旨在高度结合法拉利在GT跑车和F1赛车两大领域的卓越技术实力
HY-KERS确保了V12发动机与电动机之间的完美集成
LaFerrari是法拉利迄今最雄心勃勃的项目,代表了法拉利最顶尖的研发水平,旨在高度结合法拉利在GT跑车和F1赛车两大领域的卓越技术实力,打造一款全方位突破极限的公路王者。
该款车型拥有法拉利量产车型最杰出的性能,采用最先进的创新技术解决方案,并在未来将这些解决方案逐步推广到法拉利其它车型之中。
延承了法拉利稀缺尊贵和追求极致性能的传统,LaFerrari全球仅限量生产499辆。
LaFerrari是在马拉内罗制造的首款采用混合动力技术的车型。6262cc V12发动机可输出800 CV的功率,加上电动机的120 KW (163 CV),总功率高达960 CV。得益于以HY-KERS系统为代表的重大技术进步,LaFerrari是法拉利迄今为止性能和效率最高的车型。
充分借助法拉利在F1赛事中积累的KERS系统应用经验(该系统已在公路版跑车上应用并得到进一步发展),HY-KERS确保了V12发动机与电动机之间的完美集成,将卓越的性能与杰出的效率融为一体。
电动机可在低转速下输出高扭矩,这使工程师可以专心优化内燃发动机在较高转速下的性能,使得发动机在全速域转速范围内均可提供持续动力,峰值扭矩超过900 Nm。
采用该解决方案并未导致增加车型尺寸和轴距的增加,事实上,反而降低了车型的重心。
F1双离合变速箱搭档电动机,一个辅助电动机取代了传统的交流发电机,由此成功减轻了整车的重量和整体尺寸。
另外,HY-KERS解决方案从一开始即采用了灵活的模块化的设计思路,为将来在其它车型中的应用和发展奠定了基础。
电动机采用高比功率密度技术设计而成,使工程师大幅减轻了电动机重量和体积与可用扭矩的比值。最终实现的性能指标可以媲美具有相同扭矩密度、相同效率(94%)即功耗极低的F1赛车。
电池尺寸是优化HY-KERS重量-功率比的一个核心要素,其目的是在降低油耗的同时实现性能的最大化。最终的解决方案是一个极其复杂的系统,包括120块电池,分成各含15块电池的8个电池组,其功率输出相当于40块传统电池,但重量仅为60 kg。这些高压电池由法拉利Scuderia赛车部门负责自行组装。
电池采用两种不同的充电方式: 制动时(甚至是在ABS介入的急刹车时),比如行驶于赛道上时;以及每当V12发动机产生的扭矩超过需要时,比如在转弯时。在后一种情况下,多余的扭矩不是送至车轮,而是被转换成电能并存储在电池中。
HY-KERS系统由混合动力装置控制,该装置通过两个逆变器和两个DC-DC转换器同时控制着来自V12发动机和电动机的功率输出。变频控制技术提高了扭矩传递过程的速度和精度。
借助这种技术,法拉利工程师实现了性能的最大化,同时还降低了油耗。在不使用纯电驱动模式时,二氧化碳排放量降至330 g/km。纯电驱动模式并非该车型的研发目标,不过HY-KERS系统在将来的应用中可让一辆车在纯电驱动模式下行驶数公里,尚处于开发测试阶段的一款纯电动LaFerrari在复合工况循环下取得了220 g/km的碳排放水平。
6262 CC V12发动机是应用在法拉利公路版跑车上动力最强劲的自然吸气式发动机。
该发动机不但能产生800 CV的动力,最高转速达9250 rpm,确保了非同凡响的性能和驾驶乐趣,还有个性鲜明、高亢震耳的法拉利V12轰鸣声。
这些前所未有的成就归功于三大领域的出色工作: 充气效率、机械效率和燃烧效率。为了提高充气效率,LaFerrari采用了连续可变长度进气技术(曾为F1赛车发动机的一项主流技术,后因规则改变而被禁止在赛车上使用),进一步提升了发动机性能。
进气管长度随发动机速度而不断变化,从而使整个转速范围内的扭矩和功率曲线得到了优化,以适应电动机的扭矩输出。
V12发动机和电动机总共产生的扭矩高达900 Nm以上,低转速下使用电动机的瞬时扭矩,同时还使V12发动机在高转速下的功率和扭矩得到了优化。V12发动机高达700 Nm的峰值扭矩是在6750 rpm的转速下实现的。
此外,整个进气系统——从后车轮拱板顶部的动态进气口到进气增压室的设计,均旨在最大化进气容积效率。发动机还拥有高达13.5:1的压缩比,使燃烧室效率达到了最大。
机械效率的改进涉及多个组件,最重要的是曲轴,不但减轻了重量,同时还采用了空气动力效率更高的平衡块组以减少泵气损失。
