技術(shù)指導(dǎo)

日本車車身輕，所以省油所以不安全，這是多少年來我們總能聽到的論調(diào)。但今天我們要說的真相恐怕要大大顛覆某些人的慣常認(rèn)知.在今天，在追求車身輕量化方面的代表高手并不是日系車，而是人們一向認(rèn)為車身堅(jiān)實(shí)厚重的德系美系車。

舉個簡單的例子，目前國內(nèi)市場上緊湊型車（A級）里最輕的并不是人們以往印象中所謂“鐵皮薄”的日系的軒逸（1245KG）、卡羅拉之流，而是背景為美系車的新科魯茲，重量僅有1195KG！采用雪佛蘭D2平臺的新科魯茲在輕量化方面給出了讓人震驚的成績——比上一代減重在10%以上（將近200KG）。

那么，既然大家都在拼命追求輕量化，那輕量化到底是怎么玩的呢？輕量化對車身的安全好還是不好？

汽車的輕量化，是指在保證汽車的強(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，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。因此標(biāo)準(zhǔn)在于是否能保證汽車的強(qiáng)度和安全性能。據(jù)Frost & Sullivan咨詢公司數(shù)據(jù)顯示，汽車的重量每減輕10%，便可節(jié)省5%~7%的燃油。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。而汽車工程師對于汽車輕量化的追求也到了無所不用其極的地步，通用汽車公司全球車身工程部執(zhí)行總監(jiān)Greg Warden就曾表示，就改善燃油經(jīng)濟(jì)性而言，每一克的重量減輕都至關(guān)重要。所以胖紙們，為了八月不再張惠妹以及保護(hù)我們的地球的偉大使命，趕緊減肥去吧！這才是輕量化最有效手段。

輕量化玩法之選擇材料很重要

新型材料主要指的是鋁、鎂、碳纖維等材料。他們的共同特點(diǎn)就是密度小、強(qiáng)度高。因此適合代替鑄鐵等傳統(tǒng)材料來實(shí)現(xiàn)輕量化技術(shù)。

鋁合金因具有密度小、強(qiáng)度高的特點(diǎn)和可循環(huán)再利用的特性而受到汽車工程師的親睞。車門、發(fā)動機(jī)罩及結(jié)構(gòu)鑄件采用鋁合金材料是最常規(guī)的做法，而目前比較流行的做法就是全鋁合金發(fā)動機(jī)和鋁合金車身、

典型代表

德系

大眾的EA211發(fā)動機(jī)也采用全鋁缸體，與前一代EA111比較重量減輕22kg。這款發(fā)動機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用在高爾夫、明銳、野帝、奧迪A3等1.4T車型或新晶銳、朗逸等1.6升自然吸氣車型上面。

國內(nèi)還未上市的全新一代奧迪Q7整備質(zhì)量相比于老款車型降低了363千克。整車的底盤采用高強(qiáng)度鋼和鋁構(gòu)成，車門、引擎蓋、翼子板等則采用了全鋁的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)奧迪公布的數(shù)據(jù)，使用全鋁車身ASF的R8比使用傳統(tǒng)一體式鋼制車架的車輛能減輕高達(dá)40%的車架重量，與此同時整體車架的剛度也有40%的增加。

美系

福特福克斯搭載的采用了全鋁合金的材質(zhì)的發(fā)動機(jī)，整車重量減輕了20kg，同時還增強(qiáng)了發(fā)動機(jī)的散熱效果，提高了發(fā)動機(jī)工作效率，而且壽命也更長。

福特新F150在懸架系統(tǒng)、車門、發(fā)動機(jī)艙蓋以及前后保險杠等部位都采用了鋁合金材質(zhì)，減重效果明顯；同時采用鋁合金材質(zhì)之后還提升了整體車身的剛度，提升了操控性，降低了油耗。根據(jù)福特官方的資料，在經(jīng)過一系列改進(jìn)之后，整車比現(xiàn)款車型減重高達(dá)318公斤，約等于5個張惠妹。

