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【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》
吳育安 吳育安 Posted on Sep 17, 2017
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【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

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【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

圖片來源:King Autos

直至目前為止,【國王學苑】探索底盤絕對領域系列專題皆是以市面上的新車做為對象。不同於以往,這次上陣的主角是車齡至少有20來歲的《BMW E36 3 Series》,不過千萬別因為這是台「老B」就小看這款車的底盤設計,畢竟BMW品牌從過去到現在一直都將操控樂趣做為口號。除了介紹E36的底盤結構之外,這輛E36 318i的底盤在懸吊關節部分也全數進行魚眼化改裝,因此本次也會簡單介紹魚眼結構對於操控方面的影響。

前懸吊

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圖片來源:King Autos

BMW自E30世代開始使用其所稱的「Single-joint Spring Strut單接頭彈簧柱」前懸吊結構,其實此懸吊就是眾多形式的麥花臣懸吊系統之一。從下圖能夠看見L型的下支臂,BMW從E30世代至E46世代的3 Series皆採用這種形式的下支臂結構。如紅色箭頭所示,簡單的L型下支臂直接提供了支撐側向受力與縱向力道的結構。這種簡單的結構使其在降低製造成本的優勢之下,也能夠在減輕下支臂重量的同時提供足夠的強度。

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圖片來源:King Autos

在之前「探索底盤專題」當中已經多次出現使用麥花臣懸吊系統的車款,相信許多讀者也已經了解這種形式簡單的懸吊系統是如何運作。不過這次的主角在底盤部分擁有了不少改裝,因此接下來就介紹這些改裝的原理與效果。

首先可以看到位於下支臂末端,在E36車系當中有著「棒棒糖」暱稱的下支臂襯套(綠色箭頭)。原廠所配置的下支臂襯套為橡膠材質,此車為了要求更精準的操控表現而更換為魚眼結構。或許有眼尖的讀者注意到,棒棒糖內魚眼襯套的下支臂支點並不在正中央,這與E36 M3車系的原廠「偏心襯套」結構雷同。

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圖片來源:King Autos

BMW在此世代的M Power車系當中使用偏心襯套設計是為了增加Caster角度。加大Caster除了有增加車輛直行穩定性的效果之外,也可以同時增加前輪轉向時產生的Camber變化,進而提升過彎表現。偏心襯套的原理在於改變下支臂支點A的位置,讓L型下支臂的前端鎖點B向藍色箭頭方向前推,進而增加Caster的角度。

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圖片來源:King Autos

另一項避震系統當中的改裝品還有四向可調的避震器魚眼上座,車主利用可調整的避震器上座來將此車的Caster設定推到極限,Camber部分則未有特別調整。

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圖片來源:King Autos

接下來則要介紹此車在前輪轉向結構當中較為特殊的一項改裝品。在羊角下方可以看到一塊L型的金屬塊 (藍色箭頭),這是所謂的「轉向角度加大墊片」。雖然叫做墊片,但其實這個結構並未將支點墊高,而是改變了方向機舵桿連接羊角的支點位置。靠著改變方向機舵桿的支點位置(原支點在黃色箭頭處,紅色箭頭則是安裝轉向角加大墊片以後的新支點),就可以增加前輪最大的轉向角度,這在甩尾車上是能見度不低的改裝品,但是街車卻不多見。該車主說明,使用這個改裝零件並非為了增加最大轉向角,而是為了提高轉向的靈敏度。因為經過改裝以後,現在這輛E36只需要轉動較少的方向盤圈數就能達到所需的轉向幅度,等於變相的縮小了方向盤左右死點的圈數。

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圖片來源:King Autos

後懸吊

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

圖片來源:BMW

BMW率先在E36世代上使用原廠稱為「Central “C” Link」的「C型連桿後懸吊系統」,在這之前的E30則是使用幾乎不可調整的「半拖曳臂懸吊系統」。C型連桿的懸吊結構相當簡單,整個系統僅由三支連桿組成。紅色箭頭所指是負責吸收加速、煞車等縱向受力,也是其名稱由來的C型連桿(俗稱後牛腿);另外過彎時的橫向受力則是由下支臂(綠色箭頭)以及有著彈簧托盤作用的上支臂(黃色箭頭)負責承受。

