無論是專為自動(dòng)駕駛汽車設(shè)計(jì)的創(chuàng)新防暈車懸掛，還是可以更好滿足當(dāng)代汽車經(jīng)濟(jì)性要求的輕型排氣裝置，Ben Patel 博士帶領(lǐng)的工程師團(tuán)隊(duì)正在堅(jiān)定不移地為全面實(shí)現(xiàn)電氣化自動(dòng)駕駛未來而不斷努力創(chuàng)新。

2011 年加入天納克之前，Patel 博士曾在通用電氣公司工作了 13 年，擔(dān)任化學(xué)家、資深科學(xué)家和技術(shù)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者等職位。圖為Patel 博士與天納克的主動(dòng)懸掛產(chǎn)品。

通常來說，排氣系統(tǒng)總是很難搶到“頭條”，哪怕已經(jīng)配備了一些“酷炫”的先進(jìn)電子系統(tǒng)。然而，下一代混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的工程師卻明白，如果有一套排氣系統(tǒng)不但能夠收集廢熱，運(yùn)行時(shí)不會(huì)發(fā)出刺耳噪聲，甚至還能在純電力低速行駛模式下發(fā)出聲音提示行人，從而保證行人的人身安全，那這套排氣系統(tǒng)絕對是一項(xiàng)值得考慮的技術(shù)資產(chǎn)投資。

事實(shí)上，這正是我最近在天納克 53 英尺的演示拖車中的想法。在面前的桌子上，我可以看到一套采用TIG 焊接工藝的排氣系統(tǒng)，設(shè)計(jì)干脆整潔性，同時(shí)配備了一套完整的電子控制熱交換器和天納克的有源聲控系統(tǒng)“Smart Sound”。不過，作為一名記者，我面前的這些鋼管讓我不得不想起金屬貿(mào)易戰(zhàn)，以及這將對天納克公司價(jià)值 93 億美元的產(chǎn)品戰(zhàn)略產(chǎn)生什么影響。

我轉(zhuǎn)向邀請我來天納克的公司首席技術(shù)官 Ben Patel 博士。“作為一家全球化排氣和后處理系統(tǒng)一級供應(yīng)商，你們總得用傳統(tǒng)的鋼管吧？”我問，“你們總不能把這些高溫器件也換成塑料的吧？”

Patel 博士的神色興奮起來，他說，“事實(shí)上，我們最后有可能真能這么干！目前，我們正在研究如何將復(fù)合材料應(yīng)用至消聲箱，其實(shí)，不只是消聲廂，還有所有系統(tǒng)的‘冷端’部分。”

通過我們的整體式熱交換器，系統(tǒng)可以提取熱量，并將排氣溫度降低至可以使用高溫?zé)崴苄运芰舷曄涞乃健！斑@樣一來，我們可以考慮使用更多替代材料了，”Patel 博士表示，“當(dāng)然，接下來的挑戰(zhàn)是，如何將鋼材料和復(fù)合材料連接起來？這都是我們目前的研究主題。”

除了針對混合動(dòng)力汽車的創(chuàng)新外，天納克憑借自身在駕駛控制技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)，為自動(dòng)和自主駕駛汽車打造一種全新的懸掛系統(tǒng)，甚至包括一些非常激進(jìn)的設(shè)計(jì)，根本目的是緩解自動(dòng)駕駛汽車乘客可能存在的暈車問題。

“一級供應(yīng)商正在見證汽車行業(yè)價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)變，向自動(dòng)駕駛、電力推進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方向的轉(zhuǎn)變。

IHS Markit 汽車總經(jīng)理、資深分析師 Michael Robinet 表示，一些著眼當(dāng)下的公司可能會(huì)忽視這些跡象，并按部就班地延續(xù)之前的做法。

“而天納克等公司的眼光卻已經(jīng)放在了十年之后，他們真正理解未來將出現(xiàn)全新的商業(yè)模型，而且必須據(jù)此調(diào)整自身的競爭優(yōu)勢。”Robinet 觀察道，“這些轉(zhuǎn)變意味著，供應(yīng)界不僅需要作為這一轉(zhuǎn)變的積極參與者，更要成為引導(dǎo)轉(zhuǎn)變發(fā)生的引導(dǎo)者。”

天納克曾經(jīng)是一家估值超 150 億美元的龐大企業(yè)集團(tuán)，為美國海軍建造航空母艦等設(shè)備。如今，這家公司正專注于它在移動(dòng)出行生態(tài)系統(tǒng)中需要扮演的最新角色：那就是為市場推出針對汽車和商用車的駕乘控制和后處理/清潔空氣系統(tǒng)，其中包括售后市場中一些非常著名的品牌，比如 Monroe、Walker 和 Clevite Elastomers 等。

