致敬E46?凯迪拉克ATS底盘溯源

由于众所周知的原因, 凯迪拉克ATS在生命周期的末期,又一次成为了热门。现款凯迪拉克ATS在发布时,厂方直言不讳的表示这台车是为了致敬宝马E46而生的,底盘调教,驾驶感受都朝着经典的E46的方向靠拢,当年ATS上市之后各路媒体对其转向,底盘回馈赞誉颇多,但ATS上市之初的火热人气很快被市场表现无情浇灭,陈旧的6AT变速箱,紧凑的后排,全进口的身份导致价格无优势,油耗不理想,小毛病多,加上品牌溢价能力不及BBA,ATS很快跌落神坛。

在竞品车型走向臃肿舒适的大背景下,原版设计的ATS能够保持与E90相仿的身形,支撑力十足的悬架,同时保留足够的底盘回馈,也就是GM所宣传的“致敬E46”的含义所在。当年通用的团队很清楚ATS的目标客户是什么,ATS在研发之初就是为了讨好那一小簇留恋过去以E46为代表的真正运动型豪华轿车驾驶记忆的车迷。ATS从项目开始,就打算走一条与当时已经向舒适空间妥协的宝马F30差异化竞争的路线,用最大化保留宝马3系已失去精髓的方式,用老款3系的灵魂,去隔空挑战当时最新款的宝马3系。

然而,ATS虽然拥有一副很好的车架和底盘,但当时GM手上能够调用的引擎和变速箱资源却远不如同期的宝马,虽然ATS这台2.0T引擎最终账面数据比同期宝马N20 2.0T高增压版本数据漂亮,但这是通过比N20更高的引擎增压值换来的。


【Valvetronic气门升程无极可变】

虽然账面数据赢过N20,但却学不到N20相对同时期涡轮2T引擎中最出色的油门响应特性(宝马招牌的Valvetronic气门升程无极可变,双Vanos,双涡管排气,等长进气歧管等设计造就了优秀的throttleresponse),涡轮迟滞相比同期2T引擎也更小,加上ATS的变速箱与ZF 8AT的巨大差异,导致了ATS的整个动力系统的体验相对F30有着较大落差,这也是为什么拥有276(203kw)匹账面数据,车身比F30更轻的ATS加速也干不过当年账面数据245匹(180kw)的328i(6.2s VS 5.8s)。更打脸的是,动力表现更出色的328i的油耗表现还比ATS优秀得多。

本文仅针对原版设计的ATS讨论,国产化后的ATSL,大幅拉长了轴距,车身抗扭刚性下降,车重增加,国产后车身材质也存在缩水减配,避震也针对中国消费者喜好做出舒适性调整,表面上看ATSL针对中国市场做出了适应性调整,实则ATSL已经放弃了作为ATS最精髓的部分,可谓取其糟粕去其精华,ATSL已变成一台与原版ATS不一样的中国特供产品,不在本文讨论之列。


白车身/引擎布置

ATS轴距2775mm,远小于宝马F30的2810mm,与E90的2760mm的轴距非常接近。而ATS的前后轮距比E90来的更宽一些,E90LCI的前后轮距为1506mm/1535mm,ATS为1512mm/1548mm,ATS的后轮距比E9X M3还要宽,但比起F30的前后轮距(1531mm/1572mm)更窄。

整体来看,ATS更像是对标E90的产物。

更宽的轮距,意味着侧倾中心得以降低。

ATS的白车身设计可圈可点,规格比E90/F30更高,前防撞梁和前塔顶用上了铝合金材质,这是宝马5系和现款G20 3系才有的待遇。

从ATS的白车身设计可以看出通用工程师为了降低车头的重量,车头大面积使用轻质铝合金材质,引擎盖,前副车架,前塔顶,前防撞梁均为铝制。这也让ATS达成了与宝马3系相同的前后50:50轴重分配。


ATS的引擎安置位置非常靠后,以2.0T的引擎舱为例,整台发动机几乎快要全部落在前轴之后了,这样看来,ATS的引擎的重心一定是位于前轴之后,严格意义上讲是一台FMR的车子。

【ATS-V】

高性能版ATS-V则装配一台3.6V6双涡轮引擎,纵置摆放一台紧凑的V6引擎在引擎舱布局上非常占便宜,ATS-V的引擎重心相比2.0T车型更加靠后了。

【F80 M3】


而宝马的E9X M3的大V8,F80 M3长长的L6引擎,相比ATS,引擎重心反而更加靠前,因此在引擎布置重心方面,ATS反而占得先机。

【Giulia四叶草】

阿尔法罗密欧Giulia四叶草的2.9双涡轮V6引擎布置思路与ATS-V有着异曲同工之妙,引擎位置相对前轴非常靠后,ATS与Giulia皆可以算作贯彻FMR布局的典范。


