在节能环保技术深入民心的时代,无论是B级代步小车、还是那些过去从不会计较燃油经济性的超跑制造商们也将混动技术应用于超跑之上,2010年代初,同一时期推出的LaFerrari、麦拿伦P1和保时捷918 Spyder所组成的混动超跑三杰就是最好的证明。然而,混动技术给整车的重量及布置方式的优化带来的困难要如何解决呢?下面我就带您看看保时捷918 Spyder是如何权衡的。
图:“Spyder”理论上并不是德国开篷车会用的名称(一般会用Cabriolet或者Convertible这类名称),它多见于意大利出产的车型上,而保时捷最早以此名字命名的550 Spyder则是为了纪念意大利人皮耶罗.杜西奥将费迪南德.保时捷从法国监狱里“捞出”及友谊而刻意用上意大利习惯命名的,而918 Spyder的名字也承继于此。
图:如果按照保时捷自家的命名方式来看,918应该被命名为918 Targa,因为它采用可拆式硬顶开蓬的车身结构。
最初,保时捷只是在2010年日内瓦车展上展出的一台名为R918 Spyder的概念车,但在车展上收到2000份购买意向书后,同年7月28日,保时捷董事会同意了这辆车进入量产研发阶段,原因不用说啦,它就是一辆进化版的Carrera GT,大家都知道你量产毫无难度,车厂也能展示一下自己的Hybrid科技,于是便顺理成章地投入到量产开发阶段。
918 Spyder的工程项目负责人是Wolfgang Dürheimer(沃夫冈.杜海默),他毕业于慕尼黑应用科技大学,1984年加入BMW,1999年保时捷AG,2001年升任研发总监,领导了Cayenne卡宴、Panamera、Carrera GT等车型的研发,2011年后被大众任命为宾利及布加迪总裁。至于外观设计部分的负责人则是Michael Mauer(米高.毛尔),1995年加入Mercedes开发了SLK、SL,1998年到日本主持Smart设计,2004年加入保时捷AG,同样参与了上述的几款保时捷的外观内饰设计,2015年接管大众汽车设计部。
图:Wolfgang Dürheimer的背景车型就是Carrera GT,此车是保时捷历史上第二辆超级跑车,其MR布局也预示了保时捷的RR布局已经被严重质疑,只是要捅破这层历史枷锁谈何容易。
图:外观和内饰的设计师Michael Mauer,设计一台超级跑车并不是单纯靠样子,因为保时捷的超级跑车系列有一个最大的特点就是要融合各种高科技元素,959如此、Carrera GT如此,918 Spyder当然不能“免俗”。
保时捷918 Spyder诞生的意义不只是因为它那台4.6升V8混合引擎配合7速PDK变速器迸发出的887匹马力,也不在于在于它的标称的345 kph极速或是0-100公里每小时2.6秒的加速时间,更重要的是在这个处处讲究环保的时代,它将超跑的油耗和二氧化碳排放量拉低到了一个新的标准。按计划,保时捷918 Spyder于2013年9月18日开始投入量产。对保时捷而言,918 Spyder未必会大卖,但它向世界证明了一件事:混合动力技术在超级跑车的领域应用的可行性非常高。
图:保时捷918 Spyder是一台将当时各种顶尖汽车科技于一身的Supercar级别车型,比前任Carrera GT要复杂得多,当然了,保时捷造“超级跑车”的传统里还有一项重要任务:新技术的试验品,回看959、911 GT1、Carrera GT没有一个逃得出工程师们的魔爪!
