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汽车品牌轻量化技术大势所趋

日期:2018-12-26(原创文章,禁止转载)

【编者按】随着排放规定的日益严苛以及燃油经济性的强制性需求所致,除了在动力方面下功夫以外,给车辆尽可能减重也成为车企一项大任务。这里所说的减重并非偷工减料,用专业一点的话术来说就是轻量化。

汽车的轻量化,就是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。汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升。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。

在汽车轻量化方面,总结来说现在通常有采用的就是替换更轻的材质,这种方法最简单而且最出效果,但更轻更坚固的材质会导致成本的上涨。所以车身结构以及零部件的优化,提升结构强度,减少材料的用量也算一种。

目前车企都在轻量化领域有着自己的研发和发展路径的选择,下面我就盘点一下在各领域最具代表性的几家车企代表。

奥迪算是最早提倡全铝车身概念,像旗舰产品奥迪A8,就是基于全铝结构打造的。不过,奥迪并没有坚持,新的奥迪A8明显变得更重了。奔驰的全铝车身设计与奥迪可谓是棋逢对手,国产的新一代奔驰E级,要比海外版重,因为奔驰E级将车门和引擎盖由铝材换成了钢材。特斯拉就不用说了,它是新人,目前也只是处于尝试全铝结构的阶段,但只有捷豹路虎旗下的车型一直在坚持这件事情。

以捷豹的全新一代XFL为例,它基于捷豹路虎最新模块化智能全铝车身结构研发的新车。捷豹XFL采用全铝车身结构之后的减重效果十分明显,1590KG的整备质量基本和更低一级的B级车相当。而竞争对手宝马5系 、奔驰E级以及奥迪A6L,车重都在1750-1760kG左右。毫无疑问,捷豹XFL要比这些车型轻了至少160KG。

全铝车身并不是简单的用铝材替代钢材,还涉及到车身强度和结构方面的重新设计以及考量。并且铝材并没法像石家庄哪家医院治癫痫病有效果钢材那样采用点焊工艺就能解决拼接问题,而需要铆接方式来代替点焊,并且配合胶合工艺,所以一个全铝车身的使用涉及的环节非常复杂,需要企业有大量的铝材应用经验,并将难治性癫痫病有哪些原因成本控制在合理范围,难度非常之高。

目前捷豹路虎旗下车型都不同程度的使用了大量的铝材,为了就是完善车辆的运动性能,为了做到更好的表现,在底盘的也采用了大量铝质部件,除了降低重量以外,还能提升整个底盘的响应和灵敏程度。

碳纤维增强复合材料英文全称是Carbon Fiber Reinforced Polymer,其密度通常在1.7g每立方厘米左右,远远低于制造业常用的钢材。在高达2200℃的环境下,CFPR依然能够保留室温强度,并且断裂韧性、抗疲劳性、抗蠕变性伸拉强度和弹性模量都高于一般的碳素材。在民用轿车之前,CFPR早四平市治疗癫痫病中医院已经被航空航天工业大量使用,从波音787客机到F-35隐形战斗机,碳纤维材料都是降低重量、减少热膨胀系数的法宝。

但成本是与制造难度是成为碳纤维被大量应用的阻碍。我们现在在汽车上看到的碳纤维大部分都是以内饰板、车顶、机盖等部件形式出现,并且采用这样设计的车大部分都是高性能车,售价不菲。而能够采用碳纤维座舱或者车身的基本都是顶级的超级跑车(比如迈凯轮旗下的跑车都是碳纤维座舱),民用级别也只有在宝马i系列上看到了。

现在我们能够在市场当中买到最便宜的碳纤维车身的车型只有宝马i3,它的最便宜的官方指导价格在42万元,曾经有终端优惠后在30万元以下,这对于一台拥有碳纤维车身的车来说,能将成本控制到这个水平非常厉害,可见宝马在碳纤维领域的造诣有多深厚。

不过宝马准备在全新一代i3身上放弃碳纤维,采用铝合金材质,造价成本高只是其中一个方面,最主要的问题是售后成本更高,修复只能采用更换这个方式。一旦车身结构出现损害,只能够更换整体碳纤维车身部件总成,费用太过惊人,购买i3的消费者通常是承受不起的。所以宝马在全新一代7系身上就采用了局部碳纤维的应用,将碳纤维特性所来带的优势用到刀刃上。

全新一代7系在钢板制成的封闭截面的内侧,插入了CFRP制作的芯材,提高刚性和强度,同时减轻了车体重量。全新一代7系整车重量较上一代车型减轻了130kg,车体骨架减轻约40kg,而且强化车身的抗扭刚性。

自福特汽车2008年在Mustang上采用基于大豆素材的座椅以来,10年光阴已然飞逝。福特方面表示,已经在至少1850万辆车上采用了这种生物石家庄癫痫医院哪家好材料。

2008年,油价暴涨的那一年,福特汽车开始用大豆提取物生产泡沫,主要用于汽车座垫、靠背和头枕。10年间,福特的研究人员研发了一系列基于生物材质的产品。比如用于隔热绝缘的材质有椰树纤维、增强树脂和斜纹粗棉布碎片,而制造车门框架和电池箱可以用洋麻,更加脑洞大开的材质也已被纳入研究范畴,这包括:收集到的二氧化碳;西红柿籽; 蒲公英;竹子;海藻;龙舌兰纤维!

像蒙迪欧的前后车门还运用了洋麻纤维增强的材料,相比传统材料可以使零件重量降低30%以上。除此之外,稻壳、椰子、棉花、大豆都能神奇的转化为制造汽车的原材料,生物材料的应用既能降低车辆制造成本,又符合时下对于环保的苛刻要求。

最后:从这3个车企的发展方向来看,碳纤维肯定是成为炙手可热的材料,旨在大幅减轻车身重量。然而,由于其价格较高,应用量并不大,碳纤维的出路可能就在那些售价超高的超级跑车上应用更为合适。相反,铝合金或许是个不错的出路,只要车企完善流水线以及工艺,能够有效将铝合金的成本压低到一定程度获得更好的轻量化表现。而福特采用的生物材料则是另辟蹊径的路线,不仅材料环保,而且有些材料还能有效减重,确实是个新路径,不过福特对于生物材料的宣传并不到位,也有可能目前国产的福特并没有采用相同的技术吧。未来还有那些出彩的轻量化技术,让我们拭目以待。

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