正如 Patel 博士所稱，天納克的核心技術(shù)能力，也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、包裝和系統(tǒng)集d成可能并不“炫酷”，但也同時(shí)受到客戶的高度重視。

裝配的藝術(shù)：天納克為戴姆勒最新 NRM 系列輕型汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供了完整的熱端后處理套件，其中包括D - ox 催化劑、混合器和采用 SCR 涂層的 DPF 單元。NRM 系列發(fā)動(dòng)機(jī)將應(yīng)用在多款梅賽德斯奔馳汽車中。

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緊湊裝配，產(chǎn)品增值

在電氣化和自動(dòng)化的大背景之下，車輛的裝配必須更加緊湊，這也將給工程師帶來更多挑戰(zhàn)。Patel博士一邊指著一款蛇形排氣系統(tǒng)原型，一邊解釋說，電池、逆變器和其他電氣元件正在逐步侵占天納克設(shè)備在車輛中擁有的空間。

傳統(tǒng)的汽車“冷端”排氣系統(tǒng)包括中床諧振器、消聲器和 2 根尾管，這將占用大量空間，而且重量也不輕。在此背景下，天納克工程師為混合動(dòng)力車打造了新的模塊化排氣系統(tǒng)，可以提供與傳統(tǒng)系統(tǒng)相同的聲學(xué)和背壓性能，但體積更小、質(zhì)量更輕。

“如今，裝配可不是像往常那般容易，更小的設(shè)計(jì)往往需要極大的創(chuàng)造力。這可以讓產(chǎn)品在市場中占據(jù)優(yōu)勢，即使它們含有較少的鋼材。”Patel 博士表示，“未來，各種車輛系統(tǒng)勢必將更加復(fù)雜，而相應(yīng)的工程挑戰(zhàn)是將這些更加復(fù)雜的系統(tǒng)安裝在更小的體積中。這本身就是一種增值。你正在通過自己的努力，為你的顧客解決問題。”

如今，OEM不在會(huì)為每個(gè)平臺(tái)提供一種不一樣的設(shè)計(jì)。Patal 博士的團(tuán)隊(duì)也旨在打造一種適用于不同汽車平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)，比如將熱交換器與旁通閥都集成到排氣管中。對于混合動(dòng)力汽車而言，這種設(shè)計(jì)非常具有吸引力，因?yàn)檫@可以滿足擋風(fēng)玻璃的除霜要求，并同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱和客艙升溫之前加速變速箱的機(jī)油預(yù)熱。

Patel博士說，“我們的方法是提供少數(shù)幾套標(biāo)準(zhǔn)消聲器系統(tǒng)，滿足不同汽車廠商的多種發(fā)動(dòng)機(jī)/預(yù)推進(jìn)系統(tǒng)的需求。”

“我們可以使用同一套設(shè)計(jì)和裝配方式，并最終利用軟件進(jìn)行最后的聲學(xué)調(diào)整。”Patel 博士指出，“消聲箱本身可能無法單獨(dú)提供產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)所需的音質(zhì)，但有了Smart Sound 系統(tǒng)（天納克在長期聲學(xué)/降噪研發(fā)中的最新成果），我們可以通過增強(qiáng)、減弱或制造新的聲音，來調(diào)整消音箱的輸出。”

天納克的 Smart Sound 采用了圓頂型緊湊設(shè)計(jì)，安裝在車輛尾氣管末端。該系統(tǒng)采用了耐高溫的揚(yáng)聲器、控制器和軟件算法。

正如一位廠商的工程師所言，Smart Sound 就像是用于調(diào)節(jié)“尾氣聲學(xué)效果”旋鈕。

天納克開發(fā)的最新懸掛設(shè)計(jì)和駕乘控制系統(tǒng)有助于緩解自動(dòng)駕駛汽車乘客的暈車?yán)_。由于自動(dòng)駕駛汽車將采用非常具有特色的后向座椅設(shè)計(jì)，因此暈車問題將更加凸顯（圖為Zoox 公司的概念設(shè)計(jì)）。

