Monday, March 7, 2011

好好认识你车上的suspension, Part 3!



在车上有一样东东一定得跟springs出双入对的,那就是shock absorbers了。就是被springs紧紧捆在正中央的那条管子。Shock absorbers很重要哦,因为它们就负责把springs的弹性减低!当车子在遇到凹凸不平的路面时,springs就会被压缩和拉长吧?如果没有 shock absorbers的话,车子就会变得好像青蛙一样在路上“diong diong”的活泼乱跳了!

Shock absorbers上面的upper mount接在车身上,而下面的lower mount就接在轮子的axle。它们的动作跟springs是反方向的,因为这样子才可以把springs的弹性吸收掉嘛~

Shock absorbers
(图来自http://www.howstuffworks.com)

在pressure tube的wall上有很多很多的小洞洞。当车子过hump而springs被压缩的时候(compression cycle),piston就会往下压。Pressure tube里的油就会慢慢的流到piston的上方(黄色部分)去,满出来的就流到外层的reserve cylinder。Pressure tube里的高压会导致piston往下压的速度放慢下来。

然后当车子经过大坑而springs被拉长的时候(extension cycle),piston就会因为往上升而把piston上的油压得紧紧的。这时候piston的上方(黄色部分)就变得比pressure tube高压。然后Piston上方的油连同reserve cylinder里的油又经由那些小洞洞慢慢的流到比较低压的pressure tube里。就这样,被拉长的速度就减低了。

Shock absorbers跟springs一定要配合得好哦!如果shock absorber跟springs比较起来太过stiff的话,那就会有springs跟没springs一样。只有在平滑的track上比赛的跑车才适 合用较stiff的springs,整天在高速公路上jam的我们如果要买aftermarket shock absorbers的话,只是普通的就已经比原装的stiff了,handling比较好了啦!

什么是understeer?什么是oversteer?



没有一辆车子转弯的时候是可以完完全全的100%的跟着转弯线的。要嘛就有点understeer,要嘛就有点oversteer。我们唯一可以做的就只是减少车子的understeer或oversteer来减低转弯的危险性。

Slip angle

当车子在转弯的时候,轮子贴着地面的面积会粘着,阻止轮子转动。因为这样,轮子转动着的方向就会跟轮子所要行驶的方向不一样。这个差别指的就是slip angle,而slip angle就会在轮子所要行驶的方向的90度产生一股叫做cornering force的力量,把轮子“拉”偏离转弯线。

Slip angle
(图来自http://www.ffcobra.com)

轮子转动的速度和压在它上面的重量都会影响slip angle的度数。因为一辆车子的四个轮子所承受的重量不一样,所以每个轮子的slip angle都会不一样。当前轮比后轮的slip angle大的时候,前轮所承受的cornering force就会比较大,车子就会understeer。相对的,当后轮比前轮的slip angle大的时候,后轮所承受的cornering force就会比较大,车子就会oversteer。

Understeer
(图来自http://www.tirerack.com)

所谓的understeer就是当你转弯的时候,前轮因为转得“不够”而偏离转弯线。你明明已经把方向盘转向正确的方向,但车子好像还是跑到弯外去了。

FF(front wheel drive, front engine)的车子,如Mitsubishi Lancer,都会有understeer的问题。因为前轮被引擎驱动,所以它们的slip angle会比后轮的来得大。转弯的速度越高,轮子转得越快,understeer就会越严重。

以下几个方法可以减低understeer:
  • 转弯时减低速度(这个不难明白吧…)
  • 千万别在弯内踩brake,这样子的话前轮会更难转,understeer反而会更严重!
  • 在车子进弯之前踩brake,然后在弯内的前端慢慢把brake放掉
Oversteer
(图来自http://www.tirerack.com)

所谓的oversteer就是当你转弯的时候,后轮因为转得“不够”而偏离转弯线。车子的前半段明明已经转向正确的方向,但后半段好像还是滑到弯外去了。很熟悉的景象吧?没错!这就是漂移咯~

不一样的车子会因为不一样的原因而oversteer:
  • FR(Rear wheel drive, front engine),如Nissan Silvia(S12/S13/S14/S15),Toyota Sprinter Trueno(AE86)
    因为引擎在前面,前轮所承受的重量会比较大,车子的前半段会比较贴着地面。当后轮被快速的驱动时,车子就会oversteer。
  • RR(Rear wheel drive, rear engine),如Porsche 911,Volkswagen Beetle
    因为引擎在后面,如果只是普通的转弯,车子其实比较不会oversteer。但引擎重量也会让车子的后半段比较难驱动,所以如果在弯内加快速度的话,车子就会oversteer了。
漂移这种技术就是当快速转弯的时候oversteer可以掌握得好,就算车子甩尾也不会失去控制,出弯的时候车子可以快速的跑回直线。FF的车子似乎是不可能会oversteer的,除非是利用handbrake转弯。你现在终于明白为什么你家的FF车子不可以漂移了吧~

