驾驶员操控车辆。所有这些不同类型的轮胎技术,都来源于赛车。
就像大多数赛车技术一样,高性能的赛车轮胎技术也被应用于普通汽车的生产。不过也有例外,F1和NASCAR赛车的轮胎是由一种非常柔软的橡胶制成。这种橡胶在受热时会变得很粘,使得车身能紧贴地面。尽管听起来不错,但您可千万别去买这种赛车轮胎。因为这种柔软橡胶的使用寿命很短。想必您也经常看到在一场比赛中,赛车往往需要准备好几组新车胎。而大多数日常用车的轮胎可以使用数万英里。虽然许多基本的轮胎设计最初都是为了满足赛车需要,但很多也被用来改善日常用车的性能。
只要您不是好莱坞动作片的主角,那么您的刹车装置通常不会出什么问题。赛车的刹车系统同样也要保证不出问题。然而当车速超过300公里,突然刹车仍然有很大的风险。所幸赛车工程师已经设计出了能在极端情况下停住赛车的刹车系统。这一设计也被运用到了日常汽车上。
盘式刹车最早是在20世纪50年代出现在赛车上的。由于它们制动效果好,且比先前的鼓形刹车更易维护,所以成了车队的宠儿。盘式刹车还容易保持低温。汽车刹车,往往会产生很大的摩擦力和热量;这些热量将降低刹车产生的阻力。而盘式刹车带有排气口,可以使热量很快消散。如今,绝大部分汽车都至少在前胎装有盘式刹车——大多数汽车的四个轮胎上都装有盘式刹车装置。
赛车技术一直在引领汽车制造技术的进步。大多数日常用车上使用的是铁制盘式刹车,然而赛车刹车的材料却更轻、更持久。过去,赛车刹车曾经使用过陶瓷,但如今这种材料的刹车只出现在一些奢侈跑车上。许多车队已经开始使用以碳为材料的刹车。它们质量超轻、功能超强,但由于价格昂贵,这种刹车目前还不会用于日常用车上。
精彩的赛车比赛往往让人忘记呼吸,但赛车的引擎可不会停止“呼吸”。只有当汽车引擎“呼吸顺畅”时,其性能才能达到最佳状态。这就像人们在运动时也需要保持呼吸顺畅一样。由于汽车引擎是通过燃烧产生能量的,因此获得足够的空气进行燃烧是个关键问题。没有空气,燃烧就无法进行。引擎所吸入的空气越多,汽车便“呼吸”得越顺畅。此外,如果进入引擎的是冷空气,引擎便能更好得运行。冷空气能增加引擎所燃烧的空气/燃料混合物的密度,从而使燃烧产生更多能量。其他辅助配件,比如增压器和增气式进气口,也正是为这一目的而设计的。
令人不解的是,NASCAR或F1上不允许安装增压器。然而,它们却被用于改装车竞速赛上。NASCAR和F1赛车制造技术注重的是速度和操控,而改装车只有一个目的:直线速度。所以改装车使用增压器和增气式进气口来提高引擎进气的性能。与此同时,汽车制造商已经将这一技术应用到了日常用车上。
虽然已经有一些普通汽车安装了增压器和短增气式进气口,但它们往往是车迷自己改装上去的。汽车制造商将同样的技术运用到一些日常用车上。你或许曾见到一些车看上去好像长了鼻孔,或是装有形状大小各异的引擎罩。这些被称为发动机罩进风口的设备,能使进入引擎室的空气温度更低。尽管它们不如增压器或增气式进气快,但它们却能使更多空气进入,从而给引擎降温并提高性能。
您去购车时,可能会听到销售员告诉您,您所看中的车装有双顶置凸轮轴引擎。或者你会在汽车手册上看到“DOHC”的字样。那么,究竟什么是双顶置凸轮轴引擎呢?
