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汽車輕量化設計：我也是“低碳”經(jīng)濟
2010年06月03日12:01騰訊汽車賀球我要評論(3)
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“低碳”經(jīng)濟如今成為全球最熱話題，隨著上海世博會出行普通采用純電動、混合動力、燃料電池等新能源汽車以及新能源汽車補貼政策的實施，汽車行業(yè)也燃起了一股“低碳”經(jīng)濟熱潮。不過大家關注汽車行業(yè)低碳經(jīng)濟的時候，往往首先想到的就是新能源汽車，事實上，只要有利于減少排放和污染的技術都可以稱之為低碳技術。今天我們就來講講汽車行業(yè)的另類“低碳”經(jīng)濟——全球汽車輕量化設計風潮。
汽車輕量化是不折不扣的“低碳”經(jīng)濟
汽車輕量化，并非沒有技術含量的簡單降低汽車重量，事實上諸如碳纖維代表
2、著當今最先進的汽車技術。汽車輕量化是在保證汽車強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力利用率，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化對于節(jié)約能源、減少廢氣排放十分重要。權威研究顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在駕駛方面，汽車輕量化后其加速性能也將得到提高，而在碰撞時由于慣性小，制動距離也將減少。此外，車輛每減輕100公斤，二氧化碳排放可減少約5克/公里。可見汽車輕量化的節(jié)能環(huán)保效益覺不亞于汽車發(fā)動機技術節(jié)油技術。
當前，由于環(huán)保和節(jié)能
3、的需要，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展的潮流。實施汽車輕量化的主要材料有碳纖維、鋁合金、鎂合金、鈦合金、工程塑料、復合材料和高強度鋼等，主要用來改造和替代車身材料。汽車輕量化大致可以分為三類：車身輕量化、發(fā)動機輕量化、底盤輕量化。其目的均是在保證性能的前提下通過使用更輕材料降低車重，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保功能。將車身輕量化運用到極致的當屬大量使用碳纖維的F1賽車，不過由于追求速度和激情，燃油消耗依然嚴重再次不做介紹，但可以肯定的是如果F1賽車不采取輕量化車身，其燃油消耗將更為驚人。
全球最為著名的民用車身輕量化的車型主要有捷豹XJ及XJL和奧迪A8及A8L當然還有被中國人民逐漸淡忘的蓮花跑車。
奧
4、迪、捷豹、蓮花引領車身輕量化設計
鋁制車身與鋼板車身相比重量大約可減輕40%，可明顯降低能耗，碳纖維的效果則更為突出。而且輕量化車身的回收利用率也較高。因此車身的輕量化對提高能源利用率和環(huán)保具有重大意義。
捷豹XJ采用了鋁制車身
在豪華車領域捷豹XJ和奧迪A8從來都是車身輕量化的踐行者，奧迪A8首創(chuàng)了ASF鋁合金空間桁架車身輕量化技術，因成為世界上首輛全鋁合金車身的產(chǎn)量型轎車，奧迪A8一戰(zhàn)成名。以國際上最新一代的奧迪A8為例，其采用ASF（AudiSpaceFrame）鋁合金空間桁架車身結構，其整體結構剛性則提升25％，但車輛結構因大量采用鋁合金材質而節(jié)省6.5公斤。奧迪宣稱其新
5、A8的四驅版本的重量低于同級的奔馳S級和寶馬7系的后驅版，而比同樣是四驅的S級或者7系至少要輕上100-200公斤。ASF組件大多以鋁制成，不僅幫助奧迪減輕車身重量，也保證了良好的吸能和制動的效果。與此同時，這些鋁制零件還可以大規(guī)模回收再利用。
