致敬寶馬E46?凱迪拉克ATS底盤溯源

文/王放

由於眾所周知的原因,凱迪拉克ATS在生命週期的末期,又一次成為了熱門。現款凱迪拉克ATS在發佈時,廠方直言不諱的表示這臺車是為了致敬寶馬E46而生的,底盤調教,駕駛感受都朝著經典的E46的方向靠攏,當年ATS上市之後各路媒體對其轉向,底盤迴饋讚譽頗多,但ATS上市之初的火熱人氣很快被市場表現無情澆滅,陳舊的6AT變速箱,緊湊的後排,全進口的身份導致價格無優勢,油耗不理想,小毛病多,加上品牌溢價能力不及BBA,ATS很快跌落神壇。

致敬寶馬E46?凱迪拉克ATS底盤溯源

在競品車型走向臃腫舒適的大背景下,原版設計的ATS能夠保持與E90相仿的身形,支撐力十足的懸架,同時保留足夠的底盤迴饋,也就是GM所宣傳的“致敬E46”的含義所在。當年通用的團隊很清楚ATS的目標客戶是什麼,ATS在研發之初就是為了討好那一小簇留戀過去以E46為代表的真正運動型豪華轎車駕駛記憶的車迷。ATS從項目開始,就打算走一條與當時已經向舒適空間妥協的寶馬F30差異化競爭的路線,用最大化保留寶馬3系已失去精髓的方式,用老款3系的靈魂,去隔空挑戰當時最新款的寶馬3系。

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然而,ATS雖然擁有一副很好的車架和底盤,但當時GM手上能夠調用的引擎和變速箱資源卻遠不如同期的寶馬,雖然ATS這臺2.0T引擎最終賬面數據比同期寶馬N20 2.0T高增壓版本數據漂亮,但這是通過比N20更高的引擎增壓值換來的。

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【Valvetronic氣門升程無極可變】

雖然賬面數據贏過N20,但卻學不到N20相對同時期渦輪2T引擎中最出色的油門響應特性(寶馬招牌的Valvetronic氣門升程無極可變,雙Vanos,雙渦管排氣,等長進氣歧管等設計造就了優秀的throttleresponse),渦輪遲滯相比同期2T引擎也更小,加上ATS的變速箱與ZF 8AT的巨大差異,導致了ATS的整個動力系統的體驗相對F30有著較大落差,這也是為什麼擁有276(203kw)匹賬面數據,車身比F30更輕的ATS加速也幹不過當年賬面數據245匹(180kw)的328i(6.2s VS 5.8s)。更打臉的是,動力表現更出色的328i的油耗表現還比ATS優秀得多。

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本文僅針對原版設計的ATS討論,國產化後的ATSL,大幅拉長了軸距,車身抗扭剛性下降,車重增加,國產後車身材質也存在縮水減配,避震也針對中國消費者喜好做出舒適性調整,表面上看ATSL針對中國市場做出了適應性調整,實則ATSL已經放棄了作為ATS最精髓的部分,可謂取其糟粕去其精華,ATSL已變成一臺與原版ATS不一樣的中國特供產品,不在本文討論之列。

白車身/引擎佈置

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ATS軸距2775mm,遠小於寶馬F30的2810mm,與E90的2760mm的軸距非常接近。而ATS的前後輪距比E90來的更寬一些,E90LCI的前後輪距為1506mm/1535mm,ATS為1512mm/1548mm,ATS的後輪距比E9X M3還要寬,但比起F30的前後輪距(1531mm/1572mm)更窄。

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整體來看,ATS更像是對標E90的產物。

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更寬的輪距,意味著側傾中心得以降低。

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ATS的白車身設計可圈可點,規格比E90/F30更高,前防撞梁和前塔頂用上了鋁合金材質,這是寶馬5系和現款G20 3系才有的待遇。

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從ATS的白車身設計可以看出通用工程師為了降低車頭的重量,車頭大面積使用輕質鋁合金材質,引擎蓋,前副車架,前塔頂,前防撞梁均為鋁製。這也讓ATS達成了與寶馬3系相同的前後50:50軸重分配。

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ATS的引擎安置位置非常靠後,以2.0T的引擎艙為例,整臺發動機幾乎快要全部落在前軸之後了,這樣看來,ATS的引擎的重心一定是位於前軸之後,嚴格意義上講是一臺FMR的車子。

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【ATS-V】

高性能版ATS-V則裝配一臺3.6V6雙渦輪引擎,縱置擺放一臺緊湊的V6引擎在引擎艙佈局上非常佔便宜,ATS-V的引擎重心相比2.0T車型更加靠後了。

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【F80 M3】

而寶馬的E9X M3的大V8,F80 M3長長的L6引擎,相比ATS,引擎重心反而更加靠前,因此在引擎佈置重心方面,ATS反而佔得先機。

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【Giulia四葉草】

阿爾法羅密歐Giulia四葉草的2.9雙渦輪V6引擎佈置思路與ATS-V有著異曲同工之妙,引擎位置相對前軸非常靠後,ATS與Giulia皆可以算作貫徹FMR佈局的典範。