我如何让Luna转弯时保持平衡



虽然说我们的车子多多少少都会有understeer(FF)或oversteer(FR/RR)的问题,真的无法避免,但还是可以尽量减少的啦。除了在转弯之前放慢速度(最简单但最容易被忽略),还有以下这些方法喔~

Understeer:
  • 前轮的气压比后轮少
  • 前面的springs比后面的软
  • 装bodykit来增加前面的down force
Oversteer:
  • 后轮的气压比前轮少
  • 后面的springs比前面的软
  • 装bodykit来增加后面的down force
然后如果你还是觉得安全感不够,还是觉得会有万一突然需要快速转弯的时候,又很怕死的话,你就学我这样装一些bars呗~

Front Strut Bar

Front strut bar

在Luna的engine bay里,我装了一条front strut bar。

当我们转弯的时候,弯内的轮子会承受比较大的压力,压力会传到suspension,然后再传到suspension最上段的strut tower。这个时候一边的strut tower就会比另一边的高,整个车身就会被扭曲了。

装在engine bay里的front strut bar的用处是锁紧前轮的suspension mounting。当我们把front strut bar锁在两个strut towers上后,它们在转弯时的高度就会变得一致,弯内的轮子的压力就会完全的被suspension吸收掉,弯外的suspension也可以完全的 伸张。

Effects of front strut bar
(图来自http://www.jdm-option.com)

还是不明白吗? 那就看看以下的影片,看卡哇伊的日本妹妹怎么解释吧!


(影片来自http://www.jdm-option.com)

Lower Arm Bars
Front lower arm bar
Rear lower arm bar

在Luna的底下,我装了一条front lower arm bar在前半段和一条rear lower arm bar在后半段。

Lower arm bars会把两边suspensions底下贴着车身的lower mounting points绑起来。用处跟front strut bar大同小异,也是为了稳固车身,让车子在快速行驶的时候可以比较平稳,尤其是当车子坐满人的时候。

Lower arm bars除了可以减低车身在转弯时的左右扭曲,也可以减低踩油门和刹车的时候所产生的前后扭曲。

Anti Roll Bars

其实Anti roll bars比其他的bars都重要,因为它们可以大大减少车子转弯时的roll。Luan本来就装了原装的rear anti-roll bar,所以我可以省下一笔咧!当你在转弯的时候,anti roll bars会把车子一边的冲力传到另一边去,这样子就可以减少车身倾斜的程度,也就是所谓的roll。

装上了这些bars后,转弯的时候Luna变得比较稳了,就算有时突然需要急转弯,也可以很好的控制。当然,这并不代表说可以乱乱驾车,没事就敢敢来个60km/h的急转弯啦!

除了我装的这些bars,其实另外还有好几种的,不过我觉得再装的话就太over了啦!而且如果把车身搞得太过硬邦邦,不够灵活的话,跑山路(虽然说新加坡没什么山路好跑的说…)的时候会很容易翻车咧!

这里就告诉你还有什么其他的bars可以稳固车身!

Rear Strut Bar
这主要是用来稳固FF车子的后半段,减少understeer的影响。

Rear Upper Bar
这主要是装在比较高的车子里如MPV,SUV等,也用在hatchbacks里,用处是减少车身的摇动。

Room Bar
这条就装在sedan的后座下,但并不是让乘客拿来垫脚的啦!用处是稳固比较长身的sedan。

Front and Rear Power Brace Bars,Front and Rear lower Tie Bars,Front and Rear Power Braces…
还有很多有的没有的bars,除非你需要漂移上下Bukit Timah Hill送豆腐,在普通的上下班路上是用不着的啦!

为什么你只要轻轻一踩就可以把整辆车停下来?



有没有想过,为什么你一个小小的脚板动作就可以把整辆车停下来?嘿~ 车子的刹车系统很神奇吧?更神奇的是,整个刹车系统的操作其实只是用了两个很简单的原理罢了-Law of the lever和Pascal’s law。

Law of Lever

相信很多朋友在中学时都有看过以上这个图吧?这个就是Law of the lever了。想象一个跷跷板的左边比右边长出了一倍,那么只要在左边轻轻的放上F的重量的话,右边就会有F X 2的力量往上跳。如果跷跷板的中心越往右移的话,右边向上的力量就会越大。相对的,如果跷跷板的中心越往左移的话,右边向上的力量就会越小,左边压下去的 重量就要越大。