咱们就抽丝剥茧地看看918 Spyder到底给跑车工业领域带来了什么吧:
首先是看不见摸不着的空气动力学设计。对于讲求排放和油耗的混合动力车型保时捷918 Spyder来说,关键是如何让其下压力与最低空气阻力之间找到一个完美的平衡点,虽然918 Spyder并没有如法拉利那种十分夸张的空气动力学造型,也保持了造型圆润流线的风格,看似较为低调,但其空气动力学主要体现在技术层面上,主动式空气动力学系统(PAA:Porsche Active Aerodynamics)是一种可调节空气动力学装置,可产生独特且可变的空气动力学特性,根据混合动力系统的操作模式进行控制,它具有三种模式自动在最高效率和最大下压力之间转换,在赛道模式中,在尾翼支撑件之间展开扰流板,尾翼角度变的最大从而获得最大的下压力;此外,车头空力套件的左右气坝也会主动开启,让空气经过扰流尽快的流入车底。
图:循例地还是要放一张车体表面的气流导向图。
图:作为车迷的分级,初级入门的一般只会看上面的造型啊、线条啊来评车;资深的车迷一定是看车底的,无论民用车还是跑车,快不快得起来,车底的空气动力学设计才是关键。
图:前悬挂下方的车底,设有一套气流导向设计,将气流转向前制动系统,不但可以为卡钳和碟片降温,还能将制动粉尘吹走,保证制动效能的精确性。
图:在运动模式中,PPA能够稍稍降低尾翼迎角,从而提升最高车速,扰流板保持展开。车头的进气口也会关闭,以减少空气阻力。在电动模式中,尾翼和扰流板收回,前方的进气口关闭。
图:一般情况下,倾角为2°;高速时升起120mm,角度为8°;竞赛模式下则可以达到最大14°的倾角。
另外,可调的进气坝也会与空气动力学系统自适应地配合,当车辆处于静止状态并选择赛道和运动模式时,进气口打开以最大程度地吸入冷却空气。在电动模式和混合动力模式中,进气坝会在车辆起步后立即关闭,从而将空气动力学的阻力降到最低水平,直到车速达到约130 km/h又或者是检测到发动机需要更高的冷却条件时,左右两边的气坝才会重新被打开。
图:前脸的左右气坝会更具驾驶模式的不同,智能开启和关闭,从而获得合理的空力动力学辅助。
图:对于下压力的设定,918 Spyder是随着速度变化而对各种气流控制活动部件进行调整。
接下来,就是觉得918 Spyder到底能有多强大的关键,车架及底盘设计部分了,当今跑车,最、最、最关键的部分是车架设计而非引擎,而作为保时捷的顶级型号,采用铝制空间结构以及碳纤维单体壳结构的车身已迎合了当时的超跑工程潮流。它既可以有效降低车身重量,更为重要的是提升了车身的刚度,也就是所谓不易变形的能力。然而918 Spyde这辆混合动力跑车,电池组和电机加入,其重量不容小视。918 Spyder的车身基于赛车技术的碳纤维技术,其通过铝和碳纤维材料复合而成,重量降低了20%左右,而扭转刚度却有所提高。在车身的前后还设计了能够吸收碰撞能量的元素,以减少碰撞时车内乘员的伤害。
918 Spyder的轴距为2730mm,比标准的C级轿车还要稍长,车重为1634公斤,它比十年前推出的Carrera GT的1380公斤要增重两百多公斤,这主要还是拜Hybrid系统所赐。但前后轴配重比为43:57,比1987年的959的40:60要稍完美,毕竟959是RR布局的四驱车。
图:单体式碳纤维车架配以前后铝合金车架结构,不但保证了车架刚性,同时安全性和舒适性也能在一定范围内最大化。
图:918 Spyder的车身结构连接点(Unit Carrier)为碳纤维,车身主体(Monocoque)为铝合金制作,其相似技术目前仅在方程式和勒芒赛车上使用过。
图:前后轴荷分配达到43:57,前轮胎为265/35ZR20、后轮胎为325/30ZR21。
