چگونه Brake Vectoring دنیای خودروهای پرفورمنس را برای همیشه تغییر داد؟
شاید خیلیها ندانند، اما پشت هندلینگ و چسبندگی بسیاری از خودروهای پرفورمنس مدرن، یک فناوری نسبتاً پنهان قرار دارد؛ سیستمی که بدون آن، بخش بزرگی از توانایی دینامیکی خودروهای امروزی شکل نمیگرفت. نام این فناوری Brake Vectoring یا بردارگشتاوری ترمز است؛ سیستمی که به کمک اعمال هوشمندانه نیروی ترمز روی هر چرخ، رفتار خودرو در پیچها را کنترل میکند و عملاً بخشی از وظیفه مهندسی مکانیکی شاسی و تعلیق را به نرمافزار میسپارد.
اگر بخواهیم نقطه عطف این تحول را نام ببریم، باید به سال 2007 و معرفی نیسان GT-R R35 برگردیم؛ خودرویی که نه تنها با شتاب، چسبندگی و زمان دور پیست خود همه را شگفت زده کرد، بلکه با تکیه بر هوش نرم افزاری، مسیر توسعه خودروهای اسپرت مدرن را تغییر داد.
نیسان GT-R؛ فراتر از یک خودروی سریع
نیسان GT-R از همان ابتدا با اعدادی وارد میدان شد که حتی امروز هم احترام برانگیز هستند؛ 473 اسب بخار قدرت، سیستم چهارچرخ محرک، گیربکس دوکلاچه و ثبت زمان 7 دقیقه و 38 ثانیه در پیست نوربرگرینگ. اما آنچه GT-R را به یک محصول خاص تبدیل کرد، فقط موتور توئینتوربوی VR38DETT یا سامانه چهارچرخ محرک آن نبود.
برتری اصلی گودزیلا در جایی پنهان شده بود که کمتر دیده میشد: نرمافزار کنترل پایداری، ترمز و مدیریت گشتاور. نیسان در GT-R از مجموعه ای از الگوریتمها و سخت افزارهای کنترلی استفاده کرد که باعث میشد خودرو در پیچها رفتاری بسیار دقیقتر، سریعتر و مطمئنتر از رقبای خود داشته باشد.
پیش از عصر نرم افزار؛ زمانی که همهچیز به تعلیق و مکانیک ختم میشد
در سال های قبل از GT-R، مهندسان برای رسیدن به هندلینگ بهتر تقریباً فقط به ابزارهای مکانیکی متکی بودند. طراحی هندسه تعلیق، استفاده از بازوهای چنداتصالی، تنظیم فنر و کمکفنر، سختی بوشها، میل تعادل و افزایش صلبیت شاسی، همه جزو مهمترین راهکارها برای کنترل رفتار دینامیکی خودرو بودند.
برای مثال، پورشه با Weissach Axle و مرسدس بنز با سیستم تعلیق عقب 190E، تلاش کردند مشکلات مربوط به پایداری، کیفیت سواری و هندلینگ را با راهحلهای کاملاً مکانیکی برطرف کنند. اما این مسیر محدودیتهای خودش را داشت. شما میتوانید برای بهتر شدن هندلینگ از فنرهای خشکتر و بوشهای سفتتر استفاده کنید، اما نتیجه معمولاً کاهش کیفیت سواری و انتقال ضربات بیشتر به کابین خواهد بود. به زبان ساده، خودرو چسبندهتر میشود اما سواریاش آزاردهنده خواهد شد.
با پیشرفت ابزارهای شبیه سازی در دهه 2010، مهندسان توانستند رفتار شاسی و تعلیق را دقیقتر پیشبینی کنند و به نقطهای برسند که از نظر مکانیکی، بسیاری از خودروها به سقف توانایی خود نزدیک شدند. از آنجا به بعد، برای دستیابی به عملکرد بهتر، دیگر فقط مکانیک کافی نبود و نوبت به کنترل نرمافزاری خودرو رسید.
فلسفه عجیب توسعه GT-R؛ وزن بیشتر برای چسبندگی بیشتر
یکی از بحث برانگیزترین بخشهای توسعه نیسان GT-R به نگاه کازوتوشی میزونو، مدیر پروژه این خودرو، برمیگردد. او اعتقاد داشت وزن بیشتر الزاماً چیز بدی نیست، چون وزن بالاتر میتواند بار عمودی بیشتری روی تایرها وارد کند و در نتیجه چسبندگی را افزایش دهد. اگر این جمله را بدون توضیح بخوانیم، شاید کاملاً غیرمنطقی به نظر برسد؛ اما پشت آن یک منطق مهندسی مهم وجود داشت.