Basis of hydraulic drive

所谓的Pascal’s law就是hydraulic drive systems的原理了。在一个hydraulic drive system里,液体的能量等于pressure x area。在以上这个图里有一个hydraulic drive system,里面有一个瘦瘦的cylinder和一个肥肥的cylinder。如果你在其中一个cylinder中施加压力的话,液体会把那份压力传到 另一个cylinder那边。

利用这个方程式 Area of cylinder = Pi X sqr(r), where r is radius of cylinder,如果说大cylinder的area比小cylinder的area大一倍的话,只要你在小cylinder那边施加F的力量的话,大 cylinder就会有4X的力量往上移。不过因为Volumn of cylinder = Pi X sqr(r) X h, where h is height of cylinder,所以你得在小cylinder那边压下4cm才可以把大cylinder那边的液体升高1cm。

Brake System
(图来自http://auto.howstuffworks.com)

现在我们把这两个原理从刹车系统里找出来吧!当我们踩下刹车的pedal的时候,利用了Second class lever的原理,更加大的力量会被传到接下来的pedal cylinder里。所谓的Second class lever就是把lever的中心放在一端。如果到另一端的距离是4X,而到output load的距离是X的话,只要我们在另一端施加N的力量,output load就会有4N的力量。

到现在为止已经产生了四倍的力量咯!然后如果说brake cylinder的diameter是pedal cylinder的三倍的话,从小小的pedal cylinder传过去的原本的4N的力量,在brake cylinder那头会变成4N X 9,也就是36N的力量!所以当你用500g的力量踩下刹车的pedal的时候,刹车系统就会产生500g X 36 = 18Kg的力量到每个轮子上的disc brake或drum brake来把车子停下来哦!

我如何让Luna说停就停!



会踩脚踏车的人都知道脚踏车的所谓刹车系统就是靠轮子上小小的brake pad来把轮子压紧,脚踏车就会停下来。可是你又知不知道,你家那辆比脚踏车贵几千倍的车子的刹车系统也是用同样的原理哦!当你踩下brake pedal的时候,轮子上的brake pad就会紧紧压着rotor,然后连接着rotor的轮子就会停下来咯!

Disc brake
(图来自http://auto.howstuffworks.com)

如果你在脚踏车停下来后去触摸brake pad的话,你会发现它还蛮烫的吧?嘿!我告诉你,车子的会几百倍的更烫咧!现在你知道为什么那些F1的赛车可以把他们的rotors跑到火红了呗!

Brake pads可以用多久得看个人的驾车习惯,通常应该可以耐到60,000km左右吧。但如果你喜欢踩油门跑到人家的车屁股后然后紧急刹车,或者你经常被困在大塞车里的话,你的brake pads的寿命就应该不长咯!

当你去servicing的时候,修车大佬都会帮你察看brake pads的状态,如果需要换的话他也不会跟你客气的,所以你倒不必去特别留意brake pads该换了没。不过切记!当你换brake pads的时候,要提醒修车大佬“bleed the brakes”,也就是把刹车系统里的brake fluid都清掉然后换一整瓶新的brake fluid,不然的话你的新brake pads就不“吃”了!

除了一些performance cars和比较贵的欧洲车,通常后轮都是采用drum brakes而不是disc brakes的,因为虽然drum brakes的维修比较麻烦,却比较容易制造。Drum brakes的操作原理跟disc brakes差不多一样,就是当刹车时,两片brake shoes会被推出去,然后把整个drum压得紧紧的,连接着drum的轮子就会停下来了。

Drum brake
(图来自http://auto.howstuffworks.com)

我们的刹车系统是利用hydraulic energy(就是brake fluid啦)来运作的,所以那四条小小的brake hoses的责任重大哦!为了可以更安全的更有效的刹车,我就替Luna换了四条新的brake hoses,把原装的塑胶管子换成了teflon steel braided管子。跟塑胶的brake hoses比起来,teflon steel braided的有什么好呢?理论上是有这些好处啦:
  • 比较坚硬,不容易溶化,所以比较耐
  • 可以承受更热的温度,也不会好像塑胶那样的涨起来
  • 可以承受更大的压力,所以比较不容易破
而换了teflon steel braided brake hoses,我确实觉得刹车真的比较安全了。好像有了“人车合一”的感觉那样,就算只是轻轻的踩一点点,车子就会慢下来,紧急刹车的时候车子也真的立刻就 停下来,braking distance比以前短了很多!总的来说,跟原装的塑胶brake hoses比起来,现在刹车的反应会比较没那么迟钝咯~

Front wheel brake

Rear wheel brake

下大雨时开车要小心遇到aquaplaning!



下大雨开车是一件非常危险的事,所以我们必须打醒一百个精神才是!到了这种时候,车子的轮胎的好坏就很 重要了,因为凡下雨天就会有发生aquaplaning的可能性!所谓的aquaplaning就是当车子在积水的路上行驶时,轮胎和路面之间会有一层 水,而因为这层水,不管你转弯、加速还是刹车,车子竟会变得毫无反应了!超危险的吧!

