毫无用处的汽车知识 篇二十五：应用在民用领域的赛车技术的一点杂谈

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民用车一百多年来的技术发展，离不开赛车技术的发展，有笑话说“赛车"是随着第二辆汽车的发明而发明的，正如人要追求更快更远更强一样，汽车也在运动性，安全性，经济性等方面无时无刻不在进行着竞争，而赛车场就是汽车厂家的试验田，无论是原创技术，还是从航空航天下放来的技术，都在赛车场上经过检验之后，或多或少的影响着我们现在驾驶的量产车。
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比如全是按钮的方向盘
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再比如按钮不够还要加个屏幕的方向盘
==DOHC-双顶置凸轮轴===
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世界上第一台双顶置凸轮轴发动机来自于1912年的标致L76，这台7.6L的引擎在grand prix上打败了14L排量的菲亚特，DOHC一鸣惊人


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那时的DOHC结构和现在还是有一点不同，而且体积很大，不过这并不影响DOHC的普及之路

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次年1913年，L76的改进型又赢得了indi500的大奖，这是标志在战后那段拉利赛吸奖器之前难得的一段高光时期了。


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不过DOHC的量产车下放也是经过了很长时间，直到1925年英国的日光才推出了 Sunbeam Three-Litre Twin Cam，而且只造了300辆，这台3.0L的DOHC发动机也帮助日光在勒芒大赛上取得了好成绩。

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在日光之后，30年代开始美国的豪华车型也开始配备DOHC引擎，不过DOHC一直是一种豪华，运动，高端的代表，限制DOHC发展的一个是SOHC便宜够用，一个是美国非常中意OHV，所以直到80年代，受燃油经济性限制和日系厂商的精益制造能力推动，DOHC才逐渐成为主流标配引擎，因为L4引擎只需要一个缸盖，相比V6/V8要俩缸盖，L6太大，经济性和性能都还说得过去的L4+DOHC笑到了最后。

===燃油喷射===
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说起燃油喷射可能有人会好奇这又不是什么新鲜玩意，在石油危机和排放法案终结了化油器近百年的统治后燃油喷射甚至已经不是一个可以在尾标上炫耀的项目了，然而燃油喷射技术的普及，却经历了近半个世纪的隐忍。

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我们知道柴油机都是燃油喷射的，而首个燃油喷射的汽油机要追溯到1902年的法国工程师Leon Levavasseur 发明的 Antoinette 8V发动机，这也是世界首个量产V8汽油发动机，不过。。。。这是一个飞机发动机。


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从那以后直喷发动机因为高出力，工况适应性相比化油器差，一直只活跃在航空发动机中，直到二战后美国的hot-rodder(你可以理解为美国版暴走族)，Stuart Hilborn基于航空发动机技术研发了直喷改装件，装在一台福特V8发动机上
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1948年Hilborn在Bonneville盐床(就是那个各种破直线记录的地方)跑出了150迈的速度，从那以后hilborn燃油喷射器也成为了hot-rodder的一大梦想产品，和霍利化油器并驾齐驱。


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而在燃油经济性方面，1950年的Goliath GP700(宝沃的子品牌)，GP700有一台0.7L的燃油引擎，虽然车重只有1吨但是可以跑到78迈的急速，在燃油经济性和性能方面取得了良好的权衡。

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于是在赛车领域，1954年奔驰的W196率先使用了直喷发动机，因为当时F1的规定是可以使用2.5L排量以下的自吸发动机或0.75L以下的增压发动机，而奔驰发现同功率的增压发动机油耗太高了，于是决定使用直喷自吸发动机这一新技术，在燃油消耗上吊打了其他使用化油器的车型。这技术随机被拿到了SL300上，这也是第一台量产缸内直喷发动机的汽车。

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1957年美国的AMC的Rambler Rebel开始可以选配 Bendix开发的电喷系统，这也是第一款量产电喷车辆，相比SL300的机械喷射，电喷在可控性上又上了一个台阶，不过正如现在还有人讨厌新的电子产品一样，电喷和化油器的竞争也一直搞了好几十年，总有化油器爱好者以各种原因拒绝电喷。