هدف اصلی در واقع افزایش صلبیت بدنه و زیرمجموعههای اصلی خودرو بود. نیسان برای GT-R روی استحکام ساختاری بسیار بالا سرمایه گذاری کرد و اعدادی در حدود 50 هزار نیوتنمتر بر درجه برای برخی اجزای سازهای و زیرشاسیها مطرح میشد؛ ارقامی که حتی امروز هم برای یک خودروی جادهای بسیار قابل توجه هستند.
به بیان دیگر، GT-R به دلیل وزن و توان بالا نیاز به بدنهای فوق العاده مستحکم داشت و همین موضوع به نیسان فرصت داد تا شاسی بسیار سفت و دقیق بسازد؛ شاسی که بستر مناسبی برای کار کردن سیستمهای الکترونیکی پیشرفته فراهم میکرد.
GT-R از نظر مکانیکی کامل نبود؛ پس نرم افزار وارد میدان شد
با وجود تمام ویژگیهای مهندسی، GT-R از نظر سخت افزاری یک خودروی کاملاً اختصاصی و بیرقیب نبود. این خودرو تا حد زیادی بر پایه پلتفرم FM نیسان ساخته شده بود؛ همان معماری ای که در نیسان 350Z و 370Z هم استفاده میشد. حتی بخشهایی از هندسه سیستم تعلیق GT-R نیز شباهت زیادی به 370Z داشت. موتور VR38DETT هم به شکل خیلی عجیب و فضایی نصب نشده بود و موقعیت آن نسبت به محور جلو، چندان متفاوت از خانواده Z نبود.
پس سؤال مهم این بود: چطور GT-R با وجود این محدودیتها توانست به یکی از سریعترین خودروهای زمان خود تبدیل شود؟
پاسخ، در ترکیب سامانه چهارچرخ محرک هوشمند، کنترل دقیق گشتاور موتور، سیستم ترمز پیشرفته و مهمتر از همه Brake Vectoring نهفته بود.
سیستم Brake Vectoring چیست و چگونه کار میکند؟
Brake Vectoring سیستمی است که با استفاده از ترمزگیری بسیار خفیف و هوشمندانه روی یک یا چند چرخ، به چرخش بهتر خودرو در پیچ، کاهش کمفرمانی و افزایش پایداری کمک میکند. برخلاف دیفرانسیلهای لغزش محدود یا سامانههای گشتاوربرداری مکانیکی، در اینجا بخش مهمی از کنترل خودرو از طریق ترمزها و الگوریتمهای نرمافزاری انجام میشود.
برای مثال، اگر خودرو در پیچ دچار کمفرمانی شود، سیستم میتواند با اعمال فشار بسیار کم به چرخ داخلی عقب یا جلو، گشتاور چرخشی مورد نیاز را ایجاد کند تا دماغه خودرو بهتر به سمت داخل پیچ برود. در شرایط دیگر، اگر سامانه تشخیص دهد خودرو در آستانه از دست دادن تعادل قرار دارد، با ترمزگیری هدفمند روی چرخهای مشخص، خودرو را دوباره در مسیر ایدهآل قرار میدهد.
در ظاهر، راننده فقط حس میکند خودرو «خوب میپیچد» یا «بیشتر از انتظارش چسبندگی دارد»، اما در پشت صحنه، مجموعهای از سنسورها و واحدهای کنترل الکترونیکی مشغول تصمیمگیری لحظهای هستند.
BMW و زمینهسازی برای انقلاب نرمافزاری در خودروهای اسپرت
پیش از آنکه GT-R به شکل تمام عیار از این فناوریها بهره ببرد، BMW یکی از خودروسازانی بود که نقش مهمی در توسعه این نوع سامانهها ایفا کرد. در BMW M3 نسل E92 که در سال 2007 معرفی شد، سیستم مدیریت موتور جدیدی با همکاری بوش، زیمنس و کانتیننتال توسعه یافت که دیگر فقط بر پایه جدولهای ساده دریچه گاز، جرقه و پاشش سوخت کار نمیکرد.
در این نسل از ECUها، ورودی راننده دیگر یک دستور مستقیم نبود، بلکه درخواست گشتاور محسوب میشد. به بیان ساده، شما با پدال گاز فقط اعلام میکردید چه میزان شتاب میخواهید و ECU با در نظر گرفتن دهها پارامتر مختلف تصمیم میگرفت چگونه آن گشتاور را تولید کند. این ساختار، علاوه بر بهبود آلایندگی، امکان کنترل بسیار دقیقتر موتور و در نتیجه هماهنگی بهتر با سیستمهای کنترل کشش و پایداری را فراهم کرد.
