文章开端先提一台较为常见的发动机——丰田1ZZ-FE,这款1.8L排量铸铁中缸的发动机生产自1997年到2007年,十年间搭载到相当多车型上,其中就有买菜车第九代丰田卡罗拉(Corolla)和纯种跑车莲花(Lotus)Elise(S2)。
图:1ZZ-FE在卡罗拉上被调至124匹马力,而第九代卡罗拉车重为1040kg。
图:同样的发动机在Elise上被调至134匹马力,而Elise车重则为860kg。
虽然Elise是跑车,但其动力并没有比卡罗拉大多少,那是否可以判断卡罗拉的性能非常接近Elise呢?只要是个有点常识的人都会清楚,真要把这两台车同时扔进赛道(貌似没有人这样做过),它们做出的成绩将会是天地之差。使用相同发动机的两台车,为什么会给人完全不同的印象呢?首先要和大家介绍一个重要的参数,那就是推重比,也就是马力与车重的比值;之所以要提这个参数,是因为不同车型的车重都各有千秋,同样大小的动力拉一吨的车和拉两吨的车效果能一样吗?公平起见,人们会将马力总数摊分到每一吨重量上以确保数据的可对比性;计算下来,卡罗拉的推重比为119匹/吨,而Elise为156匹/吨,所以两台车的动力水平实际上是差很远的。其次,相信大家也都清楚,这两台车的发动机布局、悬挂形式、车架刚度、车身尺寸也完全不同,这也是造成两台车性格迥异的因素。但这些马力以外的因素又能影响多大呢?也许对比两台推重比差不多的车能使这个问题变得明朗。
同样要请出莲花的Elise,不过就再不是之前的自吸版本了,而是带机械增压(发动机换成了同样来自丰田的2ZZ-GE)的Elise SC(S2);对比车型是使用5.0L V8机械增压发动机的捷豹(Jaguar)XJR(X351)。
图:在机械增压的加持下Elise SC达到了217匹马力,但重量也增加到了911kg,计算下来推重比为238匹/吨。
图:XJR凭借巨大的排量优势达到了503匹马力,但也因车身较大、机器太重,其车重达到 1977kg,计算下来推重比为254匹/吨。
两台车的推重比相差不大,甚至XJR还要高一些,是否意味着它们的成绩相当呢?当然不是,我们在国外一家圈速记录网站上查询到这两台车在英国安格尔西赛道(Anglesey National)都做过成绩,其中Elise SC最快纪录为1:05.30,而XJR的最快纪录为1:06.60,Elise SC反而更快,而且相距甚远。实际上还有许多马力、推重比都碾压Elise SC的车型,其圈速反而没有Elise SC快。这从一定程度可以体现马力大不一定就能造就车快,其他诸如发动机布局、悬挂形式、车架刚度、车身尺寸等因素都在影响一台车的圈速。有关注赛车的朋友们也许曾听说过,不改变峰值马力与扭矩,仅调整发动机的出力特性也会对车辆的赛道成绩有所影响。
举另外一个例子,当年有不少第一代飞度(Fit,GD)移植FD2身上的K20A的案例。理论上来说这也等于让飞度拥有了与FD2相同的动力,而飞度的车重还要比FD2更轻,那么是否能够说明,移植机器后的飞度会比FD2更快呢?很明显不是,原因在于不论是车架还是悬挂,飞度都无法与Type 相比。首先,FD2的车架虽然与思域设计大致相同,但本田为其进行了更多的补强,例如增加焊点等,这让FD2天生已经拥有了一个好底子;其次在悬挂上,飞度为前麦花臣后扭力梁,虽然不是说扭力梁悬挂不能调校出快车,但显然飞度的扭力梁只为日常使用,并非运动调校。而FD2从悬挂形式上已经比飞度更有优势,再加上更为激进的,有针对性的调校,那已经赢了飞度“几条街”;最后,就是平衡性的问题,飞度移植K20A有个很大重量分布问题。K20A发动机重量相比原厂L15A要大得多,这直接导致飞度出现头重脚轻的问题,前驱车天生已经有转向不足的问题,如果再加上车头巨大的重量,只会令这种情况雪上加霜,那又如何快?不要以为0-100快就代表车快这种傻话,你驾驶的不是一台只为直线行驶的车,直线快仅能够代表这台车的其中一个数据而已。
当然,这里并不是说这几台车有什么可比性,实际上它们是完全不同类型的车,常规下也不会被放在一起对比,大家不要误会。而且这里也并非想要证明马力无用论,事实上在所有条件都对等的情况下拥有更强动力的车确实要更快;最简单一个例子就是刷写ECU,通过软件的形式调整例如涡轮增压值等数据提升动力,车子硬件没有改变,但马力大了就是要更快。但当车身硬件都不尽相同的情况下,这个“快不快”的问题将变得相当复杂,笼统来说它应该是动力、悬挂、车重、轮胎情况等等综合产生的结果。而且所谓的快,也要看是在哪里快。
图:版权归@F1DataAnalysis所有。
这是F1 2023赛前测试红牛(佩雷兹,Perez,蓝色)、梅赛德斯(咸美顿,Hamilton,绿色)、法拉利(山尼士,Sainz,红色)三台车在赛道不同位置的优势图,也就是标成谁的颜色就说明谁在这一段更快。这里就不多讨论梅赛德斯了,今年他们在这条赛道没什么优势;对比红牛和法拉利可以发现,其实法拉利在直路基本上都要更快,而红牛的优势在各个高低速弯,最终结果就是红牛凭借占整条赛道46.8%的长度优势力压法拉利。如果要简单分析,可以理解为红牛的赛车在高低速弯有更高的极限,所以在入弯前不用刹得太慢,又能以更高的速度出弯;而法拉利能在每次出弯后以更快的加速占优,许多专业的评述员都曾提及过这应该是法拉利凭借更小的涡轮快速建压所致。实际上今年正赛的红牛基本是碾压其他车队的存在,但在动力单元冻结(不允许提升动力性能)、风洞时间缩水(空气动力学的研发时常严重不足)的前提下,它们的车究竟提升在哪里呢?红牛内部曾透露过,今年赛车的主要升级在于悬挂系统,他们通过改良悬挂使新车车身降得更低以增加地面效应的影响(下压力更强),但又不至于拉不住车身产生不必的跳动。由此可见,车辆动力以外的因素对速度的影响同样巨大,完全不亚于单纯的加速快与慢。
所以车快不快是个木桶效应,并不是动力强车就一定快,而是多方面因素综合成就了速度。那些只看马力大小、直线加速就对车辆性能评头论足的人对速度的理解是很片面的,如果真如他们认为那样,厂家、车队天天研究怎样把马力做上去就可以啦,为什么还要研究那么多车架、悬挂的问题呢?