最近尊界S800发布会现场宣传的图灵地盘系统实现了凌波微步和踏沙无痕的精湛技艺引发网络热议,我们暂且不去从物理学角度探讨这种瞬时离地的方式是否符合汽车运行的力学原理,今天要跟大家介绍的是在2016年福特汽车展示过的一个类似的技术,名字叫做“计算机控制减震器系统”,其推出的目的很直接,那就是减少坑洼对车辆的损坏。
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示意图
电子控制减震器技术
其实凌波微步的原理并不复杂,应该算是应用已久的电子控制减震器技术的一种。这种应对路况调整减震的系统也不是福特最早商用的。1980 年代,一些日本车型提供了类似但不太复杂的计算机控制、电子可调减震器,可响应路况,包括在亚太市场销售的带有福特标志的马自达车型变体。这项技术后来归入了电子控制减震器技术。电子控制减震器也称为“主动减震器”,是一种智能减震器系统,能够根据驾驶情况特性在几毫秒内改变减震器的行为。计算机控制系统评估来自环境的数据并对减震器进行调整。这样,驾驶安全性和舒适性得到了最大化。该系统的工作原理是通过处理从车辆收集的数据来连续调整减震器。评估车辆的速度和机动性。例如,如果车辆在平坦的道路上行驶,则减震器设置会变硬,而如果道路不平坦,则减震器的刚度会降低。这样,可以确保机舱内的最大舒适度。此外,在突然制动的情况下,减震器设置会变硬以防止机头俯冲,从而使驾驶员不会失去对车辆的控制。减震器系统是影响车辆安全性和旅行舒适度的最关键变量之一。为了实现最大的安全性和驾驶舒适性,减震器系统必须根据车辆和路况进行调整。这些条件可能会随着道路的变化而变化。
当然,在手动系统中,这些设置不能在路上更改。电子控制减震器系统解决了这个问题。它根据多种驾驶情况和路况以毫秒为单位进行调整,以确保始终安全舒适的驾驶。
福特的“计算机控制减震器系统”
在福特公司自己官方网站的介绍中,重点推荐该技术应用的是福特2017款Fusion V6 Sport这台车,其目的是有助于防止坑洼,提高舒适度和控性。其官方介绍的内容我直接编译了一下:
福特官网2016年2月18日的新闻截图
全新的福特 Fusion V6 Sport 通过新的计算机控制减震器帮助保护您的汽车和钱包免受损坏的坑洼
坑洼损坏每年给美国司机造成约 30 亿美元的损失
只需按一下按钮,Fusion V6 Sport 驾驶员就可以将汽车的悬架设置从正常模式更改为运动模式——实现控制和技巧的完美结合
坑洼有时会将道路和高速公路变成现实生活中的视频游戏,司机疯狂地转弯以避开地下空洞,导致轮胎漏气或对车辆造成其他类型的损坏。
坑洼可能是不可避免的,但福特已经找到了一种减少坑洼刺激的方法。虽然不可能错过所有坑洼,但福特工程师为 2017 年款全新 Fusion V6 Sport 开发了一种先进的计算机控制减震器系统,可显着减少在坑洼不平的道路上行驶时的不愉快感觉。
根据 AAA 的数据,坑洼损坏每年给美国司机造成大约 30 亿美元的损失,司机报告说支付 300 美元来修复与坑洼相关的车辆损坏。Fusion V6 Sport 是第一款配备计算机控制减震器系统(或连续控制阻尼)作为标准配置的福特汽车。这种先进的技术有助于保护您的汽车和钱包。
“新的 Fusion V6 Sport 大大减少了坑洼经常带来的严重冲击,”福特连续控制阻尼工程专家 Jason Michener 说。“我们新的坑洼缓解技术的工作原理是实际检测坑洼并在汽车车轮有机会完全掉入坑洼之前 抓住 汽车的车轮。”
Fusion V6 Sport 是同级别中第一款采用这项技术的中型轿车——本田雅阁和丰田凯美瑞都没有提供如此先进的悬架系统。
Fusion V6 Sport 的智能新悬架系统配备预计可提供 325 马力的 2.7 升双涡轮增压 V6 EcoBoost 发动机,可提供更好的控性,同时有助于保护您的汽车和钱包免受损坏的坑洼。®