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創(chuàng)新懸掛，大有不同

在如火如荼的自動(dòng)駕駛汽車革命之中，天納克的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也看到了重新深刻思考車輛懸掛系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好機(jī)會(huì)。通常而言，專家普遍認(rèn)為SAE 4 級和 5 級自動(dòng)駕駛汽車研發(fā)的最大挑戰(zhàn)是緩解車上人員的暈車癥狀，而創(chuàng)新駕乘控制和懸掛系統(tǒng)將是克服這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。Patel 博士承認(rèn)，“最近的研究發(fā)現(xiàn)，四分之一的駕駛員在不開車時(shí)會(huì)感到暈車，包括我本人。”

未來，當(dāng)自動(dòng)駕駛穿梭巴士和私人自動(dòng)駕駛汽車將更多成為人們的移動(dòng)客廳和辦公室時(shí)，車上人員暈車的問題將更加明顯，部分原因在于車上部分座椅的方向?qū)⑴c車輛行駛方向相反。

“緩解車上人員可能出現(xiàn)的暈車現(xiàn)象， 是行業(yè)必須解決的問題，”Patel 博士斷言，“我們已經(jīng)與該領(lǐng)域內(nèi)的許多專家進(jìn)行了討論，而且美國海軍也已就此問題進(jìn)行了一些重要的研究。在汽車行業(yè)歷史中，解決暈車問題的需求從未如此迫切。如今，人們已經(jīng)開始嚴(yán)肅對待暈車問題，而且也已充分意識(shí)到，暈車可能成為自動(dòng)駕駛汽車必須克服的根本問題。

在此背景之下，天納克開始不斷加碼對創(chuàng)新懸掛系統(tǒng)的研發(fā)投入。通常來說，人們在形容車輛穩(wěn)定性強(qiáng)時(shí)會(huì)將車輛比作高鐵。天納克的目的是盡可能地讓車上人員免受外界干擾。

“然而，未來車輛將開始執(zhí)行很多不同任務(wù)，我們不能把車輛的移動(dòng)僅限制在前后方向。”Patel 表示，“例如，車輛可能可以開始左右移動(dòng)，從而更好地滿足停車需求。人們也會(huì)對車輛有新的期待。”

天納克的聲學(xué)控制系統(tǒng)允許采用汽缸鈍化技術(shù)的車輛在切換點(diǎn)火模式時(shí)，改變排氣“音質(zhì)”。圖為雪佛蘭 Corvette 汽車底盤的后半截。

在介紹未來汽車底盤穩(wěn)定性及對前后左右上下方向的控制能力時(shí)，Patel 博士不喜歡用軌道車輛來進(jìn)行類比。在Patel 博士眼中，下一代汽車懸掛系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能將與“液體”更加相似。

“當(dāng)你把一杯咖啡灑在桌子上時(shí)，咖啡就會(huì)以桌面的形狀存在。”Patel 博士解釋道，“為了徹底消滅車上人員的暈車，我認(rèn)為這就是未來汽車必須實(shí)現(xiàn)的終極目標(biāo)– 液體般的動(dòng)態(tài)性能。

Patel 博士表示，“即使我們已經(jīng)到了自動(dòng)駕駛汽車的世界中，車輛行駛的道路也不會(huì)永遠(yuǎn)平平整整，而且也不會(huì)永遠(yuǎn)只有一種路面。未來，我們希望創(chuàng)造一種可以讓乘客享受液體般‘流暢’的乘車體驗(yàn)。”

目前，天納克推出了大量電子調(diào)節(jié)式減震產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可做到前后向兼容，并且能夠根據(jù)道路信息輸入主動(dòng)調(diào)整懸掛角度。未來針對自動(dòng)駕駛汽車先進(jìn)懸掛系統(tǒng)的早期研發(fā)也可以從中受益。

天納克最新設(shè)計(jì)的排氣系統(tǒng)采用了帶有內(nèi)部控制的熱交換技術(shù)，專門面向蓬勃發(fā)展的混合動(dòng)力汽車市場。

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五步研究，探索創(chuàng)新方向

Patel 博士透露，天納克在制定未來技術(shù)路線圖和相關(guān)產(chǎn)品投資計(jì)劃時(shí)采用了一種與一家外部設(shè)計(jì)創(chuàng)新公司聯(lián)合進(jìn)行的獨(dú)特五步式研究。“在我們合作伙伴的研究過程中，核心就是通過洞察探索創(chuàng)新方向，”Patel 博士表示，“你必須拋出正確的問題，并尋求外部見解，這里的‘外部’不僅僅包括車輛動(dòng)力學(xué)工程師，而且還有未來的道路建設(shè)者、輪胎制造商，當(dāng)然還少不了消費(fèi)者。”