悬架结构


在悬架部分,ATS的开发团队则是彻底的研究了宝马E9X这套底盘结构的优势,可谓师夷之长。

【E46的拖曳臂式独立悬架】

虽然通用的说法是ATS是为了致敬E46的产物,但ATS的底盘结构与E46没有关系。E46的Z-Link拖曳臂式独立后悬架是一套“三连杆”结构,由两个倾斜布置的横向控制臂与一根Z型纵向拖曳臂构成,其中上控制臂体积较大,因为螺旋弹簧和避震器均连接于上控制臂,为了提升悬架响应,降低簧下质量,因此宝马采用了铸铝制造上E46的上控制臂。面对现在流行的双A变种五连杆后悬架结构,Z-link的刚度不占优势,有点跟不上时代了,作为一台要对标现代车型的ATS,不可能使用E46这样古典的悬架结构。

ATS的前后悬架结构学(借)习(鉴)了宝马E8x 1系,E9x 3系的底盘设计。前双球节悬架,后五连杆结构与E9X 3系的悬架特征相同,ATS不仅在悬架结构,几何非常像E90,连悬架控制臂材质,副车架材质都与E90 3系保持了一致。

ATS的关于底盘部分的宣传也毫不忌讳其与宝马的渊源,前悬架叫双球节麦弗逊悬架,完美复刻了宝马3系的Double-balljoint 双球节连杆支柱前悬架结构,仅仅换了个名称。


E9X 3系的前悬架结构一直延续到F30和现在的G20,双球节连杆支柱前悬架可看作麦弗逊悬架的特殊变种,它将麦弗逊的下L型控制臂变成了两根独立的控制臂,并分别用两个独立球头链接前转向节与前后两根控制臂,因此在转向时转向节的旋转中心不再是像普通麦弗逊悬架那样是绕着下三角臂球头旋转,而是绕着一个位置不断变化的虚拟的转向轴进行旋转。

经过BMW工程师大量试验确定的前转向节球头位置形状与虚拟转点的几何位置,让这套前悬架能够根据转向角度的变化最大程度提供给车轮最理想的触地角度。同时,前后控制臂与副车架的铰接点相比传统麦弗逊的L型下摆臂的两个铰接点距离更大。

同时,上图中箭头所指的前控制臂与副车架的铰接点(液压村套)位置与转向节的球销布置位置基本等高,相比通常的麦弗逊结构L型下控制臂与副车架连接的一端略高于转向节一端的情况,这种结构可以将副车架几何位置布置的更低,引擎位置也得以降低,变相降低了侧倾中心位置。

【G20前悬架】

此外,从E9X 3系一直到现款G20新3系,前控制臂(A)与转向节的铰接点被设计在上方,而后控制臂(B)与转向节的铰接点被设计在下方,在刹车时前控制臂受到挤压后给予转向节一个额外的补偿偏转力矩,这样可以有效抑制刹车时车头下沉的问题。

【ATS前悬架】

【ATS前悬架】

【ATS前悬架】

【E90前悬架】

从ATS的前悬架爆炸图来看,与E9X的前悬架结构十分相似。两根下摆臂和E9X相比造型略有不同。ATS的前副车架为铝合金制造,和E9X时代的3系保持一致。

【ATS后悬架】

【ATS后悬架】



【ATS后悬架】

后悬架部分,ATS和E9X后悬架结构也保持了高度一致,典型的双A变种五连杆。

【E9x后悬架】

【E9x后悬架】

【E9x后悬架】

从上图对比可以看出ATS的后悬架无论是悬架几何结构还是避震器和弹簧布置与E9X后悬架都非常相似。这套后悬架结构非常优秀,由于后转向节不再像双A臂那样是上下A臂单铰接点相连,因此在橙色前束控制臂的约束下,当车辆在转弯,左右两侧悬架处于压缩和拉伸状态时,左右车轮的束角其实是在发生变化的,这就带来了后轮随动转向的效果,因此这套后悬架结构在继承了双A各种优势的情况下,还带有自转向特性。

因此,当悬架压缩时车轮束角的变化就需要底盘工程师进行反复标定优化了,上图反应了E90的后悬架行程与车轮束角的变化关系。


根据E9x的后悬架标定,通过将4号控制臂长度合理设置,在整个悬架行程内,车轮束角将沿着最利于操控的数据进行变化。

【ATS后悬架】

从实物图可以看出ATS学到了E9X后悬架的真谛。无论是束角调节螺丝,弹簧位置,避震器位置,摆臂材质,后转向节材质(铝),均与E9X 3系底盘保持了极高相似度。

结语

通过对ATS车身,悬架的分析,可以看出ATS在白车身的用料上超过了F30和E90,车身尺寸,轮距,轴距的设定和E90更是非常接近,ATS可以看作通用版本的模仿“宝马E90”的复刻产品。底盘部分ATS完整复刻了E9X的底盘结构,改动非常小。如果ATS的底盘工程师做好避震器和弹性元件的标定,拿捏好舒适与操控间的平衡点,这副车架和底盘可以达到非常高的动态水准(比如ATS-V)。


可惜,最终市场没能给予ATS肯定,GM也将停产这款车型,无论是宝马版本的E90,还是通用版本的复刻版“E90”,都已渐行渐远。


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车系: 凯迪拉克ATS-L
标签: 技术解析
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