车载计算机分析从 12 个高分辨率传感器收集的多个信号 - 每 2 毫秒调整一次减震器,以便在每种情况下实现最佳车辆响应。当检测到坑洼的边缘时,汽车的计算机会以比眨眼更快的速度将减震器调整到最坚硬的设置,这样车轮就不会掉入坑洼中太深。因为轮胎和车轮不会下降那么远,所以它们不会像以前那样猛烈地撞击坑洼的另一侧。后悬架可以更快地响应,来自前轮的信号会在后轮到达坑洼之前向后轮发出预警。
“我们通过驾驶无数坑洼来测试和调整该系统——让 Fusion V6 Sport 经受住我们罗密欧试验场残酷的方边坑洼,以完善软件,”Michener 说。“这是长时间的工作,不是很愉快,但结果是值得的。”
对于全新福特 Fusion V6 Sport 的驾驶员来说,这意味着这款轿车在弯道中令人兴奋,同时仍能提供平稳的行驶。只需按一下按钮即可更改悬架调校 - 正常模式可在日常驾驶中平衡舒适性和控性,而运动模式增加的整体阻尼率使汽车能够更快地响应驾驶员的输入并平坦弯道,以实现更生动的驾驶。
全新的 Fusion V6 Sport 具有连续控制的阻尼和坑洼缓解技术,将于今年夏天抵达福特经销商处。
福特在比利时还有一个测试中心,可以复制世界上最糟糕的坑洼和其他极端表面的效果。Lommel 试验场包括覆盖 50 英里的测试跑道,以及来自 25 个国家/地区的 100 多个极端表面复制,包括 1.2 英里的坑洼。
以上内容是福特官网当时的介绍,其中关键的细节是该系统拥有车载计算机,可分析从 12 个高分辨率传感器收集的多个信号,每 2 毫秒调整一次车辆的阻尼器(减震器),以针对每种情况产生最佳响应。当系统检测到坑洼的边缘时,Fusion 的计算机会最快速地将减震器提高到最硬的设置,这样车辆的车轮就不会深陷坑洼。前轮甚至在后轮接近坑洼时向后轮发出预警信号。后悬架可以更快地响应,来自前轮的信号会在后轮到达坑洼之前向后轮发出预警。这一切都使滚动体验不那么刺耳。因为轮胎和车轮不会下降那么远,所以它们不会像以前那样猛烈地撞击坑洼的另一侧。“我们的新 [技术] 的工作原理是实际检测坑洼并在汽车车轮有机会完全掉入坑洼之前 抓住 汽车的车轮,”福特悬架工程师 Jason Michener 说。福特工程师在其密歇根州罗密欧试验场(Romeo Proving Grounds)的专门开发的坑洼赛道上驾驶 Fusion V6 Sport 对系统进行了微调。那个有趣的乒乓球实验也是来自于这个试验场。
传感器检测坑洼并在车轮有机会完全下降之前“抓住”车轮。图片来源:Morguefile。特别的,2017款Fusion V6 Sport车主只需按一下按钮即可更改悬架调校 - 正常模式可在日常驾驶中平衡舒适性和控性,而运动模式增加的整体阻尼率使汽车能够更快地响应驾驶员的输入并平坦地转弯,以实现更充满活力的驾驶。
在当年美国同行对2017款Fusion V6 Sport进行评测时的评语中我们找到了这样一段话,“尤其是减震器,在支持弯曲道路上的激进攻击方面做得很好,同时保持了不会惊动您祖母的乘坐质量。自适应减震器在价格更高的近乎豪华的轿车和许多跨界多功能车中几乎很常见,但早就应该进入大众市场。”
这里就有一个很关键的点,这款车的弯曲道路的速度与舒适性平衡表现非常出色,就是不知道测试的同行是否遇到了弯道的坑洼以及是否当时开启了“计算机控制减震器系统”,因为在部分质疑S800的评价中,我看到最突出的就是质疑如果在弯道过坑时车轮悬空后抓地力暂时缺失情况下的车辆平衡问题。当然尊界S800并没有展示这样的场景,只展示了直道上的凌波微步,真实情况如何还有待检验。