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圖片來源:King Autos

▼從另一個角度看黃色箭頭所指的上支臂。

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圖片來源:King Autos

相較於先前的半拖曳臂懸吊系統,BMW所開發的這套C型連桿懸吊將支撐橫向與縱向受力的組件分離,提供了更舒適的路感以及更佳的後輪操控性。除此之外,由於在E30世代所使用的半拖曳臂懸吊在做動時會有較大的Toe變化,容易導致車尾動態較不穩定,因此BMW表示在C型連桿懸吊系統上,懸吊做動時「不會有Toe變化或者僅會有小幅度的Toe in」,大幅改善了E36世代車尾的穩定性。

話雖如此,在C型連桿後懸吊當中並沒有負責控制Toe角度的Toe連桿,主要由C型連桿的前端支點與固定座(藍色箭頭)來控制與調整Toe角度,使其不致於產生過多變化。但是BMW原廠在舒適性與行路品質的考量之下仍然以橡膠襯套做為C型連桿支點的材質,使得在激烈操駕之時,E36車系後軸仍然會出現輕微的不安定現象以及模糊的路感回饋。為了達成全車操控升級的一致性,這輛E36也將C型連桿的固定襯套換成魚眼結構以獲得最佳的懸吊做動精準性。

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圖片來源:King Autos

看到此車下支臂,不難發現這是可調整式的改裝零件。由於在降低車高以後,此車後輪的Camber增加了不少,因此車主利用可調式下支臂將後輪Camber調整至所需的角度,同時也將其他連桿包括上支臂的關節處都更換為魚眼結構來完成全車魚眼化的目標。

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圖片來源:King Autos

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最後,此輛BMW E36全車魚眼化雖然帶來了精準且硬派的操控特性,但是也必須付出相應的代價。例如路面回饋被放大,意味著行路品質與舒適性受影響;而使用魚眼這樣的強化結構也需要針對底盤上各個懸吊支點與固定座進行補強,以免造成這些底盤部位在長期沒有橡膠關節緩衝之下產生撕裂或破損的狀況。

因此介紹完此車前後懸吊以及其改裝品以後,必須要提醒讀者,本文所提到的改裝品都有其特別作用與目的,但是並不代表如此改裝方式適合所有車主的需求與使用方式。進行車輛改裝,尤其是底盤的部分,都需要先深入了解產品的用途、目的以及原理和調整方式,再審慎評估是否符合自身需求,否則懸吊結構牽一髮動全身,一個錯誤的改裝與調整都很容易搞砸整台車的動態操控表現而導致負面效果。

定位角度

由於這台BMW E36的底盤已經有不少變動,因此在看到實際測量出的定位角度數值之前,要先來看到下表BMW E36 318/325原廠的標準定位角度。

BMW E36 318/325原廠標準定位角度
前軸
總Toe:Toe in 0.3 ± 0.13度
左Camber:-0.66 ± 0.5度 右Camber:-0.66 ± 0.5度
左Caster:3.86 ± 0.5度 右Caster:3.86 ± 0.5度
後軸
總Toe:Toe in 0.4 ± 0.1度
左Camber:-1.66 ± 0.25度 右Camber:-1.66 ± 0.25度

資料來源:King Autos

接著則是這輛E36實際測量的定位角度。

實際測量定位數據
前軸
左Toe:0.1度 右Toe:0.09度
總Toe:Toe in 0.19度
左Camber:-1.04度 右Camber:-0.98度
左Caster:7.41度 右Caster:7.41度
後軸
左Toe:0.13度 右Toe:0.11度
總Toe:Toe in 0.24度
左Camber:-1.79度 右Camber:-1.83度

資料來源:King Autos

從上方兩張表格當中,可以看到基本上即便底盤經過許多改裝,由於此車依舊是街車用途,因此前後軸在Camber及Toe的角度都與原廠規範相去不遠,僅有後軸的總Toe從原廠規範的0.4度縮減至0.2度上下。其中最主要的改變為前輪Caster角度,從原廠不到4度推進至7度,而這也是該車主期望達成的設定。超過7度的Caster和先前曾經報導過的幾個新世代底盤車款有著相似的設定,因此這輛E36仍然能夠在前軸部分維持較小的靜態Camber角度之下,擁有相當優異的過彎表現及直行穩定性。而此車稍微縮小後軸Toe in幅度,除了提升車尾的靈活度之外,也減少了輪胎的耗損,盡可能的在操控提升與日常用途之間取得平衡。