918 Spyder配备了PASM电子减震控制系统,这套避震系统依然由保时捷与Bilstein共同研发而来,目前已经在保时捷的其他车型上广泛应用。它可以根据当前路况和驾驶方式不断调节悬挂的阻尼,PASM 有三种模式:“Comfort” (舒适)、“Normal” (标准) 和“Sport”(运动)。无论选择哪种模式,系统都可以通过一系列传感器监控车身运动,还可以采集横向加速度、转向角、制动力和发动机扭矩等数据,并根据所选模式改变每个车轮上的阻尼力。PASM 始终保持激活状态,能够针对当前驾驶条件自动进行调整,从而更好地控制车辆。前悬挂在必要时升高30mm以提升通过性,但车速不能超过50 kph。
图:PASM 有三种模式,无论选择哪种模式,系统都可以通过一系列传感器监控车身运动,还可以采集横向加速度、转向角、制动力和发动机扭矩等数据,并根据所选模式改变每个车轮上的阻尼力。
除此之外,工程师还为918 Spyder安装了后轮转向系统(Active Kinematics Control)。这套系统的结构并不复杂,其通过安装在后轴的两个电机单独控制两个后轮的前束值,这意味着其可以实现左右轮不同的转角,控制更精确。这项技术的关键在于控制逻辑,如果逻辑不合适则会对车辆的操控带来负面的影响。这套转向系统最大可以提供6°的后轮转向角,在低速行驶时后轮转动的方向与前轮相反,从而获得更小的转弯半径,而高速时则与前轮相同,重在提高行驶的稳定性。
图:后轮转向机构,带有失效锁止机构,重量小于3kg,最大转向力度为4000牛。车速达到80 kph之后,后桥作同向转向。
图:918 Spyder的制动系统依然由Brembo负责研发,前轮碳陶制动碟的直径为410mm、后轮则为390mm。
保时捷918 Spyder采用中置4.6L自然吸气发动机(MR6),缸径95mm、冲程81mm,单缸排气量为574.13cc,总排气量为4593cc。最大马力608匹/8500转、最大扭力530牛米/6600转。引擎采用90°夹角的V8形式,DOHC配气机构,每缸四门,压缩比高达13.5,以一台自然吸气引擎而言,其高达132匹/升的升功率表现无疑是亮眼的,而且体重也得益于采用而来干式油底壳设计而仅有135公斤。为了减少体积和热量的影响,发动机排气管设计在V型夹角的内侧并朝上开启,此举有利于发动机舱的温度控制,也降低了对锂离子电池组的影响。与之协同工作的是两台电动机,前轴电动机最大功率约129匹,最大扭力210牛米;后轴电动机为156匹,最大扭力375牛米。三者协同之后的综合输出最大马力为887匹,而系统最大综合扭力超过800牛米,并可在第七档实现1280牛米的曲轴动平衡当量扭力。该车可以在2.6秒内完成0-100 kph 加速,而0-200 kph和0-300 kph的加速时间也仅为7秒和19.1秒,实测极速可到351.5 kph。
图:进气在下、排气在上的反置设计其实越来越成为超级跑车门的潮流设计,这样的其中一个好处就是排气和热量能被车顶部的气流加速带走。
图:MR6引擎来自RS Spyder LMP2赛车,采用了钛合金等来自赛车的技术辅助下,发动机的最高转速可以达到9150转。
保时捷为918 Spyder提供了5种驾驶模式:在纯电动模式下,车辆续航里程将近30km,车速低于25km/h的情况下车辆仅靠前轴电机驱动,高于25km/h的情况下后轴电机开始介入,该模式下最高车速可达150km/h;在混合模式下,发动机和电动机本着最大效率、最小油耗的宗旨协同工作,这使得918 Spyder在该模式下车辆的油耗可以达到3L/100km,二氧化碳排放量仅70g/km,对于以激情和速度示人的超跑来说这是一个惊人的数字。除此之外,还有注重动力表现的“运动混合动力模式”;“竞速混合动力模式”和“最快圈速”模式。
图:为电动机供电的是一组由312个电池单元组建的锂离子电池组,电池电量约为7千瓦时,并专门为其配备了一套冷却系统用来帮助电池组散热。如果使用家用电源(110V,10A)充电,则需要3-6个小时方可充满;交流工业电源(240V,30A)则小于2小时。
