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，而是人們一向認為車身堅實厚重的德系美系車。

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。他們的共同特點就是密度小、強度高。因此適合代替鑄鐵等傳統(tǒng)材料來實現(xiàn)輕量化技術(shù)。

鋁合金因具有密度小、強度高的特點和可循環(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)動機和鋁合金車身、

典型代表

德系

大眾的EA211發(fā)動機也采用全鋁缸體，與前一代EA111比較重量減輕22kg。這款發(fā)動機已經(jīng)廣泛運用在高爾夫、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，整車重量減輕了20kg，同時還增強了發(fā)動機的散熱效果，提高了發(fā)動機工作效率，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)過一系列改進之后，整車比現(xiàn)款車型減重高達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，其最大特點便是擁有高強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度，鎂的密度約為鋁的2/3，在實際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強、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，隨著以降低成本為目的的材料和工藝改進，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，而強度和硬度都是鋼材的兩倍。

不過雖然它很堅韌，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)其材料的特點必將車身設(shè)計成一體式整體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以營造極輕量的車身重量，但同時會有較大的發(fā)動機振蕩傳入車廂，且其材料價格昂貴，報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高強度碳纖維內(nèi)核，相比上一代車型最大減重達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度高，又實現(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)的高強度鋼板（包括高強度、超高強度和夾層減重鋼板），可以在不增加成本的前提下實現(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)。

除了改進鋼鐵材料輕量化外，福特獨創(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)動機對排氣歧管進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，用了新氣缸蓋設(shè)計，使之與尾氣排放歧管集成，采用一體化鑄鋁部件打造。無獨有偶，大眾EA211發(fā)動機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)動機減重6kg左右。

全新的纖維增強塑料（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)和材料進行優(yōu)化，開發(fā)出了新款的后排座椅系統(tǒng)，與使用先進輕質(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)方面的進步，實現(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)計具有低重量、低成本和可適配電動車的特點。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)濟性和操控性，當(dāng)然也是保證安全的前提下。現(xiàn)在，手機的時尚Icon無疑是Bigger than bigger，而汽車卻是Lighter than lighter。