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雷克萨斯论坛 >  [原创] Lexus LFA为啥这么特殊?

发表于 2015-04-15 02:48    IP属地:美国

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[原创] Lexus LFA为啥这么特殊?
我之前写过一篇介绍Lexus LFA的文章,因为是面向欧美国家的读者所以是英文版的。那篇文章在美国很受欢迎;但我觉得好东西还是要分享给更多人的;所以这段时间我把之前的素材整理了一下,提供这个中文版,在这个帖子里以连载的形式推出。这并不是我原来的英文文章的简单翻译——这两篇文章的内容互有不同,中文版的内容更加丰富。

LFA怎么落后啦?
在过去5年的超级跑车市场里面,Lexus LFA是其中一款比较特殊的车型。为什么说它特殊呢?按照一些车评的说法:“刚上市就马上落后了”。

他们这样说的确是有些道理的。举几个例子:发动机燃油直喷技术在同厂的2006款IS入门级轿跑上就已经采用;但2010年开始发售的LFA,发动机竟然连 直喷都没用上。另外LFA这个4.8L排量的自然吸气V10发动机,升扭矩输出仅有73.75
lb-ft/L,这个连目前一些普通的家用轿车都能比得上。除此之外我们都知道双离合变速器已经在行业内很普遍了,但LFA还是采用落后的单离合自动变速箱。
硬件上落后一些也就算了,实际成绩假如不错的话那还说得过去。但问题是由于硬件上的限制,直接导致了LFA的一些赛道成绩不怎么领 先。比如说媒体实测的直线加速,LFA都要明显差于同级别的竞争对手(类如McLaren MP4-12C、蓝宝坚尼Gallardo LP 570-4等等这些);甚至比LFA还便宜不少的法拉利458的成绩也要更好一些。所以这样第一眼看上去,LFA似乎是要你出更贵的价钱,却买到比别人更差的性能。
按理来讲这种产品绝对会砸掉自己牌子的。那为何Lexus不单止要把它拿出来卖,甚至还大力宣传?更奇怪的是这车全球限量500辆,现在早就已经卖光。这些事实看上去很违背常理,为什么呢?
原因在于,对于这种级别的跑车我们不能光看表面,而是要深入看一些内在本质的东西。实际上Lexus LFA这台车里面低调地隐藏了很多很厉害的技术和设计,因此它可以说是超跑界里的隐士。下面请让我来简要介绍一下。
(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-15 03:01 编辑 ]

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发表于 2015-04-15 02:54    IP属地:美国

接着来。
碳纤维车身

首先我们来看一下上面提到的发动机和变速箱的种种落后现象。造成这个的原因在于LFA的开发周期实在是太长了(长达10年),导致一些部件在最终发布时落后于最新的形势。
LFA之所以花了这么多时间来开发,是因为设计方案在中途作了一次巨大的改变。LFA项目是2000年建立的,当时车身材料使用的是铝合金,并且原型车的开发在2005年的时候就已经基本上完成了(可以定型量产)。
客观来讲不单止在当时,就算现在来看全铝合金车身其实也可以算是比较高规格的设计。但LFA团队偏偏就在那个时候着了魔,想要精益求精、追求极致的完美:他们认为用铝合金来造车身还是太沉重,会影响整车的性能,所以决定用碳纤维来建造LFA的车体。这意味着除了动力系统和悬挂之外,其余的设计基本上是要推倒重来。因此又多花了5年时间。下图里的就是LFA的碳纤维车身(它发动机舱的一部分结构件还是由铝合金制造):

(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-15 02:55 编辑 ]

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发表于 2015-04-15 08:01    IP属地:美国

丰田(包括Lexus)有一个特殊的习惯:很少去购买别家现成产品和技术,主要部件全都由自己来开发。对于LFA也是:本来市场上已经有几家专门搞碳纤维部件的专业厂商,但丰田决定一切都自己从头搞起,包括有关碳纤维的编织、各部件的热成形、接合技术、碰撞安全等等——从基础性研究到工业应用,全部做了一 遍。5年时间就是花在这上面的。下图展示的是LFA车身的结构材料(碳纤维材料也可细分为三种)。

当时丰田咨询过富士重工这个项目的工作量。 富士重工的科研人员告知他们,光是材料研究这一步可能就得花上10年时间。但丰田的工程师通过努力,最后只花了一年时间就完成了这一步。
到这里有的读者可能有这么个疑问:就算LFA整个车架都是碳纤维造的,那这也不算行业里唯一的;在LFA之前起码还有奔驰SLR McLaren、阿斯顿马丁One-77这两款超跑也是用了碳纤维车架。那到底LFA在这方面有什么独到之处呢?
(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-15 08:02 编辑 ]

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发表于 2015-04-15 14:55    IP属地:美国

99%的人肯定都没听说过:扭力管
要回答上面那个问题,我们来看看LFA的布局结构:它的V10引擎放在车头驾驶舱前面;但跟大部分前置引擎的跑车不同,LFA的变速器是安装在车尾那里的。 这样子的好处是可以让车子前后配重比较均匀,有利于操控。但这个设计同时意味着必须有一根传动杆从车头发动机飞轮(或者跟飞轮连接的离合器)那里引出来,

连接到车尾变速箱那里去。这根传动杆的转速跟发动机转速保持一致,因此对于LFA来讲最顶峰的时候每分钟转速将会高达9500转。这样子就需要有一个结构部件来承受车头发动机输出的扭力,来使得发动机+车尾变速箱合在一起成为一个坚固的整体。下图展示的正是Lexus LFA的整套动力系统,里面就包括了这根扭力管。

