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汽車輕量化設(shè)計(jì)：我也是“低碳”經(jīng)濟(jì)
2010年06月03日12:01騰訊汽車賀球我要評(píng)論(3)
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“低碳”經(jīng)濟(jì)如今成為全球最熱話題，隨著上海世博會(huì)出行普通采用純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池等新能源汽車以及新能源汽車補(bǔ)貼政策的實(shí)施，汽車行業(yè)也燃起了一股“低碳”經(jīng)濟(jì)熱潮。不過(guò)大家關(guān)注汽車行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)候，往往首先想到的就是新能源汽車，事實(shí)上，只要有利于減少排放和污染的技術(shù)都可以稱之為低碳技術(shù)。今天我們就來(lái)講講汽車行業(yè)的另類“低碳”經(jīng)濟(jì)——全球汽車輕量化設(shè)計(jì)風(fēng)潮。
汽車輕量化是不折不扣的“低碳”經(jīng)濟(jì)
汽車輕量化，并非沒有技術(shù)含量的簡(jiǎn)單降低汽車重量，事實(shí)上諸如碳纖維代表
2、著當(dāng)今最先進(jìn)的汽車技術(shù)。汽車輕量化是在保證汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力利用率，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化對(duì)于節(jié)約能源、減少?gòu)U氣排放十分重要。權(quán)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(zhì)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(shí)由于慣性小，制動(dòng)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?？梢娖囕p量化的節(jié)能環(huán)保效益覺不亞于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)節(jié)油技術(shù)。
當(dāng)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(shí)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(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼等，主要用來(lái)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(dòng)機(jī)輕量化、底盤輕量化。其目的均是在保證性能的前提下通過(guò)使用更輕材料降低車重，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保功能。將車身輕量化運(yùn)用到極致的當(dāng)屬大量使用碳纖維的F1賽車，不過(guò)由于追求速度和激情，燃油消耗依然嚴(yán)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(dāng)然還有被中國(guó)人民逐漸淡忘的蓮花跑車。
奧
4、迪、捷豹、蓮花引領(lǐng)車身輕量化設(shè)計(jì)
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(duì)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(lǐng)域捷豹XJ和奧迪A8從來(lái)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(shù)，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(guó)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(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)剛性則提升25％，但車輛結(jié)構(gòu)因大量采用鋁合金材質(zhì)而節(jié)省6.5公斤。奧迪宣稱其新
5、A8的四驅(qū)版本的重量低于同級(jí)的奔馳S級(jí)和寶馬7系的后驅(qū)版，而比同樣是四驅(qū)的S級(jí)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(dòng)的效果。與此同時(shí)，這些鋁制零件還可以大規(guī)?；厥赵倮谩?
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(shù)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(jìn)航空制造技術(shù)的鉚接膠合鋁合金車身結(jié)構(gòu)在保持了超凡的剛度和安全性同時(shí)車身重量輕于其他競(jìng)爭(zhēng)車型。比如，同樣配備V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)車型，德國(guó)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(jìng)爭(zhēng)車型輕100kg以上。
蓮花跑車可謂當(dāng)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(lái)自Toyota（豐田）的1.8升機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dá)到超級(jí)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(tái)、后擾流尾翼等部位使用碳纖維材質(zhì)。同時(shí)也使用了鋁合金機(jī)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?jī)H有890kg。但是蓮花并沒有失去其操控穩(wěn)定性能，2010Exi
7、geCup260通過(guò)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(shí)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(zhuǎn)向能力獲得更進(jìn)一步的提升。
在國(guó)內(nèi)則不得不提及以車身輕量化技術(shù)著稱的馬自達(dá)6和睿翼，兩款轎車的安全和操控性能多不錯(cuò)，但由于采用了高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)，其車身重量相比同級(jí)別車型輕50-100公斤，從而帶來(lái)較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
寶馬、奧迪引領(lǐng)發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤輕量化
發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的輕量化，一般都是采用鋁合金或鎂鋁合金結(jié)構(gòu)代替笨重的鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)部件和普通鋼制懸架部件，從而實(shí)
8、行更強(qiáng)強(qiáng)度和更輕的質(zhì)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(yùn)用，有效的控制了二者的自重，從而幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)了降低12%單位油耗的既定目標(biāo)。
發(fā)動(dòng)機(jī)材質(zhì)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(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)較多，但缸體仍然是鑄鐵。全鋁合金的發(fā)動(dòng)機(jī)并不算多。如國(guó)內(nèi)新天籟搭載著名的VQ系列發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了缸體和缸蓋全鋁合金材質(zhì)，可稱為輕級(jí)別的輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。
寶馬經(jīng)典的直列6缸、V8發(fā)動(dòng)機(jī)都是輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)的杰出代表。寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化技術(shù)則可稱為高級(jí)別的輕量化技術(shù)，目前寶馬大部分車型上的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了其獨(dú)創(chuàng)的鎂鋁合金材料
9、技術(shù)，典型的并是其直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然裝載在其M3系列的V8發(fā)動(dòng)機(jī)，更是運(yùn)用了F1發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化技術(shù)，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(dòng)機(jī)的重量壓低至202千克，甚至比以前的直6發(fā)動(dòng)機(jī)還減輕了15公斤。
底盤輕量化主要是鋁合金材質(zhì)的控制臂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼材質(zhì)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(zhì)的雙控制臂結(jié)構(gòu)，重量比普通的鋼制車橋輕了約30%，既能保證強(qiáng)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(zhì)的鍛造鋁合金懸架而著稱，從奧迪TT、R8到A8幾乎進(jìn)口的奧迪車都采用輕質(zhì)鋁合金懸架。
編后語(yǔ)：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(dòng)機(jī)、傳統(tǒng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及油箱等每一個(gè)可能降低重量的部分。輕量化到底能帶來(lái)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(shè)計(jì)是不折不扣的“低碳”經(jīng)濟(jì)。
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