其他

使用全鋁制車身結(jié)構(gòu)的路虎攬勝車重比之前車型輕了整整420千克！

捷豹研發(fā)一種名為RC 5754的新型鋁合金復(fù)合材料，XE車型上將有超過75%為此種材料，其最大特點(diǎn)便是擁有高強(qiáng)度的剛性和較低的重量，這樣帶來的直接好處便是大大降低車型的油耗（XE2.0T車型百公里油耗僅為6.3L）。捷豹計(jì)劃將采用全鋁合金車身技術(shù)的車型則包括有轎車、旅行版車型以及SUV車型。

同鋁合金一樣，鎂合金有著更低的密度和更高的強(qiáng)度，鎂的密度約為鋁的2/3，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。

典型代表

通用汽車公司是首個將熱成型鎂金屬板材料應(yīng)用于量產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)部件的公司。公司預(yù)計(jì)，隨著以降低成本為目的的材料和工藝改進(jìn)，鎂金屬板的應(yīng)用將會逐步增加。

但要說逼格更高，還是目前已經(jīng)越來越多用于性能車上的碳纖維材料。碳纖維的密度要比鋼材低4倍左右，而強(qiáng)度和硬度都是鋼材的兩倍。

不過雖然它很堅(jiān)韌，但有受力向度的問題，即整體中的某些部位不太能受力，根據(jù)其材料的特點(diǎn)必將車身設(shè)計(jì)成一體式整體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以營造極輕量的車身重量，但同時會有較大的發(fā)動機(jī)振蕩傳入車廂，且其材料價格昂貴，報(bào)廢后碳纖維無法回收利用。

由于價格昂貴，目前碳纖維車身只用在高端車型上，但利好消息是寶馬與SGL集團(tuán)合作開發(fā)的碳纖維復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝將成本降低了一半，并且更易于大規(guī)模量產(chǎn)，大眾、奔馳、PSA等集團(tuán)也已經(jīng)加入碳纖維材料開發(fā)的陣營當(dāng)中。試想在不久的將來，搭載碳纖維車身的Polo GTI會吸引多少年輕人的目光。

典型代表

剛剛發(fā)布的全新寶馬7系通過使用基于BMWi碳纖維車身技術(shù)研發(fā)的CarbonCore高強(qiáng)度碳纖維內(nèi)核，相比上一代車型最大減重達(dá)130公斤。

寶馬i3采用全碳纖維車身，將車身質(zhì)量降低了300kg左右；前衛(wèi)炫酷的電動跑車i8也依靠碳纖維車身將車重控制在1.5噸以內(nèi)。

輕量化玩法之工藝技術(shù)革新突破：

鋼鐵工藝

從“鋼鐵俠”的風(fēng)靡也不難看出，鋼鐵作為結(jié)構(gòu)材料的重要性，但是如何使得鋼鐵材料既強(qiáng)度高，又實(shí)現(xiàn)輕量化呢？

20世紀(jì)90年代，世界范圍內(nèi)的35家主要鋼鐵企業(yè)合作完成了“超輕鋼質(zhì)汽車車身”（ULSAB－Ultra Light Steel Auto Body）課題。該課題的研究成果表明，車身鋼板的90%使用現(xiàn)已大量生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼板（包括高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度和夾層減重鋼板），可以在不增加成本的前提下實(shí)現(xiàn)車身降重25%（以4門轎車為參照），且靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高80%，靜態(tài)彎曲剛度提高52%，第一車身結(jié)構(gòu)模量提高58%，滿足全部碰撞法規(guī)要求。而激光拼焊毛坯（Tailored Blank）是新近開發(fā)并應(yīng)用的鋼板輕量化技術(shù)。其中，ULSAB車身有18個零件采用了此技術(shù)。

