爱游戏:《极品飞车11》汽车理论知识

一直想写一篇将极品飞车中改装调试和汽车理论书中所涉及的知识连接起来的文章,既作为我的汽车理论的知识的实践,也作为一个改装调试的实践的升华,我觉得是比较有意义的吧,不求什么回报,只是如果我的文章能对喜欢多研究一点技术的朋友有所帮助或者启发,能够起到抛砖引玉的作用,便会让我感到很荣幸。在文章开始我觉得很有必要再次强调一个重要原则:任何理论的,技术的分析,不论在逻辑上如何完美和自洽,都要经过实践的检验。所以最重要的就是,调车时候分析要结合试车,最好是写下试车日志,记录车辆的操控特点,然后根据知识分析改装方向和程度,最后一定要再进入游戏去体会,修改试车记录,完成这样整个过程才可以算是一个循环。 

一 、先看Prostreet中最细致的悬挂系统

具体调校已经有很多帖子进行了说明,所以我这一贴就主要把用到的汽车理论中的知识说明一下,一是提供基础知识供日后分析之用,二是可以把分析方法说得尽量明白:

1.涉及知识:车辆稳态转向特性,轮胎的侧偏特性,车轮的外倾(Camber),前束(TOE)等。
  
汽车的稳态转向特性

首先我们要了解两个概念:转向不足(Understeer)和转向过多(Oversteer),这是稳态转向特性中两个经常被提及但是很少能给出确切回答的概念。因为我们下面需要仔细分析稳态转向特性的影响因素,故需要知道这个问题的来龙去脉。 稳态转向特性是根据汽车的二自由度模型推导出来的,这个模型将汽车简化为只有但前轮和后轮以及车轴的物理模型,并且考虑轮胎的侧偏(下面将谈到)特性,给出了汽车“横摆角速度增益”(定义式:ω/δ,ω为汽车稳态横摆角速度,即汽车在连续转弯的稳态转向过程中,以车身为参考系绕自身转动中心转动的角速度;δ为方向盘转角。这个比值的意义为单位方向盘转角输入下,汽车所具有的横摆角速度)与车速的关系:
ω/δ= (u/L)/(1+Ku^2)
u:车速,L:轴距,K:稳定性因数(Stability factor)。K的是一个关于轴距、汽车质量以及质心到前后轴距离等车辆自身特性有关的量,是车辆自身的性质。也就是说,一部车设计好了,它的K值也就确定了,并不因行驶速度等外部条件变换而改变。明眼人已经可以看出,这个K取值便是转向特性的关键所在,的确,K值可正可负也可以取零。对应车辆的三种转向特性:K>0,过多转向(Over steer);K=0,中性转向(Neutral steer);K<0,不足转向(Under steer)。我们并不着眼于纯理论推导,而是通过图示方式给出这三种转向特性的物理意义,首先我们把K的表达式通过变换,成为我们便于理解的形式,K=k(α1-α2),α1,α2分别为前、后轮侧偏角(如果对侧偏角概念比较生疏,可以先参看后面关于轮胎侧偏特性的描述),这样我们就明白了K值的物理含义(如图):

1)当α1=α2时,K=0,这时汽车转向轨迹就是中性转向的圆周(小图中K=0的迹线),汽车横摆角速度ω= (u/L) δ,即中性转向汽车的ω正比于车速和方向盘转角,这种性质的汽车在方向盘转角固定行驶的时候,轨迹是一个圆周;2)当α1>α2时,K>0,这时汽车转向轨迹向外偏离了中性转向的圆周,称为不足转向,在方向盘转角固定时行驶,轨迹为向外扩散的螺旋线,此时的实际转向中心比中性转向的转向中心向上移动了;3)同理在α1<α2时,K<0,称为转向过多,迹线表现为向内收缩的螺旋状。  说清了转向特性这个概念后,我们更关心的就是不足转向(US)和过多转向(OS)这两种特性,反映在我们驾驶车辆的时候会是什么感觉呢?我们必须将其和驾驶过程中对车的感觉联系起来,才可以了解并掌握如何去做出改变。其实这个问题我也一直在思考和体会着,现在试着描述出来,不正确的地方还请大家指正:首先是在一种自由的情况下,我们在地上画一个很大的正圆,然后我们驾驶一辆车以一定速度匀速行驶,并且通过合适的方向盘转角试图对这个圆进行循迹,如果我们发现在匀速循迹过程中车子总是偏向圆的外侧,需要我们不断继续加大方向盘转角来使其回到圆轨道的话,这车子就是不足转向的,反之为过多转向;事实上很少有机会需要我们像刚才一样的方法去操纵一辆车,那么在普通入弯过程中,如果我们根据经验判断在某个车速下某一方向盘转角可以使车辆按照某一轨迹驶过弯道,那么若在实际操作过程中,你却需要增加方向盘转角或者减速的方法达到上述目的,你的车就属于不足转向了。 对于转向特性的感觉,我想每位朋友都有自己的切身体会,只是不太好表达罢了。