همزمان، سیستمهای ترمز ضدقفل و کنترل پایداری هم بهشدت پیشرفتهتر شدند و اینجاست که پای یکی از مهمترین قطعات داستان به میان میآید.
تست و آزمایش رانندگی با نیسان GTR در تهران 480 اسب بخار قدرت
نقش حیاتی ABS پیشرفته ATE در شکلگیری Brake Vectoring
یکی از اجزای کلیدی در این تحول، پمپ و واحد کنترل ABS ATE MK60 بود که بعدها نسخههای پیشرفتهتری از آن معرفی شد. در نسخه MK60E5 که در میانه دهه 2000 توسعه یافت، تعداد سنسورهای فشار افزایش پیدا کرد و سیستم توانست فشار ترمز هر چرخ را با دقت بسیار بیشتری کنترل کند.
این یعنی خودرو حالا میتوانست:
- فشار ترمز هر چرخ را جداگانه تنظیم کند
- روی یک محور، بین چرخ راست و چپ توزیع ترمز متفاوت داشته باشد
- بدون دخالت مستقیم راننده، روی چرخ خاصی ترمز اعمال کند
- بر اساس دادههای مربوط به Yaw، لغزش و زاویه حرکت خودرو، رفتار آن را اصلاح کند
همین قابلیتها پایه شکلگیری Brake Vectoring مدرن بودند. گفته میشود نیسان GT-R نیز از نسخهای از همین خانواده سیستمها با نام MK61 استفاده میکرد؛ موضوعی که با توجه به استفاده سایر محصولات نیسان از سیستمهای بوش، کاملاً معنادار است.
راز اصلی GT-R؛ وقتی کنترل پایداری از یک ناجی اضطراری به ابزار افزایش چسبندگی تبدیل شد
در خودروهای قدیمیتر، سیستم کنترل پایداری معمولاً زمانی وارد عمل میشد که راننده در آستانه از دست دادن کنترل بود. یعنی ESP یا VDC بیشتر نقش یک ناجی دقیقه 90را بازی میکرد. اما در GT-R ماجرا فرق داشت.
در این خودرو، سیستم VDC یا Vehicle Dynamic Control فقط برای نجات راننده طراحی نشده بود، بلکه به صورت فعال در فرآیند پیچیدن خودرو مشارکت میکرد. یعنی حتی زمانی که هنوز خودرو از کنترل خارج نشده، سامانه با ترمزگیریهای بسیار جزئی و هوشمندانه، خودرو را به سمت بهترین خط حرکت هدایت میکرد.
برای مثال:
- اگر سنسورها کمفرمانی را تشخیص میدادند، فشار اندکی به چرخ عقب داخلی وارد میشد
- اگر راننده زاویه فرمان بیشتری میداد و نیاز به چرخش بیشتر خودرو احساس میشد، سیستم میتوانست به چرخ جلو داخلی هم ترمز اعمال کند
- در شرایطی که خودرو در میانه پیچ نیاز به اصلاح داشت، سیستم با اعمال ترمز بسیار محدود روی چرخهای مناسب، تعادل را حفظ میکرد
در واقع GT-R با کمک این سامانه میتوانست زاویه گردش ایدهآل، میزان Yaw (چرخش بدنه خودرو حول محور عمودی) مناسب و بهترین رفتار ممکن در ورودی پیچ تا رسیدن به Apex را تا حد زیادی مدیریت کند.
افزایش 0.1 تا 0.2 جی چسبندگی؛ عددی که شوخی نیست
برخی منابع مهندسی ایتالیایی ادعا کردهاند که سیستم کنترلی GT-R میتوانست بین 0.1 تا 0.2 جی به چسبندگی کلی خودرو اضافه کند. این عدد روی کاغذ شاید خیلی عجیب به نظر نرسد، اما در دنیای دینامیک خودرو، یک جهش بزرگ محسوب میشود.
اهمیت ماجرا زمانی بیشتر میشود که بدانیم این افزایش چسبندگی، بیشترین تأثیر را در فاز حساس ورود به پیچ تا رسیدن به Apex دارد؛ یعنی همان بخشی که تعادل خودرو، اعتماد راننده و سرعت عبور از پیچ تعیین میشود. نیسان این سیستم را آن قدر خوب کالیبره کرده بود که هم رانندگان عادی احساس قهرمان بودن میکردند و هم رانندگان حرفهای میتوانستند با GT-R زمانهای شگفت انگیزی در پیست ثبت کنند.
