好文: 什么是吸音材料
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好文: 什么是吸音材料
06-01

一款车长宽高多少,轴距多少,排量多少,马力扭矩多少,这是很多车主如数家珍的车辆信息。那么再多问一个问题,你知道你的车有多重吗?

有必要解释一下,汽车的体重指什么,一般业界会使用一个叫做整备质量的词,它的意义是指汽车在不载人不载货,带有随车工具,油水加满(燃油加至90%)时的空车质量,类比到人,就是不穿衣服但是吃饱了血液正常时进行的称重,俗称净重。

明星小钢炮的体重史,高尔夫自1974年第一代面世以来,一直被冠以神车的称号,自然免不了要被拿出来八卦一下。虽然每一代的体型都比上一代更丰满,但是它的体重也是在逐渐失控的吗?

老K截取了每一代低配车型的整备质量数据,可以清晰看到高尔夫的体重变化。经历了MK1至MK3的破吨的过程,到MK5时期过量设计下最臃肿的身体,在MK6上实现了第一次减肥以后,于MK7上借助MQB的优势再次实现相当程度的减重。

但是明明以前的车就很轻呀!直接做出以前的车型不就行了嘛!又不是没瘦过。但汽车的重量就没法是这个路数了,首先我们要想一个问题:汽车增重多了些什么东西?

首先,是和汽车安全相关的配件,安全带、气囊、ABS和ESP配件、高强度车身、发动机下沉机构,都是随着厂商的技术进步和法规的要求,一样样多起来的,这些东西都是有重量的。

其二,人们追求汽车的舒适性,更长的轴距、更豪华的内饰、可调空气悬架、电加热座椅、隔音材料,这些都需要更大的尺寸和重量去实现。

其三,越来越多的电子设备被搬到了车上,车载多媒体、音响、导航、空气净化器,满足我们这些事儿多的人类,汽车们也是蛮拼的。多了这些设备,汽车线束也得多个好几十米,线束可都是铜做的呀!

其四,以上东西都加完了,这小马再也拉不动大车了,就需要换大马了。这发动机缸体一旦加大,相应的水箱、油箱、进气、排气、水泵、油泵,都会加大,汽车就是这样一口一口吃成了胖子,车身架子也一点点被撑大了。

那么接下来问题来了,车把自己一顿顿地吃得那么胖,为啥近些年开始考虑减肥的事情了呢?那些加上去的配置,消费者是不会同意你减下来的,变瘦会不会很困难呢?而且,变瘦又是为了图个啥呢?

为啥?看几张图你们就懂了。

这是欧洲排放标准,从欧I到欧VI,排放限值从红色的区域被压缩到了蓝色的一小块,美国的排放标准则更加的严格,硬是把大众逼出了作弊的智慧。去年被曝光以后,大众还必须得拿出一副认错的态度,你们说,这不是大爷是什么?

油耗和排放的法规是汽车轻量化最大的驱动力,表达的实在是太过委婉了。更加直接的说法应该是,油耗和排放对于汽车厂商来说,就是他大爷!是他大爷!他大爷!大爷!爷!

那么问题来了,整车重量对油耗到底会有多大的影响呢

目前可以查到的数据有两种表达:

若整车重量降低1%,油耗可降低0.7%;

若整备质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6升。

第一种基于比例关系,第二种基于实际数值,但对大家来说都不够直观,那我们就来计算个数吧!

我们根据这个数据做一个推算,假设一台汽车轻量化以后减重了100kg,百公里油耗下降0.5L,在它20万公里的使用寿命中,汽油的平均价格如果为6元每升。那么,这个100kg的轻量化可以在整个车的使用周期里为车主节省6000元的燃油开支。

这个费用可观吗?可观!这都直接抵掉购置税了。可又并不可观!消费者更看重在买车的时候多优惠几千,而不是去计算每年能省的几百块钱。这么看来,轻量化简直是个深藏功与名的良心工程!

假如能做到每台车100kg的轻量化,那么中国对石油进口的依赖性可以大大地得到缓解。那么就不难怪了,汽车轻量化的意义关乎到了国家的能源安全战略,政府不惜被汽车工程师们骂得狗血淋头,也要拿着油耗和排放的法规出面来强装大爷。

对于一台汽车,过多的重量会带来很多负面的影响,油耗高、操控差、加速慢、制动弱,和肥胖带给人的感受一样,吃的多,但手脚却不灵光,一旦运动起来,那真叫一个力不从心呐!