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不过最终化油器还是死在了石油危机和排放法案手里，在美国1994年以后就再也没有合法的量产化油器车辆了，中国从2001年开始禁止销售化油器车辆，美国最后一款化油器车型是isuzu的皮卡，中国是切诺基。

===刹车===
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碟刹现在已经不是什么新鲜玩意,通风盘，打孔，刻线也不是高不可攀，如果哪个车配个前碟后鼓，反倒是可以拿来喷一下(途达你站好，说的就是你),不过碟刹走向民用汽车，并不如我们想象的那么早。

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有史可查的第一台配备了碟式刹车盘的车辆应该是Frederick William Lanchester于1902年专利并应用在蓝切斯特汽车上，不过因为当时的材料技术，以及糟糕的路况，铜质刹车盘耐久非常低。

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后来刹车盘经过多次改良，并在汽车上进行过很多次尝试性应用，但都打不过鼓式刹车，只有在对制动力要求很高(比如军用)，或者对空间要求很高(比如带轮毂减速机的门式桥),才会考虑。虎式坦克就使用碟刹作为主制动器。

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1950年，战后的F1比赛，BRM车队在车上安装了碟刹参加比赛，不过这个type15型车并没有取得出众的成绩。
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1952年捷豹找来了给飞机做过碟刹的邓禄普，把飞机用的刹车鼓捣到了汽车上，Ctype参加了勒芒24小时但是并没有取得好成绩，不过经过一年的改造之后，1953年Ctype包揽了勒芒的第1，2，4名。

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此后奥斯汀曾经生产过100辆碟刹型跑车，不过真正大批量民用车装备应该是雪铁龙的DS，虽然DS的碟刹并不安装在轮毂内，不过150万的销量依然令人羡慕。

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对于赛车来说，刹车是和发动机一样重要的一个系统，刹车系统决定着你的车极限在哪，好的刹车可以让你离弯心更近10米刹车，那这10米的极速时间就是白赚的，如果跑50圈有500个弯那就是领先5000米，所以F1车队对于刹车的研究总是不遗余力。1976年伯明翰姆车队开始测试飞机用的碳陶刹车，不过他们的研发方向有点问题，把碳用在了刹车片上。

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1979年，终于找到了正确方法的伯明翰姆找来了飞机的碳陶(可以叫Carbon fibre reinforced carbon(CFRC), carboncarbon (C/C), 也可以叫 reinforced carboncarbon (RCC)刹车碟，把外圈车掉保留内圈，鼓捣到到F1赛车上，取得了不错的成绩。此举引来其他F1车队纷纷效仿。不过碳陶的几个缺陷也导致其无法很快的推广到民用车上，比如其抗冲击性差，高科技如航天飞机的碳陶隔热板，被泡沫都能砸个窟窿。


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极高的发热量，对刹车的通风系统也有极高的要求，同时刹车片的损耗也会比普通车快很多。
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而且碳陶刹车的最佳工作温度比较高，所以正常使用亮碟是常有的事。虽然现在很多性能车和超跑都开始使用碳陶刹车，但是普通车型还是没有装备，主要原因还是没有必要。

===ABS，TC，EBD，ESC===


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刹车材质的改进是一方面，刹车原理的改进也是一个方向，弗格森车队受他们的拖拉机赞助商的蛊惑，在自己的P99赛车上安装了四轮驱动和ABS(adanced braking system)刹车防抱死系统，主要目的是在刹车时依然能保持牵引力，不过在1961年他们只在一场湿地赛中取得了冠军。

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很快人们就认识到了ABS对于车辆安全的重要性，虽然ABS不能缩短你的刹车距离，但是可以让你在刹车时依然保持对车辆行驶方向的控制，1971年，电子式ABS开始在日本和美国的车辆上装备，2004年开始美国强制所有车辆安装abs系统。