“我們不只是詢問他們希望未來車輛具備哪些功能特征，我們還希望了解他們還有哪些感情方面的要求。”Patel 博士補(bǔ)充道，“舉個(gè)例子，人們在描述對自動(dòng)駕駛汽車駕乘體驗(yàn)的期待時(shí)，我們經(jīng)常聽到類似‘流暢’這樣的詞。”

終端用戶的多樣性也迫使研發(fā)工程師必須從不同角度思考車輛的功能和情感屬性。Patel博士觀察到，“在產(chǎn)品開發(fā)的世界里，這種做法并不常見，人們通常只會(huì)根據(jù)功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。”

天納克的研究將在 2018 年秋天結(jié)束，所有研究成果均將用于天納克團(tuán)隊(duì)口中“創(chuàng)新之路”的規(guī)劃。

“這些‘創(chuàng)新之路’可以為我們帶來新的概念思想，這正是我們現(xiàn)在所處的階段，”Patal 博士指出，“在 3D 打印技術(shù)的幫助下，我們得以證明未來的車輛懸掛系統(tǒng)可能將與當(dāng)下設(shè)計(jì)產(chǎn)生巨大差異，從功能上講也將與當(dāng)下僅可在垂直方向減震的懸掛系統(tǒng)大有不同。”

這是否意味著目前無處不在的 MacPherson 支柱型懸掛系統(tǒng)將被淘汰？Patel 博士相信，是的，未來會(huì)有這么一天。

“舉個(gè)例子，生活在降雪帶的駕駛員希望車輛可以上升至足夠的高度，從而躍過比如車道盡頭的雪堆。這時(shí)，他們需要的可不是區(qū)區(qū)3 到 4 英寸，而是 18英寸的提升。只有這樣，這些駕駛員才能夠在天降大雪后仍然把車從自家院子里開出來。”Patel 博士表示，“我們一遍又一遍地傾聽客戶的意見。然后，我們會(huì)問自己這個(gè)問題：為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們需要做什么？我理解為什么有些人喜歡 SUV，因?yàn)?SUV 足夠高，但高度并不是所有客戶唯一想要的。”

Patel 博士表示，天納克的研究數(shù)據(jù)已經(jīng)確定了數(shù)量“驚人”創(chuàng)新途徑，并且已經(jīng)使高級工程團(tuán)隊(duì)重新思考有關(guān)懸掛系統(tǒng)的傳統(tǒng)范例。“這可以讓我們領(lǐng)先自動(dòng)駕駛趨勢一步，開始創(chuàng)造與當(dāng)下車輛屬性完全不符的設(shè)計(jì)。”Patel 博士指出，“我們正在從全新的角度尋找研發(fā)和市場機(jī)會(huì)，這與過去 25 年所看到的情況完全不同。”

未來的自動(dòng)駕駛汽車特點(diǎn)通常可以用“CASE”來概括，即網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（Connected）、自動(dòng)駕駛（Autonomous）、共享服務(wù)（Shared）和電動(dòng)推進(jìn)（Electric）。這意味著，車輛也將對懸掛系統(tǒng)和線控制動(dòng)與轉(zhuǎn)向產(chǎn)生新的需求。從定義上講，懸掛設(shè)計(jì)就必須改變。

“我們問自己，'我們該如何重塑產(chǎn)品'？你如何才能拋開所有與制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸掛相關(guān)的范例？”Patel博士表示說，“我們會(huì)開發(fā)一個(gè)包含所有功能的模塊，采用完全不同的設(shè)計(jì)，所以最終成果將與今天的產(chǎn)品看起來大不相同。”

天納克的創(chuàng)新之路研究大約收集了 60 個(gè)概念，Patel 博士的團(tuán)隊(duì)從中選擇了 5 個(gè)進(jìn)行研發(fā)，并對其中一部分進(jìn)行了 3D 打印。“當(dāng)我們開始構(gòu)建新概念時(shí)，我們通常會(huì)速戰(zhàn)速?zèng)Q，這些概念設(shè)計(jì)不必完美，僅僅出于驗(yàn)證目的，我們只需要知道這種概念可行即可。”

Patel 博士表示，他的團(tuán)隊(duì)很高興能夠成為第一批以科學(xué)方式介紹未來自動(dòng)駕駛汽車數(shù)據(jù)的人。

“我們將建造與當(dāng)下市場中完全不同的產(chǎn)品，”Patel 博士斷言，“并同時(shí)解決自動(dòng)駕駛系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。”