曲轴的这种设计还减轻了旋转轴周围物质的重量,从而使整体质量减轻了约19%。
最后,发动机的轰鸣声也是LaFerrari的一个显著特点。得益于对排气管的精心调试,LaFerrari拥有法拉利V12发动机个性鲜明的轰鸣声。
如同F1赛车,等长6合1排气系统采用铬镍铁合金以液压成形技术制成,在降低整体重量的同时,获得了极高的耐热性能。
6262cc V12发动机可输出800 CV的功率,加上电动机的120 KW (163 CV),总功率高达960 CV。
该发动机不但能产生800 CV的动力,最高转速达9250 rpm,确保了非同凡响的性能和驾驶乐趣,还有个性鲜明、高亢震耳的法拉利V12轰鸣声。
这些前所未有的成就归功于三大领域的出色工作: 充气效率、机械效率和燃烧效率。
前鼻翼采用特别设计,通过消除醒目的导流板所导致的颠簸灵敏度的负面效应,以此提高下压力。前部发动机罩上较宽的中央气孔将热空气引离散热器。
前扰流器将外部空气导流至出气口前部,以提高其效率,从而在发动机罩前部形成空气压缩现象,由此产生下压力。一个中央折挡使来自通风孔的气流保持在车身附近以减少尾流,而通风孔的后半径则有助于降低阻力。
前车轮拱板后的扇形设计可加快抽取来自车轮周围的空气,从而提高前扩散器的效率,并同时提高下压力。前车轮拱板将气流引向下方,然后由侧翼沿着车门槽导引至后散热器。
在车后部,后车轮拱板顶部的一对发动机进气口可提高动态冲压效应,结果可使功率输出提升5 CV。一体式车尾部分的形状以及扰流器设计用于实现下压力的最大化。
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工程师的目标是使其空气动力效率达到所有公路跑车的最高水平,其空气动力系数接近3,这要归功于以CFD分析法精心打造并在F1风洞中微调过的技术解决方案。
车体布局经过重新设计后,重心降底了35毫米。各种部件与人机界面的整合设计使操控性与响应速度均达到卓越水平。
彻底改进重量分布是指将大部分的重量安排在前后轴之间,并将59%的重量置于车辆后部,以确保LaFerrari实现较小的极惯性矩、非同凡响的稳定性以及在各种行驶条件下的强大抓地力。
设计LaFerrari的过程中面临的最艰难的一项挑战是整合混合动力系统。尽管LaFerrari与法拉利Enzo的轴距与最大整车长度完全相同,但LaFerrari兼容了混合动力系统与F1双离合变速箱及相应的冷却系统。
以F1符合人机工程学的驾驶位置(即车手在车中坐得更低且斜倚度更大)设计为基础,LaFerrari的驾驶舱采用一种特殊的设计,车手的上身、双腿及双臂都可以进行较大幅度的倾斜,在设计时参考了法拉利F1车队两位现役车手费尔南多·阿隆索和菲利普·马萨的建议,他们都在整个研发阶段发挥了重要作用。
借助极为细致且充满独创性的工程设计研究,以十分巧妙的方式将两套驱动系统整合起来,却只占用一套系统的空间。
即使按照法拉利一贯的严苛标准进行评判,LaFerrari的车身架构也堪称登峰造极的创新型设计。设计师旨在挑战前所未有的空气动力效率、理想的重量分布设计以及尽可能地降低车身重心。
最重要的是,此款车型还必须无缝整合全新的混合动力系统。
在实现这些目标以及更多优异特性的同时,驾驶室空间、舒适性和出入便利性等丝毫未受影响。
法拉利专有的计算程序和逻辑算法控制着这些系统,精确地控制跑车在性能、空气动力效率和操控性等方面达到极致。
得益于在设计和结构方面的全面创新,LaFerrari可实现超乎想象的性能,也当仁不让地成为法拉利有史以来最快的公路版跑车。与Enzo在费奥拉诺赛道创造的单圈记录相比,LaFerrari的单圈行驶时间足足减少了5秒。
这一巨大进步的取得离不开混合动力技术以及牵引力和减震控制、制动系统以及轮胎等方面的技术进步。整车的协同工作,尤其是轮胎和悬挂系统的完美配合,可对超过900 Nm的扭矩加以分配,并将其传送至各个车轮。如此强大的扭矩是V12发动机与可随时提供瞬时响应的电机共同作用的结果。
跑车转弯时,HY-KERS将使V12发动机保持高转速,以缩短油门响应时间;跑车加速驶离弯道时,牵引控制系统将不断地控制并把扭矩分配至各驱动轮,这一切的实现要归功于负责牵引力最大化的电子差速器以及负责监控跑车反应的稳定性控制系统。如发动机扭矩有余量,HY-KERS将导出多余的扭矩给电池充电,并在需要时增加对车轮的扭矩供应,从而确保强劲性能的持续性。