这就是所谓的“扭力管”的来由:大部分前置发动机+后置变速箱的车子,两者之间通常需要有一个圆筒形的结构件(扭力管)连接,扭力管的两端分别固定在前端发动机和车尾的变速箱的外壳上面,然后传动轴从扭力管里面穿过。这个扭力管需要承受很大的力量,所以一般都是由轻质、高强度的材料来制作。比如说第六代雪佛

莱Corvette,这个部件由铝合金制造;上面提到的阿斯顿马丁One-77高级一些,所以用上了镁合金。但LFA这个更加厉害,整个扭力管都是纯碳纤维造的,这一点就相当给力 了。目前据我所知,采用了全碳纤维的扭力管除了LFA之外,只有去年刚刚推出的第七代Corvette Z06才有。下面这张是LFA上的这根碳纤维扭力管的现场照,中间黑乎乎的那根粗管子就是。

(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-15 14:56 编辑 ]

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来自 爱卡iPhone版 发表于 2015-04-15 23:25    IP属地:福建

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发表于 2015-04-16 13:02    IP属地:美国

接着说下去。
除此之外LFA的碳纤维车架在制造工艺上也有不少独特之处。举个例子:碳纤维部件的接合不能像金属材料那样去焊接,而是只能通过
工业强力胶水来粘合,还有就
是使用螺丝钉来紧固。但是碳纤维这种材质比较特殊:它虽然硬度高,但比较脆,使用螺丝钉上紧的时候假如用力太大它就会裂掉;另一方面,螺丝假如不上紧的话

车架的整体抗扭刚度就上不去。因此在制造LFA碳纤维结构件的时候,Lexus的工程师别出心裁,在需要上螺丝的地方先内嵌好一小块开好螺纹的铝合金板,
螺丝的力量施加在铝合金板上。这样子在接合的时候就可以把螺丝拧得很紧,又不会担心碳纤维件裂掉。

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发表于 2015-04-16 13:04    IP属地:美国

前所未有的V10发动机
接下来说一下LFA的动力系统。我们先来看看它采用的这款4.8L排量自然吸气V10 发动机。我们不要光从纸面上的输出数据来评判这台机器,否则的话你就错过好东西啦:因为这台发动机上面所包含的新技术,超出很多人的想象。下图就是我们将要讨论的这款丰田内部代号1LR-GUE的V10机器,装在了LFA的车头发动机舱里。

首先说一说:LFA这个发动机是这些年来唯一最终做到了两个汽缸组72度夹角的V10发动机(跟这个比较接近的还有用在保时捷Carrera GT上的那个V10,68度夹角)。很多评论都说LFA的V10发动机声音很销魂,其实这个就是72度夹角特有的声线。
神秘的数字:72度夹角
72度夹角对于V10发动机有什么好处呢?答案并不复杂:这样可以使得发动机很自然地采用10个气缸均匀点火的模式,而均匀点火意味着更加平顺的运作。请注意:V10发动机并非只有72度夹角才能采用均匀点火,比如说大众V10 TDI柴油机采用了90度夹角,但是它把曲轴销错开了18度,等效出72度夹角的效果,从而可以采用均匀点火。
另外LFA这个天然72度夹角还有一个好处:活塞连杆可以共用曲轴销。这样子曲轴的刚度会高很多,不单止可以减轻曲轴重量,有利于承受高负荷。因为轻质的曲轴使得引擎的转速可以快速地进行变化,LFA上这个V10发动机假如你轰油门提转速,它只需要0.6秒的时间就可以从0变成9000转(RPM)。
下面这幅图展示了这款V10发动机的结构图。从图中可以看到,这款发动机十分紧凑,汽缸之间挨得很近——这是因为它没有采用汽缸套,而是在汽缸壁上采用了电弧喷镀涂层,节省了空间和重量。

(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-16 13:06 编辑 ]

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发表于 2015-04-16 14:07    IP属地:广东


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发表于 2015-04-16 14:31    IP属地:美国

接着来。
没燃油直喷问题大吗?
接下来说一说这台V10发动机的供油系统。前面我也提到过,LFA这台V10引擎没有用上燃油直喷的技术。诚然是人都知道:假如用上的话那肯定要更好。但从另外一个角度,我们来看看没有用直喷技术,对这台V10发动机有什么影响。
我们先来想一想这个根本的问题:为什么要用直喷?直喷有什么好处?答案简单来讲就是:燃油直喷可以使得发动机采用更加高的压缩比。更高的压缩比意味着更好的热机效率,换而言之就是花费同样多的燃料前提下达到更高的输出;或者说在同等输出的前提下,少烧一些油。所以你看现在车厂卖广告说自己采用了直喷技术,都会提到更高输出或者更省油等等这类词汇,背后其实就是这个道理。
因此有没有直喷并不是本质的问题,我们最终还是要看发动机的压缩比是多少。LFA这个V10引擎的压缩比高达12:1,这已经是很不错的数字,比一些目前最新的直喷发动机还要高。
比如说同厂的2GR-FSE 3.5L排量V6机器(用在Lexus IS/GS350上面),压缩比也只有11.8:1,比不用直喷的这个V10还低一些。当然假如用上了直喷,这个V10引擎还可以把压缩比做得更高,从而有更多的输出。这一点说得没错,但是谁叫LFA的开发用了10年时间呢?把原先占据最顶尖发动机的时机给错过了,这的确有些遗憾。下图是LFA发动机的写真照(10个喷油嘴被拔掉了)

(待续)
[ 本帖最后由 YouWheel 于 2015-4-16 14:32 编辑 ]

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发表于 2015-04-17 15:42    IP属地:美国

各位网友,我今天有点事情要忙,来不及更新了,非常抱歉。我这个周末整理好之后再继续写出来。

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