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不是偷工减料,现在的为何啥越造越轻?

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发布:liuxianglong 作者: AutoLab来源: 说客
PostTime:16-3-2017 20:09
作者:AutoLab 研究表明,车重每减轻10%,油耗可降低6%到8%。车身重量降低100千克,意味着百公里油耗减少0.3升,每公里二氧化碳排放也将相应减少7.5克到12.5克。

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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轻量化后,一切都变好了,甚至包括安全性。

研究表明,车重每减轻10%,油耗可降低6%到8%。车身重量降低100千克,意味着百公里油耗减少0.3升,每公里二氧化碳排放也将相应减少7.5克到12.5克。

但汽车工程师所遇到的困难远比想象的大得多,汽车的轻量化需要材料科学,结构力学等多学科的支撑,力求在减轻重量的同时,车身刚性和安全性能丝毫不受影响。

我们回到今天要谈的主角,凯迪拉克CT6。上周我参加了一场凯迪拉克在上海国际赛车场举办的科技活动(我们在赛道上真没有跑,只是做了一些科技体验)。凯迪拉克CT6投入了不少宣传,但在销量来看并不算是成功的产品,原因不外是品牌、宣传有没有效果和产品力的原因。

但抛开这一些影响,只看CT6在底盘结构和车身材料上,却是让人意外的先进。

我们一向认为美国人造车不太注重细节,技术不够先进、内饰不够精细之类,这里有大部分是事实,但也有个别是误解。有时候我们应该换一种思维看问题,例如在航空领域,没有人怀疑美国人老大的地位,这其中就与美国材料先进性有关。

回到造车本身,经常性地发现美国人会发挥他们在材料方面的优势,然后有一些看似简单,但却非常有效的设计去解决问题。例如轻量化的话题上,先不用谈什么福特GT、科尔维特之类的超跑,我们拿一辆与奥迪A6L、宝马5Li对标的凯迪拉克CT6来对比,也能发现不少有意思的事情。

CT6开发的理念有点像宝马,既要豪华但也要运动,它与宝马5系一样都是50:50的前后轴比重,同前是前置引擎后轮驱动的设计,操控的底子非常高。只是CT6的尺寸要比5系要大,容易让人忽略它的运动性。

同样的2.0T直列4缸、后轮驱动的宝马528Li对比凯迪拉克CT6 28T,尺寸方面528Li为5055x1860x1491mm,车重为1760kg;而CT6 28T为5179x1879x1500mm,显然要比宝马528Li要大上一圈,但车重反而只有1655kg!显然美国人在轻量化方面做得德国人还要到位。

四轮驱动的CT6 PHEV动力和电池组

其实现在各大豪华品牌都在大量使用铝合金材料造车,但它们的实现方式不同,大部分都是用钢材造好了白车身,然后在某些关键部位加入铝合金材料。例如悬挂用铝合金是最有价值的,可以降低簧下质量,让悬挂的反应更迅速。还有有引擎盖使用可以减轻车头重量,对行人保护也有利,车顶采用铝合金可以降低重心等。

但凯迪拉克CT6的做法不一样,它真的在生产白车身的时候就大块大块地使用铝合金,情况有点像奥迪TT那么大阵仗。

最传统是铝板冲压,质量轻盈的铝制冲压件,搭建结构要求不高的上车外覆盖件,大幅减轻了车身总重。这与上前提到别家品牌用在车顶和引擎盖的方式是一样的。除此之外还有高压铸铝的零部件,把多个零件整合在一个铝制部件内。重量轻巧,机械性能更好,在小批量的情况下成本更优。

CT6 PHEV和CT6仍然是钢结构为主体

还有一种是挤压铝:把铝材料做成一个封闭的截面(类似方形空间铝管),这种设计在力学力传递更为优异,加下铝本身在碰撞时变形,所以吸能效果更好。这东西我去奥迪R8工厂参观的时候见过,全铝的R8就用类似设计。

除此之外,钢材的作用必不可少,它比铝除了重量的缺点外,在强度方面优势很明显。CT6采用PHS高强度钢,用来完整保护乘员舱的安全。另外钢板冲压件放在底盘的最下面,因为钢材在NHV性能更优秀,用在对声响较为敏感的下车体覆盖件可以大幅降低了乘员舱的噪音。

这让我想起了一句话;“在正确的地方采用正确的材料”。什么叫“在正确的地方采用正确的材料”?我第一次听到这样观点的是奥迪,奥迪的工程师向我们举例:例如在某些地方,我们在更轻量化的铝合金和钢材,某些地方我们用了更薄的钢板。

是否一定要坚持全铝车身?每个品牌都有自己的理念,就连最早使用全铝车身的奥迪,当初一个劲在A8、A2、TT和R8上使用,但新一代TT也不再坚持全铝,而是钢铝混合结构。另一位用铝高手是捷豹路虎,可能它们建立了最大的铝工厂,能够大幅降低全铝车身的成本(而且它们的产量不如奥迪高),所以才坚持了全铝车身方向。

对于凯迪拉克CT6来说,这套车身结构基于钢铝混合,当然这当中铝合金的贡献是最大的,混合铝制合金材料车身占比超过57%,抗扭强度达到同级最好的36.6Knm/Deg。

其实不仅是铝合金,而是基于长久以来在航空航天领域复合材料学,结构力学,多种复合材料的链接,让最适合的材料以最恰当的形态出现在最需要的地方,才能让CT6轻量化的同时又保持车身高刚性和安全性。

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