操控性、加速性和制动性对于汽车的安全来说,都是至关重要的性能,在突发情况下,它们能帮助驾驶者控制住车身姿态,躲避危险物,以及及时地刹停。

在大车参与的交通事故中,并不一定是大车司机没反应过来,而是只要危机发现的稍迟一点,刹不住的车速和笨重的身躯就会让局面变成无力回天。毕竟,它们是一种急刹等于自杀的存在。

假设您驾驶了一台奥迪的A1。这款车的整备质量为1220kg,动力为1.4TFSI的发动机125马力(92千瓦),一个70kg的人驾驶的时候,总质量为1290kg。那你的每一吨质量可以分到71.3千瓦的功率,这帮助这台车实现了8.9秒的百公里加速。这车100-0km/h的制动距离为37.0米

然后,我们对这车进行改装,拆除了一些诸如真皮座椅这样的华而不实的东西,愣是给它减重了100kg,相当于让一个大人加一个小孩的重量,而动力方面则纹丝不动,还是125马力(92千瓦)。那么这车的总质量就下降到1190kg,每一吨质量就分到了77.3千瓦的功率,比原来提升了8.4%。而百公里加速的时间,也将从原来的8.9秒提升到8.3秒,向性能钢炮8.0秒的门槛又跨近了一步。

然后我们再极端一点,动力还是不变,但是这次丧心病狂地在原车基础上减下来300kg(拆掉座椅、内饰板、音响、空调、备胎,油箱轻载,放空玻璃水,改装轻质轮毂、制动卡钳,换装复合材料车门、引擎盖),那么总质量可以被压缩到990kg。这时候,这台小车每吨的动力是92.9千瓦,比原车高了30%,它的百公里加速将被提升到7.2秒的水平,而制动距离也会下降到36.0米附近,这基本是一台性能钢炮的数据了。

关注超跑可能会发现一个有趣的规律,一款超跑的产品后期总是会推出一些轻量化

版。这些轻量化版不光价格更贵,有时候还会搞个减配,不装音响都算是好的了,甚至有些还会不装空调就卖,难不成多花的钱拿来付拆音响的工时费了?

就拿雷克萨斯的LFA来说,LFA于2010年上市发售,起售价为37.5万美元,其整备质量为1614kg,动力为一台4.8升560马力(412千瓦)的V10发动机。

而次年推出的Lexus LFA Nürburgring Package(纽北版),起售价为44.5万美元,其整备质量下降到1480kg,发动机经过进一步设计和调教,提升到571马力(420千瓦)。动力提升了2.0%,重量却下降8.3%,动力和重量上的权衡取舍,一目了然。

对于量产车,轻量化是有一个前提条件的,那就是要建立在汽车整体品质、性能、造价不变或者更优的基础上。也就是说,虽然减配可以减轻车重提升性能,但真正的轻量化不是减配,而是在原来的性能目标基础上进行优化,通过从材料、工艺、结构上面的重新设计,实现更加轻盈的整车重量。

好的材料会更轻更强,铁的换铝的,铝的换碳纤维的,基本按照这个套路进行升级。但请大家记住一点,汽车不是航天飞机,它们被造出来是要卖钱盈利的,成本永远是量产车绕不开的生产要素,好材料不是想用就能用的,都是要花银子的!

近些年,高强度钢在汽车制造领域中的大规模地使用就是一个成功的案列。汽车工程师针对车身结构不同部位的受力条件和安全要求的不同,对钢材进行差异化的选择。该结实的地方用高强度的钢材,如A柱、B柱和纵梁等位置,它们的强度贡献了事故中乘员舱的抗溃缩的能力,而其他地方可以选用成本较低的钢材起到基本的结构功能。

对不同的钢材进行精细化的使用,可以让白车身的重量下降25%左右,同时还能让车身的刚度和强度都有不少程度的提升。而白车身一般会占到整备质量的四分之一,按照1.6吨的车算就是100kg的轻量化潜力。

