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车身轻量化的代表高手阻止是日系车啦,德系美系车一样可以做到

作者:广州赛驱 来源:自创+网络 时间:2015-07-31 10:03:35 浏览次数:

车身轻量化的代表高手阻止是日系车啦,德系美系车一样可以做到。

日本车车身轻,所以省油所以不安全,这是多少年来我们总能听到的论调。但今天我们要说的真相恐怕要大大颠覆某些人的惯常认知.在今天,在追求车身轻量化方面的代表高手并不是日系车,而是人们一向认为车身坚实厚重的德系美系车。

举个简单的例子,目前国内市场上紧凑型车(A级)里最轻的并不是人们以往印象中所谓“铁皮薄”的日系的轩逸(1245KG)、卡罗拉之流,而是背景为美系车的新科鲁兹,重量仅有1195KG!采用雪佛兰D2平台的新科鲁兹在轻量化方面给出了让人震惊的成绩——比上一代减重在10%以上(将近200KG)。

那么,既然大家都在拼命追求轻量化,那轻量化到底是怎么玩的呢?轻量化对车身的安全好还是不好?

汽车的轻量化,是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。因此标准在于是否能保证汽车的强度和安全性能。据Frost & Sullivan咨询公司数据显示,汽车的重量每减轻10%,便可节省5%~7%的燃油。由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。而汽车工程师对于汽车轻量化的追求也到了无所不用其极的地步,通用汽车公司全球车身工程部执行总监Greg Warden就曾表示,就改善燃油经济性而言,每一克的重量减轻都至关重要。所以胖纸们,为了八月不再张惠妹以及保护我们的地球的伟大使命,赶紧减肥去吧!这才是轻量化最有效手段。

轻量化玩法之选择材料很重要

日系车“轻飘飘”?德系、美系有更轻的!

新型材料主要指的是铝、镁、碳纤维等材料。他们的共同特点就是密度小、强度高。因此适合代替铸铁等传统材料来实现轻量化技术。

铝合金因具有密度小、强度高的特点和可循环再利用的特性而受到汽车工程师的亲睐。车门、发动机罩及结构铸件采用铝合金材料是最常规的做法,而目前比较流行的做法就是全铝合金发动机和铝合金车身、

典型代表

德系

大众的EA211发动机也采用全铝缸体,与前一代EA111比较重量减轻22kg。这款发动机已经广泛运用在高尔夫、明锐、野帝、奥迪A3等1.4T车型或新晶锐、朗逸等1.6升自然吸气车型上面。

国内还未上市的全新一代奥迪Q7整备质量相比于老款车型降低了363千克。整车的底盘采用高强度钢和铝构成,车门、引擎盖、翼子板等则采用了全铝的结构。

根据奥迪公布的数据,使用全铝车身ASF的R8比使用传统一体式钢制车架的车辆能减轻高达40%的车架重量,与此同时整体车架的刚度也有40%的增加。

美系

福特福克斯搭载的采用了全铝合金的材质的发动机,整车重量减轻了20kg,同时还增强了发动机的散热效果,提高了发动机工作效率,而且寿命也更长。

福特新F150在悬架系统、车门、发动机舱盖以及前后保险杠等部位都采用了铝合金材质,减重效果明显;同时采用铝合金材质之后还提升了整体车身的刚度,提升了操控性,降低了油耗。根据福特官方的资料,在经过一系列改进之后,整车比现款车型减重高达318公斤,约等于5个张惠妹。

其他

使用全铝制车身结构的路虎揽胜车重比之前车型轻了整整420千克!

捷豹研发一种名为RC 5754的新型铝合金复合材料,XE车型上将有超过75%为此种材料,其最大特点便是拥有高强度的刚性和较低的重量,这样带来的直接好处便是大大降低车型的油耗(XE2.0T车型百公里油耗仅为6.3L)。捷豹计划将采用全铝合金车身技术的车型则包括有轿车、旅行版车型以及SUV车型。

日系车“轻飘飘”?德系、美系有更轻的!

同铝合金一样,镁合金有着更低的密度和更高的强度,镁的密度约为铝的2/3,在实际应用的金属中是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好,很适合制造汽车零件。

典型代表

通用汽车公司是首个将热成型镁金属板材料应用于量产汽车结构部件的公司。公司预计,随着以降低成本为目的的材料和工艺改进,镁金属板的应用将会逐步增加。

但要说逼格更高,还是目前已经越来越多用于性能车上的碳纤维材料。碳纤维的密度要比钢材低4倍左右,而强度和硬度都是钢材的两倍。

不过虽然它很坚韧,但有受力向度的问题,即整体中的某些部位不太能受力,根据其材料的特点必将车身设计成一体式整体结构,这种结构设计可以营造极轻量的车身重量,但同时会有较大的发动机振荡传入车厢,且其材料价格昂贵,报废后碳纤维无法回收利用。