制动系统配有专为提高冷却效率而设计的新型轻质制动钳,同时配有新型制动盘。
这项技术不仅可增加制动盘表面的摩擦力,亦可使刹车性能始终保持稳定,不易衰退,最终使车辆纵向减速性能提高了15%,跑车从200公里/小时的速度开始制动到完全停车,停车距离可惊人地缩短30米。 制动系统与所有其它车辆动态系统完全整合,令混合动力系统可进入再生制动模式,保证电池在ABS启用状态下全力制动时依然可以充电。
为达到卓越的性能,LaFerrari采用非常特别的轮胎配置,前轮搭载的是265/30 R 19 Prelli P-Zero,后轮规格是345/20 R 20。
得益于动态控制系统、主动式空气动力学系统和机械系统的完美整合,转弯时的方向盘反应时间缩短了30%,弯道侧向加速性能提高了20%。
为了实现LaFerrari初始设定的性能目标,法拉利不但充分利用了其赛车部门在F1赛车选材、设计和工程方面积累的丰富经验,同时也借助了传奇F1赛车设计师Rory Byrne的专业知识和经验,Rory Byrne曾为法拉利设计了不少于11款世界锦标赛夺冠车型。
由GT和F1工程师组成的工作团队设计出一款具有最大刚度和最轻重量的底盘,同时成功突破了使用混合动力系统时的各种限制。在工程设计阶段,在底盘中即集成了多种功能以减轻整车重量。其中之一是作为底盘一部分的座椅结构,不但减轻了重量,确保了车身架构的紧凑性,同时还降低了重心。
这些追求极致的解决方案保证了本款车型的底盘性能相对于法拉利Enzo车型有大幅提升,抗扭刚度提高了27%,纵梁刚度提升了22%,而重量却下降了20%。
与F1单座赛车一样,本款车型的底盘完全由法拉利在马拉内罗总部工厂自行建造而成,采用法拉利车队的材料和生产工艺。
就如F1赛车一样,采用了航空预浸渍复合材料: 使用了四种不同的碳纤维材料,因为车身的每个区域都须采用特别的工程设计,以确保其功能需求。
同时手工叠放了编织物和单向胶带,以确保将正确的材料放置在正确的位置上。
T1000单向胶带和编织物用在重要的座舱保护区域,比如车门、门沿等。其卓越的能量吸收特性超越了最严厉的侧向冲击法规标准。车身的结构元件以M46J单向胶带和极其坚固的轻质编织物制成。
底盘则结合使用碳纤维和另一种特种复合材料Kevlar®制成,后者用于保护碳结构,使其免受道路上飞溅的碎片的损害。
整个车身使用多种材料制造,在降低重量的同时,减少了组件数量。比如,一体式车尾部分就是结合使用M46J和T800两种碳纤维材料,以手工叠合而成的,整个结构重量超轻又坚固耐用。
碳纤维在与F1赛车底盘相同的高压环境中加工成形,该过程分两个阶段完成,使用真空袋以消除压层中的空隙。
最前沿的结构和美学研究与空气动力学功能完美融为一体。
LaFerrari的整体轮廓和比例是其架构及其混合式传动装置布局的自然产物。其设计极具震撼力且创意十足,而其优美的外形则承袭了法拉利经典中后置V12发动机跑车原型的一贯风格: 座舱和发动机舱完全处于轴距之内,实现了整车质量的完美平衡。
令人印象深刻的是,HY-KERS系统的加入并未导致尺寸的增加,反而增进了前后悬架之间的平衡。
从侧面观察,这款车型拥有一个向下倾斜的尖鼻锥,还有一个超低的发动机罩,突出了其强健有力的车轮拱板。其效果令人不禁想起20世纪60年代后期活力四射的法拉利原型跑车,如330 P4和312P。LaFerrari前部与车轮拱板尺寸间的比例同样沿袭了法拉利的传统风格。
LaFerrari的车身经过雕塑工艺处理,其空气动力学设计特性在此彰显无遗。 精细雕刻的外形让车轮拱板给人以强烈的动力和进取的感觉,车身表面通过座舱向后部延伸,勾勒出整个车身精致的外形。这种流线型表面设计带来了空气动力学家们所渴求的超低风阻和极大的下压力特性,同时还能高效地把气流引向需要冷却的部件。
跑车前部采用一个较低的前鼻翼,如同悬挂在鼻锥下方的一个中央吊架上,这种灵感显然来自F1赛车设计。跑车极致运动性格最突出的表现莫过于车尾部分,这里,其矫健的动力一览无遗。两条凹槽出现在在威风凛凛的车轮拱板上方,这些凹槽可以高效地将来自发动机舱的热空气导引出去,同时增进跑车后部的下压力。
发动机舱在一个全宽扰流器处悄然而止,在该扰流器下方隐藏着一个前所未有的主动式空气动力学装置。
它是一个大型可调式扰流器,在造型上类似于前吊架,同时保护着HY-KERS系统的中央吊架之上。该装置不但能自动启用,而且丝毫不妨碍车尾的整体设计。