好的工艺可以让材料更加节省,同时也让加工变得更加简单便捷。就拿激光焊接对比点焊来说,最直接的贡献就是少掉了两道翻边,不仅减轻了重量,还能做到外形上的美观。

锻造轮毂和铸造轮毂也是两种工艺,玩改装的朋友都知道锻造轮毂会更好,因为锻造轮毂的金属铝是在高压条件下成型的,材料更加致密,轮毂的辐条可以加工的更细,轮毂的重量自然就可以做的更轻。

所谓更轻的结构,其实就是把不需要的材料从结构上拿掉,重要位置上材料的使用得恰到好处,这和使用不同强度的钢材有着异曲同工之妙,只是需要选择和设计的内容会更多更复杂。上面是一个钢管车架的受力模拟,可以看到车架会显示出不同的应力大小。工程师根据受力的状况来判断改进的方向,红色的地方应力较大,可以适当增加管径或者厚度来缓解,而蓝色部分较小,可以选择更细或者更薄的管子来替代。

材料、工艺和结构在汽车上发挥的作用一直都是相辅相成地来实现的,换了新的材料就需要用新的工艺,或者新的工艺可以实现更复杂的结构,然后新的结构又需要更强的材料。它们之间不光时刻紧密配合,还相互促进推动发展。

车越重越安全。但是事实是这样的吗?

汽车安全分为被动安全和主动安全,在双车事故中,碰撞已经发生了,考验的就是各自车辆的被动安全性能。那么,重的车,车身结构就很有可能更好,安全配置也会更全面,这自然是可以更大程度地保护乘员人身安全的。

但是,车的主动安全呢?一台轻盈的车,在意外状况下,更有能力借助汽车的制动系统和其他主动安全系统,避免意外的发生,而这些情况,是不计入双车事故样本的。所以,上面得到的结论仅适用于双车事故的考量中,只占交通伤亡的很小部分。

而且,车辆保护驾乘人员的安全之外,行人保护也是非常重要的,重的车辆对行人和非机动车的威胁更大。所以,重的车更安全是对汽车安全性非常片面的理解。

降低平均车重能减少道路交通的净伤亡,体现在以下三点

1.轻量化的车整体动能小,有利于单车事故安全、他车安全和车外人员安全。

2.多数高速碰撞事故是单车事故,城市道路车对车碰撞以中、低速为主。

3.重量大的汽车在保护自身乘员上有优势,但使整体道路伤亡净增加。

再回过头来看车重更安全吗?这个问题,我们可不可以改变一个问法呢?假如问题是两辆相同的车,其中一辆后备箱放置了100kg的铁块,那么两车的安全性能谁更好呢?轻量化的本质就是减掉了车上白白放着但不起功能作用的重量

如果非常在乎自身的交通安全,欢迎大家去购买坦克,如果希望你的家人朋友们尽可能不会遭受到交通意外所带来的不幸,那么请不要再让车重=安全的观念无意识地成为杀手了。

但对于轻量化的需求,并不是汽车这类大宗工业产品的专属,现代社会对于产品更加苛刻的性能要求下,几乎所有领域都有轻量化的身影。大到桥梁楼房,小到剪刀图钉,轻量化早已渗透到了所有触手可及的事物当中,简单给大家举一些案列

自行车使人类的出行效率碾压其他所有生物物种,如果想要继续提高效率,轻量化是不二之选。德国人创造了最轻自行车的世界纪录,为2.7kg。

使用NIKE FLYKNIT技术的跑鞋单只仅重159克,给人一种赤脚跑步的错觉。

其实,轻量化并不是工业时代的产物,大自然早就把轻量化的技艺练得炉火纯青了,昆虫的翅膀就是自然界的轻量化结晶。

竹子的空心节状结构也是大自然对结构轻量化最透彻的理解。

至于轻量化技术在一款车上应用多少,最大的障碍还是在于成本,在量产车上,一切抛开成本谈产品技术都是无意义的。尤其对于自主品牌,品牌的溢价能力长期困扰着他们,只有不断地做出优秀的产品,才能提高品牌的溢价能力,进而促使更多先进的技术投放,产品和品牌之间才能相互促进。当下,即便掌握了轻量化的技术,自主品牌也不会冒然用到产品上去,且不说成本会失控,万一被消费者理解成偷工减料那就更是冤枉大了。

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