懸架結構

在懸架部分,ATS的開發團隊則是徹底的研究了寶馬E9X這套底盤結構的優勢,可謂師夷之長。

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【E46的拖曳臂式獨立懸架】

雖然通用的說法是ATS是為了致敬E46的產物,但ATS的底盤結構與E46沒有關係。E46的Z-Link拖曳臂式獨立後懸架是一套“三連桿”結構,由兩個傾斜佈置的橫向控制臂與一根Z型縱向拖曳臂構成,其中上控制臂體積較大,因為螺旋彈簧和避震器均連接於上控制臂,為了提升懸架響應,降低簧下質量,因此寶馬採用了鑄鋁製造上E46的上控制臂。面對現在流行的雙A變種五連桿後懸架結構,Z-link的剛度不佔優勢,有點跟不上時代了,作為一臺要對標現代車型的ATS,不可能使用E46這樣古典的懸架結構。

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ATS的前後懸架結構學(借)習(鑑)了寶馬E8x 1系,E9x 3系的底盤設計。前雙球節懸架,後五連桿結構與E9X 3系的懸架特徵相同,ATS不僅在懸架結構,幾何非常像E90,連懸架控制臂材質,副車架材質都與E90 3系保持了一致。

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ATS的關於底盤部分的宣傳也毫不忌諱其與寶馬的淵源,前懸架叫雙球節麥弗遜懸架,完美復刻了寶馬3系的Double-balljoint 雙球節連桿支柱前懸架結構,僅僅換了個名稱。

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E9X 3系的前懸架結構一直延續到F30和現在的G20,雙球節連桿支柱前懸架可看作麥弗遜懸架的特殊變種,它將麥弗遜的下L型控制臂變成了兩根獨立的控制臂,並分別用兩個獨立球頭鏈接前轉向節與前後兩根控制臂,因此在轉向時轉向節的旋轉中心不再是像普通麥弗遜懸架那樣是繞著下三角臂球頭旋轉,而是繞著一個位置不斷變化的虛擬的轉向軸進行旋轉。

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經過BMW工程師大量試驗確定的前轉向節球頭位置形狀與虛擬轉點的幾何位置,讓這套前懸架能夠根據轉向角度的變化最大程度提供給車輪最理想的觸地角度。同時,前後控制臂與副車架的鉸接點相比傳統麥弗遜的L型下襬臂的兩個鉸接點距離更大。

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同時,上圖中箭頭所指的前控制臂與副車架的鉸接點(液壓村套)位置與轉向節的球銷佈置位置基本等高,相比通常的麥弗遜結構L型下控制臂與副車架連接的一端略高於轉向節一端的情況,這種結構可以將副車架幾何位置佈置的更低,引擎位置也得以降低,變相降低了側傾中心位置。

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【G20 3系前懸架】

此外,從E9X 3系一直到現款G20新3系,前控制臂(A)與轉向節的鉸接點被設計在上方,而後控制臂(B)與轉向節的鉸接點被設計在下方,在剎車時前控制臂受到擠壓後給予轉向節一個額外的補償偏轉力矩,這樣可以有效抑制剎車時車頭下沉的問題。

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【ATS前懸架】

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【ATS前懸架】

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【ATS前懸架】

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【E90前懸架】

從ATS的前懸架爆炸圖來看,與E9X的前懸架結構十分相似。兩根下襬臂和E9X相比造型略有不同。ATS的前副車架為鋁合金製造,和E9X時代的3系保持一致。

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【ATS後懸架】

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【ATS後懸架】

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【ATS後懸架】

後懸架部分,ATS和E9X後懸架結構也保持了高度一致,典型的雙A變種五連桿。

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【E9x後懸架】

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【E9x後懸架】

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【E9x後懸架】

從上圖對比可以看出ATS的後懸架無論是懸架幾何結構還是避震器和彈簧佈置與E9X後懸架都非常相似。這套後懸架結構非常優秀,由於後轉向節不再像雙A臂那樣是上下A臂單鉸接點相連,因此在橙色前束控制臂的約束下,當車輛在轉彎,左右兩側懸架處於壓縮和拉伸狀態時,左右車輪的束角其實是在發生變化的,這就帶來了後輪隨動轉向的效果,因此這套後懸架結構在繼承了雙A各種優勢的情況下,還帶有自轉向特性。

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因此,當懸架壓縮時車輪束角的變化就需要底盤工程師進行反覆標定優化了,上圖反應了E90的後懸架行程與車輪束角的變化關係。

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根據E9x的後懸架標定,通過將4號控制臂長度合理設置,在整個懸架行程內,車輪束角將沿著最利於操控的數據進行變化。

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【ATS後懸架】

從實物圖可以看出ATS學到了E9X後懸架的真諦。無論是束角調節螺絲,彈簧位置,避震器位置,擺臂材質,後轉向節材質(鋁),均與E9X 3系底盤保持了極高相似度。

結語

通過對ATS車身,懸架的分析,可以看出ATS在白車身的用料上超過了F30和E90,車身尺寸,輪距,軸距的設定和E90更是非常接近,ATS可以看作通用版本的模仿“寶馬E90”的復刻產品。底盤部分ATS完整復刻了E9X的底盤結構,改動非常小。如果ATS的底盤工程師做好避震器和彈性元件的標定,拿捏好舒適與操控間的平衡點,這副車架和底盤可以達到非常高的動態水準(比如ATS-V)。

致敬寶馬E46?凱迪拉克ATS底盤溯源

可惜,最終市場沒能給予ATS肯定,GM也將停產這款車型,無論是寶馬版本的E90,還是通用版本的復刻版“E90”,都已漸行漸遠。


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