آیا GT-R آغازگر عصری بود که در آن نرمافزار از مهندسی تعلیق مهمتر شد؟
به نوعی بله. البته GT-R اولین خودروی تاریخ با سیستمهای کنترلی پیشرفته نبود، اما یکی از نخستین خودروهایی بود که نشان داد نرمافزار میتواند محدودیتهای سخت افزار را تا حد زیادی جبران کند. این خودرو ثابت کرد اگر شاسی به اندازه کافی خوب، بدنه به اندازه کافی صلب و سیستمهای کنترلی به اندازه کافی هوشمند باشند، میتوان بدون نیاز به پیچیدهترین پلتفرم دنیا، به عملکردی در سطح سوپراسپرتها رسید.
از آن زمان به بعد، تقریباً همه خودروسازان بزرگ به این مسیر رفتند. امروز سامانههای مشابه Brake Vectoring و کنترل پایداری پیشرفته در محصولات پورشه، مرسدس-AMG، بامو M، هوندا تایپ R، آستون مارتین و بسیاری دیگر دیده میشوند. شرکتهایی مانند Bosch و Continental هم حالا پکیجهای آمادهای از این سیستمها را در اختیار خودروسازان قرار میدهند؛ سیستمهایی که با سنسورهای اینرسی چند بعدی، دیفرانسیلهای الکترونیکی، فرمانپذیری چرخهای عقب و حتی موتورهای برقی هماهنگ میشوند.
مزیت بزرگ یا پایان لذت رانندگی خالص؟
هرچقدر این فناوریها در افزایش سرعت، پایداری و توانایی عبور از پیچ مؤثر باشند، یک سؤال مهم همیشه مطرح است: آیا این سیستمها بخشی از حس رانندگی واقعی را از بین نبردهاند؟
واقعیت این است که در بسیاری از خودروهای مدرن، بخش قابل توجهی از کاری که راننده تصور میکند خودش انجام میدهد، در حقیقت توسط شبکهای از سنسورها، واحدهای کنترل و الگوریتمها مدیریت میشود. در بهترین حالت، این سیستمها آن قدر خوب تنظیم شدهاند که حس مصنوعی ایجاد نمیکنند. پورشه، مرسدس-AMG و آستون مارتین معمولاً در این زمینه عملکرد بسیار خوبی دارند. اما در بعضی خودروها، رفتار دینامیکی آنقدر «بیش از حد کامل» و بینقص است که بخشی از لذت کشف مرز چسبندگی و بازی با تعادل خودرو از بین میرود.
به همین دلیل، برخی معتقدند خودروهای مدرن با وجود عملکرد خیرهکننده، دیگر آن حس خام، مکانیکی و صادقانه خودروهای قدیمیتر را ندارند. حس پیدا کردن مرز چسبندگی، کنترل بدنه در سرعت بالا و ارتباط مستقیم با خودرو، حالا بیشتر از قبل زیر سایه نرمافزار قرار گرفته است.
نیسان GT-R فقط سریع نبود، باهوش هم بود
اگر بخواهیم داستان نیسان GT-R R35 را در یک جمله خلاصه کنیم، باید گفت این خودرو فقط با قدرت موتور یا سیستم چهارچرخ محرک خود به افسانه تبدیل نشد، بلکه با استفاده هوشمندانه از نرمافزار و الکترونیک، تعریف تازهای از هندلینگ و عملکرد ارائه داد.
GT-R نشان داد که آینده خودروهای پرفورمنس فقط به فنر، کمکفنر، دیفرانسیل و تایر خلاصه نمیشود. از یک جایی به بعد، این نرمافزار است که تصمیم میگیرد خودرو چطور بپیچد، چقدر بچسبد و حتی راننده چقدر احساس قهرمان بودن کند.
شاید به همین دلیل باشد که امروز، وقتی پشت فرمان یک خودروی اسپرت مدرن مینشینید، در حال رانندگی با یک ماشین صرف نیستید؛ بلکه با مجموعهای از الگوریتمها، سنسورها و محاسبات لحظهای طرف هستید. دنیای خودرو، آرامآرام از عصر مهندسی مکانیکی خالص عبور کرده و وارد عصر مهندسی دینامیک مبتنی بر نرمافزار شده است؛ عصری که نیسان GT-R یکی از مهمترین آغازگران آن بود.
عضویت در کانال آپارات