从原理上,没有图灵地盘的福特“计算机控制减震器系统”使用的是跟尊界S800一样的处理方法,那就是使减震器可以在车轮滚过孔时保持车轮升高,而不是掉入其中。经过笔者的仔细查阅资料,福特的系统应该是采用的是非视觉传感器方案,并非尊界S800以视觉为主的方案,不过这样不难理解,在2016年左右,图像处理需要的计算能力需求并不是当时车载处理器能够应对的。在福特的方案中,前减震器的动作也会触发一个信号,让后轮的减震器做出类似的响应。当然这是传统机械底盘和减震单元无法实现的功能,只有计算机才能处理这些道路。福特的这种技术作为可以由车主控制开启和关闭的功能,在普通驾驶中,连续控制的悬架系统通过适应各种路面和驾驶需求来改善汽车的乘坐和操控质量。当然这种技术并不是首次用于Fusion V6 Sport,一些豪华汽车当时也采用了类似的技术,包括福特的林肯 MKZ。不过,福特声称,这是这个价格范围内的中型汽车首次提供这种技术。
为了确保该技术经过了充分的测试,福特在欧洲建造了 1.2 英里的“艰苦”测试跑道,该跑道复制了来自世界各地的一些最严重的坑洼和道路危险。它旨在集中车辆所遭受的惩罚,帮助工程师创建更坚固的底盘系统并开发新的创新,以确保车辆能够更好地承受世界上具有挑战性的道路。这条路是该汽车制造商位于比利时洛梅尔的测试设施 50 英里测试跑道的一部分。它结合了欧洲和美国发现的那种坑洼,并模拟了来自 25 个国家的 100 多种危险。仅在过去三年中,工程师们就去了英国、奥地利、法国、德国、意大利、俄罗斯、西班牙和瑞士,以及亚洲、澳大利亚、北美和南美。
“从中国的车辙路口到崎岖不平的德国小街,这条路是我们的客户可能会遇到的最瘀伤路面的流氓画廊,”耐久性技术专家 Eric-Jan Scharlee 说。“通过将这些现实世界的危险纳入我们的测试设施,我们可以开发能够应对这些挑战条件的车辆。”
工程师们以近 50 英里/小时(80 公里/小时)的速度穿过坑洼和各种表面,如比利时的花岗岩块和巴黎的鹅卵石。传感器类似于地震学家研究地震时使用的传感器,记录悬架系统上的载荷和应变。
所有面向欧洲的福特汽车都在 Lommel 进行测试,工程师和测试驾驶员每年行驶超过 3.7 英里。最新的 Transit 在赛道上驾驶了 5,000 多次,作为测试制度的一部分,该测试制度旨在在短短六个月内模拟驾驶员 10 年的使用情况。测试设施还包括高速电路、盐浴和泥浴以及高湿度室中的腐蚀测试。原型车也在全球范围内在 -40 摄氏度至 40 摄氏度的温度范围内行驶。
从这段话看得出来,福特对“计算机控制减震器系统”应该是投入了巨资,并且真实的实验中轮胎对乒乓球没有造成严重的损坏,该技术至少在2017款Fusion V6 Sport上得到了应用。不过后续福特为什么没有继续在各种车型中大面积推广或继续使用该技术,就成为一个只有福特自己知道的秘密。毕竟坑洼对汽车的损伤还是很大的(参考附录2的AAA分析报告),这个功能如果普及也算一个不小的卖点。从经济上,平均300美元每年的坑洼带来的额外支出应该能支撑这样一个大约几百美元成本的额外系统,唯一影响该技术应用的可能就是稳定性了,这也是很多人对尊界S800凌波微步最大的质疑。
成功的乒乓球压力实验
附录1 一起看看2017 福特 Fusion Sport的信息,前置发动机,四轮驱动,5人座,四门轿车,双涡轮增压和中冷 DOHC 24 气门 V-6,铁铝缸体和铝制缸盖,直接燃油喷射。发动机类型排量:164 英寸3, 2694 厘米3 。功率:325 hp @ 5500 rpm。扭矩:380 lb-ft @ 3500 rpm。变速箱:6 速自动,带手动换档模式。价格$41,470(底价:$ 34,350)。这些数据来看,这是一款典型的美式运动风格的家用车,虽然算不上性能怪兽,但动力非常可观,价格也算是中档偏上。
附录2 关于坑洼路面的影响,在美国AAA的网站上显示的2016年报告是这样介绍的。