图:前部电机额定电压为385伏,重量为30公斤,最大马力129匹、最大扭力210牛米,前轮电机还兼具扭力矢量控制功能,为其918实现四轮驱动模式。
图:保时捷推出的七前速双离合变速箱产品叫做PDK(Porsche Doppel Kupplungen),就是“双离合器变速箱”的德文缩写,尾牙齿比为3.09,第七档齿比为0.67。
图:在E-Drive模式下,允许918 Spyder以纯电模式形式25公里,最高车速可达150 kph;而在Race模式下,电机则负责输出额外的156匹马力。
图:一共有五种驾驶模式,E-Drive纯电、Hybrid混合动力、Sport Hybrid运动混合动力、Race Hybrid赛车混合动力和名为Hot Lap的纯赛道模式。
918 Spyder从2013年9月18日在德国的祖文豪森开始正式投产,同年12月开始向买家交付,2014年,普通版的918 Spyder完成生产,至2015年6月结束生产线,合共生产了918辆,当时欧洲售价为76.8万欧元、美规售价为83.9万美元,但因为它的电池符合美国环保车要求,还能获得税务减免。根据目前发布的资料,918辆中,美国占了297辆、德国和中国各100辆。
除了普通版918 Spyder外,2014年开始加推了一个名为Weissach Package的升级套件,售价为8.4万美元,内含一些列的碳纤减重配件、大型后扩散器以强化空气动力学效果、镁合金轮圈等等,省出了36公斤体重。
至于2011年在北美展出并上市的918 RSR则属于赛车版,3.4公升的V8发动机能在10300转发出563匹最大马力,KERS系统放置于乘客席位置用以平衡左右配重,前部两台电机的功率达到204匹,后部电机有102匹,综合马力767匹,负责传动的则是六前速序列式变速箱。但918 RSR不再采用插电式混合动力架构,所以它只是挂了个918的名字、用了918的车架底盘但改成了硬顶配蝴蝶门,而内涵跟918 Spyder并无太多关联。
图:Weissach Package版有很多不同的涂装,但街车嘛,素雅一点儿反而更具视觉冲击力。
图:街车与赛车最大的分别、或者说大厂出品的超级跑车必须要考虑实用性,哪怕不多,但也最起码得有。
图:轻量化运动包的内饰跟普通版不同,满眼都是碳纤维和Alcantara。
图:仪表板除了继承了928那种与转向柱同轴设计外,更少见的设计是通电后会一直告诉你这台是第几台生产的918。
图:行车工况显示,跟丰田、本田等Hybrid系统的显示方式别无二致,毕竟Hybrid的技术源头和应用标准还是日本车厂走在前面。
图:中控台与中槽设计连为一体,这跟Carrera GT的设计相同,只是没有了棍仔,但多了个杯架和多媒体显示屏。
图:如果脱掉918 Spyder的外观,918 RSR其实是一辆RS Spyder赛车,换上新一代的赛车专用的Hybrid系统,它不能合法驶出马路。
图:KERS即动能回收系统,车辆制动时,仍在高速旋转的机构、如飞轮的动能被重新利用储存在电池内,车辆需要加速时则用来为电机供电。最早使用这套装置的赛车是2008年9月在银石赛道上的标致908 HY LMP1赛车。2009年F1开始引入这套装置,最大可回收400千焦的能量,电机部分可提供额外80匹马力,首次使用该装置赢得锦标的F1赛车是McLaren-Mercedes MP4/24。
918 Spyder虽然已经停产多年,但其依然受到很多保时捷车迷的拥戴,加上至今保时捷还仍未有其接替版本的发布下,即便是停产了依然还是保时捷的当家超级跑车,而它也是全球首款能在纽布灵北环赛道上、花了6分57秒跑完20.6公里的量产车(配有Weissach Package的版本)。