懸吊動態測試

究竟升級魚眼結構對於懸吊系統能夠產生多少差異?從這次的懸吊動態測試的影片就能夠看出端倪。為了讓讀者更清楚差異,這項測試也特地出動一輛僅改裝了M3底盤零件但是皆為原廠零件的E36 325i做為對照。

影片來源:King Autos

影片中可以看到,當測試平台模擬「縱向力道」的時候,使用魚眼結構的E36 318i下支臂完全沒有位移的狀況發生,僅有輪胎產生型變,而即使升級了原廠M3襯套的E36 325i在同樣情況下,下支臂依舊會有明顯的擺動。這也就是魚眼結構能夠保持定位角度穩定性並且讓操控變得更精準的原因。

不過,當力道轉為「側向受力」以後,兩車之間的差異就縮小了許多。影片可以看出使用魚眼結構的下支臂在側向力之下依舊不動如山,而使用原廠襯套的下支臂也僅有微幅擺動,有著相當優異的支撐性。

在影片當中,除了襯套上的差異之外,兩車的下支臂也有些微差異。E36 325i除了使用原廠M3襯套及避震器上座之外,底盤部分皆為E36原廠零件,仔細觀察,兩車在下支臂連接羊角的支點處有不同之處,這是由於BMW原廠當初為了營造出更高級的豪華車質感,在E36車系的底盤結構多處加入了緩衝結構,而E36原廠下支臂羊角端的支點在球頭結構下就加入一層橡膠緩衝墊的設計。但也因為如此,E36的行路品質提升,路面回饋卻也因此減少。為了找回更多的路感,本文主角E36 318i除了將底盤全面魚眼化,也將下支臂改為E30世代沒有緩衝結構設計的下支臂,底盤設定完全走硬派風格,但是相對的舒適性也就多少會有所犧牲。

註:影片末段E36原廠下支臂羊角支點縫隙中是雨水,並非滲油。

四輪配重

BMW車款相當為人所知的就是原廠宣稱所謂的50:50車身配重,但是這是「宣稱」還是BMW原廠真的下了功夫在執行?這就要用科學方式來進行驗證。這次協力店家特別出動了四輪配重儀器來測量本文主角的車身配重,而另一輛原廠狀態的E36 325i當然也一併入列測量以做為對照。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

圖片來源:King Autos

將魚眼化的E36 318i架上四輪配重儀,並且請車主坐在駕駛座開始測量。雖然此車經過了一定幅度的改裝,但是測量結果依舊有著完美的50:50前後配重比例。這除了原廠本身優異的配重之外,也要歸功於車主細心的調整與設定,才能夠達到如此結果。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

圖片來源:King Autos

接著為對照組的原廠E36 325i上陣,經過四輪配重儀的測量,可以看到一樣有著極接近50:50的配重比例,證實了BMW原廠的口號可不是說說而已。此外,兩輛E36皆為四門車型,但是分別為重量差異不小的直列六缸引擎325i和使用直列四缸引擎的318i。即使如此,兩輛車的車身配重仍然能夠達成50:50的比例,不禁讓人佩服BMW工程人員的實力。畢竟,別忘了E36可是20多年前的產品。

【國王學苑】探索底盤絕對領域─《BMW E36 3 Series》

圖片來源:King Autos

最後,同場加映這輛E36 318i和底盤無關的改裝。打開引擎蓋,E36 318i原廠的進氣系統全數消失。取而代之的是四支「喇叭」?其實這是俗稱「多喉直噴」的獨立式節氣門系統。車主表示,多數E36四缸引擎的車主要提升動力時,都會選擇改裝渦輪增壓系統或者是植入325i、M3的六缸引擎。但是為了將本身自然進氣的四缸引擎「玩到極致」,這輛318i選擇了改裝獨立式節氣門系統來提升動力並且改善原廠油門反應不佳的問題。而除了性能上的提升之外,多喉直噴系統最為人稱道的進氣聲浪當然也是這項改裝最迷人的特色之一。

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圖片來源:King Autos

協力合作:

  • 中壢硬梆梆-洪小小
  • BMW車系底盤專家-TAG Engineering

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