我们经常听到说,FF车型操纵起来是转向不足的,而后驱车型则较为偏向转向过多特性,那么为什么?我想这也是应该弄明白的问题,因为这影响到不同类型车的调校偏向,比如FF的GOLF GTI 与 RR代表的911系列的调校肯定有着极大不同的。讨论这个问题之前,应该先解决上面屡次提到的轮胎侧偏特性问题。

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轮胎侧偏:

轮胎是弹性橡胶构成的充气体,在有垂直载荷的时候会发生变形,如果静止时施加仅垂直载荷,轮胎接地处形变关于轮胎中心平面是对称的,如果这时候还有侧向力作用,轮胎会发生侧偏(如图)

 Fy是作用于车轴的侧向力,而地面一定有个与其大小相等方向相反的侧向反力产生,这一对力偶促成了轮胎的侧偏,侧偏在静止的时候没有什么特别,但在轮胎滚动的时候,侧向力的作用会使轮胎行进轨迹发生偏移,轨迹线和原轮胎中心线所成的角度称为“侧偏角”,如后面图示,由于轮胎形变,所以接地印迹线也发生弯曲,如图中轮胎上标记的A1,A2和A3所示,这样在轮胎向前滚动时(看图),

接地印迹线会偏离虚线所示接地中心线,偏移后的行驶方向(箭头所指)和中心线(虚线所示)夹角为α,这个角我们就称为侧偏角。现在情况变得明了起来,原来汽车在转弯的时候并不能按照轮子的转角所向的方向行驶(因为侧偏角的存在),而是要按照和轮子指向成α角的方向行驶,还是用右图表示出来比较明显: δ为车轮转角,也就是由方向盘输入可以决定的,α为侧偏角,可以看出实际轮子前进的方向并非是与原方向成δ角,而是红色箭头所指的,沿侧偏角所确定的方向行驶。 所以侧偏角如此重要,以至于我们转向特性中K的表达式,采用了以侧偏角为参数的表示方法,现在可以回头再去分析三种转向特性与前后轮侧偏角的关系图,结论就变得清晰明了了。

现在可以来简单分析一下为什么FF车多会表现出不足转向的特性了。概括的说,FF布局的车辆前轮兼具驱动和转向的特性,所以轮胎可以提供的附着力中必须有一大部分用来作为驱动力,所以剩余用于转向的附着力就少了,因此容易表现出不足转向特征。下面是更细致的分析:在加速时候,轴荷后移,由于轮胎侧偏刚度系数k在正常范围内与垂直载荷W成正比的关系,所以前轮k变小,后轮k变大,在前后轮侧向力相同的情况下,由Fy=kα得,后轮侧偏角小,前轮侧偏角大,根据前面分析,车辆表现出增加不足转向的趋势;2、“附着椭圆”给我们的信息,当制动力或者驱动力增加的时候,同一侧偏角下的侧偏刚度会降低,所以驱动轮不得不增加侧偏角来获得较高的侧偏刚度,这样也会使FF车趋于转向不足;3、随着驱动力增加,轮胎的回正力矩也有增加,这样也导致了转向不足的倾向。同样的,如果我们把这些因素放到FR或者RR车上进行分析,可以得出另一个结论,它们是趋于过多转向的!由于这并非重点,所以不再赘述,只是在调校车辆时候,要因地制宜的来做……

外倾角(Camber)和束角(TOE)

车轮的外倾和约束,也是比较重要的概念,直接或间接的影响着转向特性。
现代汽车轮胎,其车轮中心平面与道路平面之间有一个夹角,称作外倾角(Camber)若车轮上部向外倾斜,称为正外倾角,反之为负。轿车前轮空载时常有微小正外倾角γ=5’-10’,以便车轮尽可能垂直于略微拱形的路面。Toe角度(束角)是描述从车的正上方看,车轮的前端和车辆从线的夹角。车轮前端向内侧倾斜(内八字),称为Toe in;车轮前端向外倾(外八字),称为Toe out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势,确保车子的直进性。

涉及的知识暂时写到这里,希望可以启发大家的思考,对大家有所帮助,

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上半部分写了悬挂系统中涉及的基本知识,下面主要是针对游戏中选项的具体分析

2.游戏中改装选项的分析:
在各大游戏网站上已经贴出了一篇极品11的调校的帖子,大家想必都已经看到了,里面给出了各种选项的调校建议,其中悬挂系统的调校目的就是补偿车辆本身的转向倾向,说得清晰明了。但是并没有给出为什么要如此,下面我们就结合具体探讨一下悬挂系统各个参数是如何影响转向特性的。 需要说明的是,这一部分是前面知识的运用,用汽车理论的方法来分析各种参数的影响,希望可以帮助大家找到一个思考问题的方法,所以如果有朋友仅仅是想知道如何调校,那可以略去不看这部分的。

避震器(Shock),是阻尼器(damp)和弹簧(spring)的并联构成的,阻尼器主要

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