由于价格昂贵,目前碳纤维车身只用在高端车型上,但利好消息是宝马与SGL集团合作开发的碳纤维复合材料及其生产工艺将成本降低了一半,并且更易于大规模量产,大众、奔驰、PSA等集团也已经加入碳纤维材料开发的阵营当中。试想在不久的将来,搭载碳纤维车身的Polo GTI会吸引多少年轻人的目光。

典型代表

刚刚发布的全新宝马7系通过使用基于BMWi碳纤维车身技术研发的CarbonCore高强度碳纤维内核,相比上一代车型最大减重达130公斤。

宝马i3采用全碳纤维车身,将车身质量降低了300kg左右;前卫炫酷的电动跑车i8也依靠碳纤维车身将车重控制在1.5吨以内。

刹车改装

轻量化玩法之工艺技术革新突破:

钢铁工艺

从“钢铁侠”的风靡也不难看出,钢铁作为结构材料的重要性,但是如何使得钢铁材料既强度高,又实现轻量化呢?

20世纪90年代,世界范围内的35家主要钢铁企业合作完成了“超轻钢质汽车车身”(ULSAB-Ultra Light Steel Auto Body)课题。该课题的研究成果表明,车身钢板的90%使用现已大量生产的高强度钢板(包括高强度、超高强度和夹层减重钢板),可以在不增加成本的前提下实现车身降重25%(以4门轿车为参照),且静态扭转刚度提高80%,静态弯曲刚度提高52%,第一车身结构模量提高58%,满足全部碰撞法规要求。而激光拼焊毛坯(Tailored Blank)是新近开发并应用的钢板轻量化技术。其中,ULSAB车身有18个零件采用了此技术。

日系车“轻飘飘”?德系、美系有更轻的!

除了改进钢铁材料轻量化外,福特独创的MuCell蜂巢结构微孔泡沫塑料工艺,在塑料成型过程中注入气泡,形成微观层面的多孔蜂巢结构,一方面减轻了密度并降低了材料用量,另一方面保持了一定的强度,零部件的完整性未受到任何影响。

结构优化

日系车“轻飘飘”?德系、美系有更轻的!

结构的优化,同样是汽车轻量化的有效措施。2012款雪佛兰科迈罗配备的3.6升燃油直喷V6发动机对排气歧管进行了结构优化,用了新气缸盖设计,使之与尾气排放歧管集成,采用一体化铸铝部件打造。无独有偶,大众EA211发动机同样将排气歧管集成于缸体之中,取消了多个零部件,包括:一个带有六个螺栓的铸铁排气歧管,一个垫圈以及一个带有三个螺栓的防热罩。通过取消并替代原有的零部件,每台发动机减重6kg左右。

全新的纤维增强塑料(FRP)圆簧则是奥迪对传统钢制弹簧对结构和材料优化后的产物,与传统的钢制弹簧相比,FRP弹簧所用的“导线”更厚,总体直径更长,圈数更少。最重要的是,这种弹簧的重量减轻了40%以上。虽然弹簧的重量本身不是很大,但锱铢必较体现得是汽车工程师对于轻量化的极致追求。

减重的部件还包括座椅。江森自控对座椅的结构和材料进行优化,开发出了新款的后排座椅系统,与使用先进轻质复合材料取代金属材料的常见手段不同,江森自控依赖粘合技术方面的进步,实现铝材和钢材混合使用;结合其他结构优化措施,成功地为后排座椅的椅背框架减重34%。

只要更轻,换换换—-全新的替代解决方案

新的替代解决方案则指的是开发全新的系统,来替代传统的方案,比如全新的底盘,用防爆胎或者自助补胎工具代替备胎等等。

前任福特和克莱斯勒高管Chris P. Theodore声称其业已提出一项新的底盘解决方案,即新概念Uni-Chassis轻量化底盘。根据Theodore的自述来看,新设计具有低重量、低成本和可适配电动车的特点。具体情况还不得而知,但可以肯定的是,这也是汽车轻量化的实现途径之一。

备胎很可能成为历史:随着道路修得越来越好,且轮胎品质的提升,遇到爆胎的可能性很低,很多人甚至不知道备胎在何处以及如何更换备胎,而且如果再高速上爆胎,更换备胎所需时间长,是一件相当危险的事情。而采用防爆胎或者自助补胎工具替代备胎则是一个全新的替代解决方案。在国外,沃尔沃S60、V60、宝马M3、保时捷911等,用的是补胎液工具组代替备胎。而宝马的多数车型,直接出厂就用防爆胎。采用这样的替代方案可以降低整车质量40kg左右,从而提高车辆的燃油经济性。

总结起来:就像电动车和车联网一样,轻量化可谓是汽车界最炙手可热的关键词之一,哪个车企不捣鼓这些东西都不好意思说自己是混汽车界的。各大车企都在车身减重方面的探索可谓无所不用其极,无论从新材料、新结构还是新方案,都是每一克重量都在乎。归根结底都是尽量减小整车质量,从而提高燃油的经济性和操控性,当然也是保证安全的前提下。现在,手机的时尚Icon无疑是Bigger than bigger,而汽车却是Lighter than lighter。


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