当我们转弯、加速和刹车的时候,轮胎都得承受所有的力量。所以轮胎必须紧贴着地面,我们才能安全地控制我们的车子。那当地面上有积水时,轮胎要怎样才可以 把水赶走,继续紧贴地面咧?这就要靠轮胎上的treads了!地面上的水会通过轮胎上的这些treads流走,这样子轮胎就可以继续贴着地面咯~

Aquaplaning
(图来自http://www.falkentyres.com.au)

由此可见,车子会不会发生aquaplaning,轮胎的treads是重要的关键,所以如果你的车子的轮胎已经旧到treads都磨掉了,那就糟糕啦!除了轮胎的treads以下这些也是导致aquaplaning的原因:
  • 路上的积水的深度。这个很危险哦!前面那滩积水看起来好像没什么危险性,搞不好深不可测哦!
  • 轮胎打不够气。如果你不记得最后一次打气是几时的话,就应该去打打气咯!
  • 轮胎越阔就越容易发生aquaplaning。你是不是把原装的轮胎换成比较大比较阔的啦?
  • 车子的速度越快,轮胎离地面的时间越长,就越容易发生aquaplaning。下雨天你驾那么快干嘛?

下大雨时,高速公路上都会有积水。在那里真的遇上了aquaplaning的话要怎么办咧?首先,要冷静…
  • 千万不要转驾驶盘来“抢”回控制,也千万不要突然刹车,不然车子会打滑哦!
  • 慢慢的把脚撤离加速器。车子的速度慢下来后,你就会慢慢的感觉到车子的控制回来了。
  • 如果必须刹车的话,轻轻的踏几下刹车器就好,别一脚重重的踩下去啊!
  • 最,最重要的是,别跟得前面那辆车子那么紧!因为你不知道他遇到aquaplaning的时候会不会紧急刹车!

什么是ABS?为什么有了它刹车会比较安全?



到showroom看车子时,卖车佬都会推销说车子有什么安全措施,有什么ABS什么EBD的,但你知 道他到底是在讲什么吗?通常1,000cc或以上的车子都会有ABS,也就是所谓的Anti-lock Brakes System。看到那个Brake字你应该是会猜说ABS一定是帮你刹车的吧?错!其实ABS的任务是阻止你刹车刹得太“大力”!

ABS主要是由这四个零件组成的:
  • Speed Sensors – 它会观察轮子是不是就快被“锁死”了。
  • Valves – 每条brake line里都会有一个valve。这个valve会有三个功能。第一,它打开时会任由brake pressure提升。第二,它关闭后brake pressure会停止上升。第三,它会把brake fluid释放回来减低brake pressure。
  • Pump – 当valve在减低brake pressure的时候brake fluid会流到pump里去。可是当valve需要提升brake pressure的时候,pump里的brake fluid就可以流出来,回到brake line里去。
  • Control module – 它是一个小小电脑,负责注意speed sensors然后控制valves。
刹车的时候,brake fluid会从master cylinder流到brake那边去。当车速很快的时候,如果你突然的来一个紧急刹车,狠狠的踩下brake pedal的话,轮子会突然停得比车子还快。那时候,轮子是停了,但车子还会继续的向前冲,结果轮子就会滑过地面!这不是漂移,这个是wheel locking啦!Wheel locking是很危险的,因为你会完全无法控制车子哦!

为了避免wheel locking,speed sensors会时时观察看轮子是不是突然减速减得很快,如果是的话就很可能就快发生wheel locking了!这时候,speed sensors就会立刻通知control module,然后control module就会立刻把valves关起来,不让brake fluid继续流到brakes那边去增加无谓的压力,如此一来轮子停止转动的速度就会减低。当轮子不再急速停止转动的时候,control module就会又把valves打开,让brake fluid流到brakes那边。ABS就是这样子来调整轮子减速的速度,让它们比较接近车子减速的速度,而避免wheel locking咯!

想象一个纸风车在风中转动。当有强风的时候,风车就会转的好快好快。如果你每隔一秒就把手指压在风车上的话,风车的转动会变得慢(手指压一下时),快(手 指挪开时),慢,再快的。ABS就是这样子让轮子放慢(brake咬紧时),让轮子继续转(brake放松了),放慢,再让它自己转的。

下次你紧急刹车时听到“哒哒哒”的声音的话,那就是你的车子的ABS在做工咯~ 不过你也别以为ABS是万能的,就算ABS可以让你的车子安全的快速停下来,如果你的车速太快的话,车子的stopping distance还是会比较长的啦!所以最重要的还是要安全驾驶吧!