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traction control，牵引力控制，可以防止起步失控，在转弯时防止转向过度和不足，是1971年别克首先发明使用的，不过很神奇的是这项技术反而是乘用车向赛车反向输出的技术。

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1987年开始，在几个主要供应商(德尔福，博世，丰田自动织机)等的支持下，宝马，通用，丰田分别将abs，tc等电子系统整合在一起，称为电子车身稳定系统，当然，英文缩写叫什么的都有，esp，esc，dsc，vcs，等等，都是一个东西。

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大约在95年左右esc系统又增加了EBD电子制动力分配系统这一子系统，可以通过给各个轮子的分泵施加不同的制动力，控制车身姿态。

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从这以后各种各样的电子系统都被塞到了ESP这一系统里(当然各家的功能不一样),以博世的9代为例已经有这么多功能了。(现在已经9.3了功能呢貌似就多了个主动刹车吧？dsp速度翻了几倍)

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不过！凡事都有个物极必反的道理，1993年F1设计大师Adrian Newey为威廉姆斯车队设计的赛车，使用了极其复杂的电子控制系统，以至于赛车在启动时要连接3台笔记本电脑初始化。这一疯狂的电子化导致威廉姆斯的车圈速提高了近2秒，于是既然突破了规则，那就砍掉他吧，abs系统于1993年开始消失在了F1赛事中。
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2001年，因为执法困难和作弊太多，F1又开放了TC的使用，不过因为不想让F1变成高智能方程式，2008年随着FIA向参赛队伍提供可以自己mapping的标准ECU，TC再次被ban了。我觉得我可以写一期F1禁用了的技术，那一定很好玩。

===尾翼和碳纤维===


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其实赛车早就意识到空气动力的重要性，只是早期的赛车因为还不够快，都停留在被动的修型上。直到疯狂的Chaparral 2E车型诞生，2E不仅第一次配备了尾翼，还可以主动控制尾翼运动，这一出色的设计当然。。。。很快被各种比赛ban了，这也是现如今F1的DRS系统的鼻祖了。

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法拉利是第一个在F1中使用尾翼的车队。从此打开了F1赛车空气动力的大门，FIA也在不停的平衡，很多先进的空气动力方案也都被一一ban掉，毕竟你们开的是汽车不是飞机。。、
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既然尾翼限制多，那就找别的思路，搞定地面效应是一个好出路，地盘变小的同时还可以降低重量，是一个双赢的选项，不过一直到80年代以前这都是难以实现的：材料强度不够。直到1979年John Barnard找到了英国航空航天公司学习了碳纤维的用法，MP4/1横空出世。
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碳纤维的性能我就不说了，1981年迈凯伦车队带着黑科技(真黑)碳纤维车身的MP4/1参加了F1比赛，却没想到在另一个方面证明了F1的优势。

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John Watson驾驶这辆赛车发生了严重的车祸，发动机和一侧后轮都掉了下来。

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有了澡盆型座舱的保护，Watson活了下来，并自己把残存的三轮车推到了赛道外。

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得益于极高的重量强度比，和出色的安全性能，碳纤维迅速在超跑中成为一种”豪华“材料，甚至还有像柯尼塞格这样全碳纤维的车型。不过真正走入寻常百姓的碳纤维车型还是宝马I3，这25%碰撞简直白送。

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有人说了，这显然25%优化了啊，根本没吸能，直接跑开了，是这样没错，那我们来看一下车顶强度，嗯6.5吨，要知道这可是一个不到只有几十千克的框架，在比传统钢材轻了至少600公斤的情况下依然达到了这样的强度(车重接近1.5吨，车顶承重4.3倍，G)

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那我们再来看一个全吸能的正碰，可见整个驾驶舱乘员舱的框架几乎”纹丝不动“

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I3尚可如此，柯尼塞格更不用说了，所以车越贵安全性越高，并不是空穴来风，

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(图片来自汽车大侦探东门)指望车企普及碳纤维咱就不指望了，只希望热成型钢不要莫名其妙的变成超高强度钢，超高强度钢不要莫名其妙的变成高强度钢，高强度钢也不要画着画着就没了。