《極品飛車11》汽車理論詳解

一直想寫一篇將極品飛車中改裝除錯和汽車理論書中所涉及的知識連線起來的文章，既作為我的汽車理論的知識的實踐，也作為一個改裝除錯的實踐的昇華，我覺得是比較有意義的吧，不求什麼回報，只是如果我的文章能對喜歡多研究一點技術的朋友有所幫助或者啟發，能夠起到拋磚引玉的作用，便會讓我感到很榮幸。在文章開始我覺得很有必要再次強調一個重要原則：任何理論的，技術的分析，不論在邏輯上如何完美和自洽，都要經過實踐的檢驗。所以最重要的就是，調車時候分析要結合試車，最好是寫下試車日誌，記錄車輛的操控特點，然後根據知識分析改裝方向和程度，最後一定要再進入遊戲去體會，修改試車記錄，完成這樣整個過程才可以算是一個迴圈。  

一 、先看Prostreet中最細緻的懸掛系統

具體調校已經有很多帖子進行了說明，所以我這一貼就主要把用到的汽車理論中的知識說明一下，一是提供基礎知識供日後分析之用，二是可以把分析方法說得儘量明白：

1.涉及知識：車輛穩態轉向特性，輪胎的側偏特性，車輪的外傾（Camber），前束（TOE）等。

 汽車的穩態轉向特性

首先我們要了解兩個概念：轉向不足（Understeer）和轉向過多（Oversteer），這是穩態轉向特性中兩個經常被提及但是很少能給出確切回答的概念。因為我們下面需要仔細分析穩態轉向特性的影響因素，故需要知道這個問題的來龍去脈。 穩態轉向特性是根據汽車的二自由度模型推匯出來的，這個模型將汽車簡化為只有但前輪和後輪以及車軸的物理模型，並且考慮輪胎的側偏（下面將談到）特性，給出了汽車“橫擺角速度增益”（定義式：ω/δ，ω為汽車穩態橫擺角速度，即汽車在連續轉彎的穩態轉向過程中，以車身為參考系繞自身轉動中心轉動的角速度；δ為方向盤轉角。這個比值的意義為單位方向盤轉角輸入下，汽車所具有的橫擺角速度）與車速的關係：

ω/δ= (u/L)/(1+Ku^2)

u:車速，L：軸距，K：穩定性因數（Stability factor）。K的是一個關於軸距、汽車質量以及質心到前後軸距離等車輛自身特性有關的量，是車輛自身的性質。也就是說，一部車設計好了，它的K值也就確定了，並不因行駛速度等外部條件變換而改變。明眼人已經可以看出，這個K取值便是轉向特性的關鍵所在，的確，K值可正可負也可以取零。對應車輛的三種轉向特性：K>0，過多轉向（Over steer）；K=0，中性轉向（Neutral steer）；K<0，不足轉向（Under steer）。我們並不著眼於純理論推導，而是透過圖示方式給出這三種轉向特性的物理意義，首先我們把K的表示式透過變換，成為我們便於理解的形式，K=k（α1-α2），α1，α2分別為前、後輪側偏角（如果對側偏角概念比較生疏，可以先參看後面關於輪胎側偏特性的描述），這樣我們就明白了K值的物理含義（如圖）：

1）當α1=α2時，K=0，這時汽車轉向軌跡就是中性轉向的圓周（小圖中K=0的跡線），汽車橫擺角速度ω= (u/L) δ，即中性轉向汽車的ω正比於車速和方向盤轉角，這種性質的汽車在方向盤轉角固定行駛的時候，軌跡是一個圓周；2）當α1>α2時，K>0，這時汽車轉向軌跡向外偏離了中性轉向的圓周，稱為不足轉向，在方向盤轉角固定時行駛，軌跡為向外擴散的螺旋線，此時的實際轉向中心比中性轉向的轉向中心向上移動了；3）同理在α1<α2時，K<0，稱為轉向過多，跡線表現為向內收縮的螺旋狀。  說清了轉向特性這個概念後，我們更關心的就是不足轉向（US）和過多轉向（OS）這兩種特性，反映在我們駕駛車輛的時候會是什麼感覺呢？我們必須將其和駕駛過程中對車的感覺聯絡起來，才可以瞭解並掌握如何去做出改變。其實這個問題我也一直在思考和體會著，現在試著描述出來，不正確的地方還請大家指正：首先是在一種自由的情況下，我們在地上畫一個很大的正圓，然後我們駕駛一輛車以一定速度勻速行駛，並且透過合適的方向盤轉角試圖對這個圓進行循跡，如果我們發現在勻速循跡過程中車子總是偏向圓的外側，需要我們不斷繼續加大方向盤轉角來使其回到圓軌道的話，這車子就是不足轉向的，反之為過多轉向；事實上很少有機會需要我們像剛才一樣的方法去操縱一輛車，那麼在普通入彎過程中，如果我們根據經驗判斷在某個車速下某一方向盤轉角可以使車輛按照某一軌跡駛過彎道，那麼若在實際操作過程中，你卻需要增加方向盤轉角或者減速的方法達到上述目的，你的車就屬於不足轉向了。 對於轉向特性的感覺，我想每位朋友都有自己的切身體會，只是不太好表達罷了。 