你可以阅读汽车引擎面面观来详细了解什么是双顶置凸轮轴引擎。简单来说,引擎都配有阀门,方便空气进入或废气排出。凸轮轴,或称之为凸轮,能开关阀门。如果汽车引擎上安装有两个凸轮,或双凸轮,阀门的开合便能更加迅速,引擎的性能也得以提高。这种设计最初出现在20年代早期的赛车上,至今仍是应用最广的引擎设计之一,被大量应用于普通汽车。
从发动机进气系统的介绍中,我们可以看出,一些汽车外部配件往往具有不可或缺的功能,比如发动机罩进风口。对于赛车来说尤其如此。不论是NASCAR, F1还是改装车比赛,赛车外部的每项设计都对其性能有所帮助,而不仅仅是为了美观而已。
就像这部保时捷911 GT3一样,阻流板能使汽车更为美观;并且它们还很实用。
同样,由于我们常将赛车光滑的表面和流线型车身与动力、性能和魅力联系起来,这些设计常常被应用到日常汽车上。车队和赛车设计师首先开始借助风洞试验来设计符合空气动力学的车身。由于赛车行驶时速度极快,赛车工程师和设计师发明了阻流板和风门来帮助赛车在高速行驶时保持稳定。这些运用了空气动力学原理的部件不仅实用,而且看起来还挺美观;因此,汽车制造商也将类似的设计——当然,是以一种更为低调的形式运用于普通汽车身上。
节省时间和缩减成本是汽车生产的目标,也是我们将要讨论的下一话题。
赛车能达到令人眩目的速度纪录的一个原因,是由于它们的车身很轻。当然,既然赛车并不像日常用车那样,需要乘载数人,制造一辆轻型赛车也就不是那么困难了。但是,赛车设计师还使用了轻型材料来使赛车的速度更快。显然,造车的材料并非越轻越好,否则赛车的制造材料早就换成纸了。由于赛车行驶时需要面对极大的压力,因此任何制造赛车的材料都必须非常坚固。
其中一种高科技材料是碳纤维。F1赛车的车身几乎全是由碳纤维材料制成。碳纤维材料非常轻,也很坚固。这种材料现在也开始少量出现在日常用车上,主要用于装饰部件。由于碳纤维材料很轻,它能从根本上提高日常用车的燃油经济性。它的缺点在于价格非常昂贵,因此尚未得到广泛应用。
铝是另一种轻薄坚固的造车材料,常被用于赛车制造——主要是发动机缸体的制造。得益于赛车科技的发展,铝制发动机缸体很早就已经被用于日常用车了;而现在一些汽车制造商也开始使用铝来制造外部车身。事实上,铝制引擎罩现在得到了广泛应用。由于铝更便宜,铝制部件也就比碳纤维部件更快更广地运用到了日常用车的制造中。汽车制造商喜欢使用铝,因为它能使车体变轻,从而提高燃油经济性,同时又不会降低其性能或耐用性。
谈到赛车,人们往往会将它与速度联系起来。然而,您知道赛车的安全设备是世界上最先进的吗?由于赛车需要追求最高速度,因此它对安全性的要求也极高。幸运的是,对于那些不是赛车手的人来说,现在也可以享受到这些安全技术。事实上,安全设备几乎被运用在每辆汽车上,以至于人们往往根本不知道它们同样来自赛车科技。
最重要的安全技术你甚至根本看不到。所有赛车都装有防护圈,用来保护驾驶员的安全。在印第赛车或F1赛车中,车身是由结实的碳纤维制成,用于在冲击下保护驾驶员不受伤害。而NASCAR赛车和改装车赛车则使用了防滚架来保护车手。防滚架是由钢管制成的网罩,能吸收冲击力并起到保护驾驶员的作用。与此类似的技术也被用于日常用车的安全罐笼的制造。不同的是,日常汽车的安全罐笼巧妙地隐藏于汽车毯垫、顶棚材料、门内饰板和其它内部组件之下,而赛车的防滚架却暴露在外。
猜猜另一种来源于赛车的安全设备是什么。每辆车都安装有这种设备,但你可能想不到它也来自赛车。它就是后视镜。在20世纪初期,赛车手们发现他们在比赛中可以借助镜子观察从后面追上来的对手。从那时起,后视镜就成了所有驾驶员都离不开的安全设备。这是一项非常普通的汽车技术,但正如许多日常汽车技术一样,它也是来源于赛车。
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