除了改進(jìn)鋼鐵材料輕量化外，福特獨(dú)創(chuàng)的MuCell蜂巢結(jié)構(gòu)微孔泡沫塑料工藝，在塑料成型過程中注入氣泡，形成微觀層面的多孔蜂巢結(jié)構(gòu)，一方面減輕了密度并降低了材料用量，另一方面保持了一定的強(qiáng)度，零部件的完整性未受到任何影響。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，同樣是汽車輕量化的有效措施。2012款雪佛蘭科邁羅配備的3.6升燃油直噴V6發(fā)動機(jī)對排氣歧管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，用了新氣缸蓋設(shè)計(jì)，使之與尾氣排放歧管集成，采用一體化鑄鋁部件打造。無獨(dú)有偶，大眾EA211發(fā)動機(jī)同樣將排氣歧管集成于缸體之中，取消了多個零部件，包括：一個帶有六個螺栓的鑄鐵排氣歧管，一個墊圈以及一個帶有三個螺栓的防熱罩。通過取消并替代原有的零部件，每臺發(fā)動機(jī)減重6kg左右。

全新的纖維增強(qiáng)塑料（FRP）圓簧則是奧迪對傳統(tǒng)鋼制彈簧對結(jié)構(gòu)和材料優(yōu)化后的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的鋼制彈簧相比，F(xiàn)RP彈簧所用的“導(dǎo)線”更厚，總體直徑更長，圈數(shù)更少。最重要的是，這種彈簧的重量減輕了40%以上。雖然彈簧的重量本身不是很大，但錙銖必較體現(xiàn)得是汽車工程師對于輕量化的極致追求。

減重的部件還包括座椅。江森自控對座椅的結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)出了新款的后排座椅系統(tǒng)，與使用先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合材料取代金屬材料的常見手段不同，江森自控依賴粘合技術(shù)方面的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)鋁材和鋼材混合使用；結(jié)合其他結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，成功地為后排座椅的椅背框架減重34%。

只要更輕，換換換—-全新的替代解決方案

新的替代解決方案則指的是開發(fā)全新的系統(tǒng)，來替代傳統(tǒng)的方案，比如全新的底盤，用防爆胎或者自助補(bǔ)胎工具代替?zhèn)涮サ鹊取?/span>

前任福特和克萊斯勒高管Chris P. Theodore聲稱其業(yè)已提出一項(xiàng)新的底盤解決方案，即新概念Uni-Chassis輕量化底盤。根據(jù)Theodore的自述來看，新設(shè)計(jì)具有低重量、低成本和可適配電動車的特點(diǎn)。具體情況還不得而知，但可以肯定的是，這也是汽車輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑之一。

備胎很可能成為歷史：隨著道路修得越來越好，且輪胎品質(zhì)的提升，遇到爆胎的可能性很低，很多人甚至不知道備胎在何處以及如何更換備胎，而且如果再高速上爆胎，更換備胎所需時間長，是一件相當(dāng)危險的事情。而采用防爆胎或者自助補(bǔ)胎工具替代備胎則是一個全新的替代解決方案。在國外，沃爾沃S60、V60、寶馬M3、保時捷911等，用的是補(bǔ)胎液工具組代替?zhèn)涮ァ６鴮汃R的多數(shù)車型，直接出廠就用防爆胎。采用這樣的替代方案可以降低整車質(zhì)量40kg左右，從而提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。

總結(jié)起來：就像電動車和車聯(lián)網(wǎng)一樣，輕量化可謂是汽車界最炙手可熱的關(guān)鍵詞之一，哪個車企不搗鼓這些東西都不好意思說自己是混汽車界的。各大車企都在車身減重方面的探索可謂無所不用其極，無論從新材料、新結(jié)構(gòu)還是新方案，都是每一克重量都在乎。歸根結(jié)底都是盡量減小整車質(zhì)量，從而提高燃油的經(jīng)濟(jì)性和操控性，當(dāng)然也是保證安全的前提下。現(xiàn)在，手機(jī)的時尚Icon無疑是Bigger than bigger，而汽車卻是Lighter than lighter。