我們經常聽到說，FF車型操縱起來是轉向不足的，而後驅車型則較為偏向轉向過多特性，那麼為什麼？我想這也是應該弄明白的問題，因為這影響到不同型別車的調校偏向，比如FF的GOLF GTI 與 RR代表的911系列的調校肯定有著極大不同的。討論這個問題之前，應該先解決上面屢次提到的輪胎側偏特性問題。

輪胎側偏：

輪胎是彈性橡膠構成的充氣體，在有垂直載荷的時候會發生變形，如果靜止時施加僅垂直載荷，輪胎接地處形變關於輪胎中心平面是對稱的，如果這時

候還有側向力作用，輪胎會發生側偏（如圖） Fy是作用於車軸的側向力，而地面一定有個與其大小相等方向相反的側向反力產生，這一對力偶促成了輪胎的側偏，側偏在靜止的時候沒有什麼特別，但在輪胎滾動的時候，側向力的作用會使輪胎行進軌跡發生偏移，軌跡線和原輪胎中心線所成的角度稱為“側偏角”，如後面圖示，由於輪胎形變，所以接地印跡線也發生彎曲，如圖中輪胎上標記的A1,A2和

A3所示，這樣在輪胎向前滾動時（看圖），接地印跡線會偏離虛線所示接地中心線，偏移後的行駛方向（箭頭所指）和中心線（虛線所示）夾角為α，這個角我們就稱為側偏角。現在情況變得明瞭起來，原來汽車在轉彎的時候並不能按照輪子的轉角所向的方向行駛（因為

側偏角的存在），而是要按照和輪子指向成α角的方向行駛，還是用右圖表示出來比較明顯： δ為車輪轉角，也就是由方向盤輸入可以決定的，α為側偏角，可以看出實際輪子前進的方向並非是與原方向成δ角，而是紅色箭頭所指的，沿側偏角所確定的方向行駛。 所以側偏角如此重要，以至於我們轉向特性中K的表示式，採用了以側偏角為引數的表示方法，現在可以回頭再去分析三種轉向特性與前後輪側偏角的關係圖，結論就變得清晰明瞭了。

現在可以來簡單分析一下為什麼FF車多會表現出不足轉向的特性了。概括的說，FF佈局的車輛前輪兼具驅動和轉向的特性，所以輪胎可以提供的附著力中必須有一大部分用來作為驅動力，所以剩餘用於轉向的附著力就少了，因此容易表現出不足轉向特徵。下面是更細緻的分析：在加速時候，軸荷後移，由於輪胎側偏剛度係數k在正常範圍內與垂直載荷W成正比的關係，所以前輪k變小，後輪k變大，在前後輪側向力相同的情況下，由Fy=kα得，後輪側偏角小，前輪側偏角大，根據前面分析，車輛表現出增加不足轉向的趨勢；2、“附著橢圓”給我們的資訊，當制動力或者驅動力增加的時候，同一側偏角下的側偏剛度會降低，所以驅動輪不得不增加側偏角來獲得較高的側偏剛度，這樣也會使FF車趨於轉向不足；3、隨著驅動力增加，輪胎的回正力矩也有增加，這樣也導致了轉向不足的傾向。同樣的，如果我們把這些因素放到FR或者RR車上進行分析，可以得出另一個結論，它們是趨於過多轉向的！由於這並非重點，所以不再贅述，只是在調校車輛時候，要因地制宜的來做……

外傾角（Camber）和束角（TOE）

車輪的外傾和約束，也是比較重要的概念，直接或間接的影響著轉向特性。

現代汽車輪胎，其車輪中心平面與道路平面之間有一個夾角，稱作外傾角（Camber）若車輪上部向外傾斜，稱為正外傾角，反之為負。轎車前輪空載時常有微小正外傾角γ=5’-10’,以便車輪儘可能垂直於略微拱形的路面。Toe角度(束角)是描述從車的正上方看，車輪的前端和車輛從線的夾角。車輪前端向內側傾斜(內八字)，稱為Toe in；車輪前端向外傾(外八字)，稱為Toe out。束角的功用在於補償輪胎因外傾角及路面阻力所導致向內或向外滾動的趨勢，確保車子的直進性。