随着冰雪开始融化和摇摇欲坠的道路出现,AAA 的一项新研究表明,在过去五年中,坑洼损坏已使美国司机花费 150 亿美元的车辆维修费用,或每年约 30 亿美元。由于三分之二的美国人担心当地道路上的坑洼,AAA 提醒司机保持警惕以避免坑洼损坏,并敦促州和地方政府全额资助并优先考虑道路维护,以减少车辆损坏、维修成本和驾驶员的挫败感。
“在过去五年中,全国有 1600 万司机的车辆遭受了坑洼损坏,”AAA Northern New England 公共事务总监 Pat Moody 说。“问题范围从轮胎刺破和车轮弯曲,到更昂贵的悬架损坏。”
根据 AAA 的调查,中低收入人群最担心坑洼,年收入低于 75,000 美元的家庭中的大多数受访者对道路受损表示最担忧。这可能部分是由于财务影响,因为坑洼损坏会导致昂贵且广泛的车辆维修。
“平均而言,美国司机报告说要支付 300 美元来修复与坑洼相关的车辆损坏,”穆迪继续说道。“更令人沮丧的是,那些车辆遭受此类损坏的人经常发生,在过去五年中平均发生三次。”
为了尽量减少车辆损坏,AAA 敦促驾驶员确保轮胎适当充气并有足够的胎面深度,因为它们是坑洼和车辆之间唯一的缓冲。如果坑洼撞击是不可避免的,驾驶员在接触坑洼之前减速、松开刹车并拉直转向也很重要。为避免道路上出现坑洼,驾驶员应保持警惕,扫描道路并增加前方车辆后的跟车距离。
AAA 的会员为恶劣的路况付出了高昂的代价,预计这些成本在未来几年会更高。美国人每天都依赖我们国家的道路和桥梁,迫切需要更多的资金来防止坑洼、其他不安全的情况和更长的通勤时间。国会在 2015 年增加了交通资金,以帮助支付道路维修费用,但每年需要多达 1700 亿美元的额外资金来显着改善美国的道路和桥梁。
每年,AAA 都会响应超过 400 万个轮胎漏气援助电话,其中许多是由于坑洼造成的损坏造成的。2015 年,AAA NNE 响应了 60, 521 个轮胎援助电话。
备用轮胎是 2015 年销售的 1/3 车型缺少的一项重要功能,对于受坑洼损坏影响的驾驶员来说至关重要。在过去的 10 车型年中,轮胎充气机套件已经取代了数百万辆汽车的备用轮胎,并且由于功能有限,甚至无法暂时修复坑洼损坏。AAA 呼吁汽车制造商将消费者利益放在首位,并停止在新车型中淘汰备用轮胎。
避免撞坑洼的提示:
AAA NNE 推荐以下提示,以帮助保护车辆和驾驶员免受撞坑洼的颠簸体验:
在所有轮胎中保持适当的气压,以在坑洼和轮胎轮辋之间提供尽可能多的缓冲。请查阅车主手册或驾驶员侧门框、手套箱内侧或加油口盖板内侧的贴纸,了解轮胎制造商的正确压力。
在您的车辆和前车之间留出足够的空间,注意坑洼。警觉的司机有足够的时间避开坑洼。在绕过坑洼之前,请务必检查周围的交通和车道,以确定是否可以安全移动。
根据天气条件保持安全速度。如果无法避免坑洼,请尽可能放慢速度。高速撞到坑洼会增加轮胎损坏的机会,以及对车轮、减震器、支柱、转向或悬架的伤害。高速还会增加失去车辆控制的机会,尤其是在弯曲或不平坦的道路上出现一系列坑洼时。
驶过多个坑洼时,应降低车速并牢牢握住方向盘,以免失控。
如果可能,不要直接在坑洼上刹车。刹车会导致汽车的重量转移到车辆前部,并可能增加撞击造成的损坏。
“即使是撞到一个严重的坑洼,也可能会因悬架损坏而改变车轮的对齐,从而导致轮胎磨损不均匀。轮胎不均匀和过早磨损意味着轮胎需要比需要更早地更换,并且可能会以不必要的费用增加燃料消耗,“穆迪说。
“撞到坑洼时断裂的减震器或支柱可能会改变车辆的转向和控性,并在高速行驶或在狭窄的弯道中行驶时造成危险,”穆迪说。AAA NNE 建议,怀疑车辆悬架部件因坑洼而损坏或破损的驾驶者应将车辆拖到高质量的维修机构,例如 AAA 批准的汽车维修机构,如有必要,可以在那里进行检查和维修。