捷豹XJ首創(chuàng)的鉚釘固定全鋁合金承載式車身輕量化技術同樣是其在豪華車中留有一席之地。以全新捷豹XJ為例采用先進航空制造技術的鉚接膠合鋁合金車身結構在保持了超凡的剛度和安全性同時車身重量輕于其他競爭車型。比如，同樣配備V型8缸發(fā)動機的競爭車型，德國戴姆勒公司的5.5L排量“梅賽德斯·奔馳S550”重1950kg，寶馬公司的4.4L排量“750i”重2
6、040kg。而新款XJ為1850kg，比競爭車型輕100kg以上。
蓮花跑車可謂當今汽車輕量化的最為杰出的代表，以蓮花2010ExigeCup260為例，該車采用來自Toyota（豐田）的1.8升機械增壓發(fā)動機，最大馬力260馬力，搭配6速手排變速箱，其百公里加速卻只需4.1秒達到超級跑車的性能。其秘密就在于車身的輕量化。蓮花2010ExigeCup260在頂、尾門、中控臺、后擾流尾翼等部位使用碳纖維材質。同時也使用了鋁合金機械增壓管路、輕量化鍛造鋁圏、輕量化飛輪和輕量化電池等輕量化材料，這讓2010ExigeCup260的重量僅有890kg。但是蓮花并沒有失去其操控穩(wěn)定性能，2010Exi
7、geCup260通過將后底盤剛性增加了30％，前308mm后282mm的大剎車碟盤，比2009ExigeCup260的尾翼寛181mm高46mm，在160km/h時可提供42kg下壓力的大型擾流尾翼，讓Exige車型原本已經(jīng)非常出色的操控和轉向能力獲得更進一步的提升。
在國內(nèi)則不得不提及以車身輕量化技術著稱的馬自達6和睿翼，兩款轎車的安全和操控性能多不錯，但由于采用了高強度鋼結構，其車身重量相比同級別車型輕50-100公斤，從而帶來較好的燃油經(jīng)濟性。
寶馬、奧迪引領發(fā)動機和底盤輕量化
發(fā)動機和底盤的輕量化，一般都是采用鋁合金或鎂鋁合金結構代替笨重的鑄鐵發(fā)動機部件和普通鋼制懸架部件，從而實
8、行更強強度和更輕的質量。以這一代寶馬530的前懸掛和直列6缸引擎為例，鋁合金材料的大量運用，有效的控制了二者的自重，從而幫助設計師實現(xiàn)了降低12%單位油耗的既定目標。
發(fā)動機材質通常采用三種方式：缸體缸蓋全鑄鐵、缸體鑄鐵缸蓋鋁合金以及缸體缸蓋全鋁合金。目前缸蓋采用鋁合金的發(fā)動機動機較多，但缸體仍然是鑄鐵。全鋁合金的發(fā)動機并不算多。如國內(nèi)新天籟搭載著名的VQ系列發(fā)動機就采用了缸體和缸蓋全鋁合金材質，可稱為輕級別的輕量化發(fā)動機技術。
寶馬經(jīng)典的直列6缸、V8發(fā)動機都是輕量化發(fā)動機的杰出代表。寶馬發(fā)動機輕量化技術則可稱為高級別的輕量化技術，目前寶馬大部分車型上的發(fā)動機都采用了其獨創(chuàng)的鎂鋁合金材料
9、技術，典型的并是其直列六缸發(fā)動機。當然裝載在其M3系列的V8發(fā)動機，更是運用了F1發(fā)動機的輕量化技術，由硅鋁合金壓鑄而成的曲軸，及硅晶體制的汽缸襯墊等輕量化零件，將發(fā)動機的重量壓低至202千克，甚至比以前的直6發(fā)動機還減輕了15公斤。
底盤輕量化主要是鋁合金材質的控制臂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼材質控制臂。以全新寶馬Z4跑車為例，其前懸掛采用的鋁合金材質的雙控制臂結構，重量比普通的鋼制車橋輕了約30%，既能保證強度，又能提升車輪回彈速度。奧迪汽車底盤的輕量化則以采用輕質的鍛造鋁合金懸架而著稱，從奧迪TT、R8到A8幾乎進口的奧迪車都采用輕質鋁合金懸架。
編后語：輕量化不僅意味著車架和鋼板重量的減輕，也包括了發(fā)動機、傳統(tǒng)系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)以及油箱等每一個可能降低重量的部分。輕量化到底能帶來多大效果，根據(jù)奧迪方面的研究，現(xiàn)在，一輛采用輕量化科技的奧迪A5，比普通A5可減輕重量350公斤，意味著每百公里可以降低油耗約1升。足見汽車輕量化設計是不折不扣的“低碳”經(jīng)濟。
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