评价汽车轻量化表现你还在看铝使用率吗?赶紧拿起这两个公式

2019年9月24日10:23:37 评论 52

最近收到了一个很有意思的问题,抛出来和大家分享一下:“我觉得轻量化就是厂家为掩护自己偷工减料使的把戏,还说什么能够降低油耗,一碰就碎不说油耗似乎也没太大改善,简直是可笑。”

遇到这样的提问心情确实很复杂,虽然言语过重不过话粗理不粗,因为确实有部分厂家采用了类似的套数扰乱了行业秩序。

不过我们也不能一棒子打死大家的努力,不可否认确实有不少厂家在轻量化的投入和表现上值得称道,所以我们有必要分清什么才是优秀的轻量化设计,而今天我要干的就是这个——教会大家如何用较简单的方式识别它们。

| 轻量化除了节能降耗还能干嘛?

我们再来理理思路,轻量化的目的到底是什么呢?

从字面理解,轻量化最直接的目的就是减轻车重,降低燃油消耗负担。汽车重量每降低100公斤,每百公里油耗可以降低0.7升,而且汽车自重每降低10%,汽车燃油效率可以提高5.5%,这也有利于环保排放控制。

另外,轻盈的车身能使发动机输出的动力能更多的转换为实际的车速,极限速度能够被推得更高,1962年莲花25赛车首次将用铆钉加固的轻金属壳体替代传统的管状框架,次年吉米-克拉克就借着莲花25赢得了F1七个分站赛并最终获了年度总冠军。

所以既然走了轻量化路线,至少以上两点得有所提升才行。但凡事有利必有弊,那轻量化对哪些方面会产生不利影响呢?

由于要给车身减重,本应该较厚重的部位可能会被削弱,那很有可能会导致车身结构强度下降,汽车行驶起来可能会觉得车架很散,所以它会对安全性、舒适性和操控性产生影响。

安全性问题一目了然,现在也有各种严格的碰撞测试进行可量化的评价,本篇就不再累述了,我们来讲讲它对舒适性和操控性产生的影响。

在汽车中有一个十分重要的指标,我们称它为扭矩刚度水平,它是衡量汽车在运动过程中受到各种外力作用下,能够产生稳定形变的能力,刚度与模态息息相关也就是说它对NVH会产生影响。

因此提高刚度能够提升行车的舒适性,至于对操控性的影响就简单了,我们正是通过微调侧倾刚度的分配来改变车辆操控性的,车身和底盘道理类似,刚度高能提高车身的稳定性,因此刚度越高往往对操控性的提升越有利。

所以,如果轻量化做的好,在保证安全性的前提下它不仅能够达到节能降耗的目的,还不能牺牲NVH和操控性。下面我给大家介绍两个重要的指标来评价轻量化的真实表现如何。

| 车身轻量化系数

白车身轻量化系数考虑了车身扭转刚度、车身大小、质量水平,对白车身材料的合理使用、结构优化设计有重要意义,该系数很好的将扭转刚度引入进来,也就是说我们希望了解的NVH和操控性至少有了粗略评价途径。

L为车身轻量化系数;m为白车身骨架质量,kg;CT为车身静态扭转刚度,N·m/ deg;A是由轴距、轮距决定的白车身投影面积,m2。

除了上面所说的好处,它还有另一个优点。

不可否认我们现在对轻量化的评价太过单一,只认轻量化材料,甚至于衍生出不少唯铝合金论者,虽不算错不过往往只能对一款车不同生产国家、不同版本之间进行纵向对比,而同级别不同汽车之间如何对比就跟粗暴了,往往显得并不精准。

汽车轻量化系数计算的是单位面积,表征的是单位面积内的轻量化表现,降低了车身体型差距带来的影响,这样就更有可比意义了。

下表是2002-2012年,ECB会议展示的钢质轿车车身轻量化系数变化情况:

可以看到这11年间汽车轻量化系数整体是呈现下降的趋势,特别是10年以后出现了逐年下降的趋势。我们再来看看近6年ECB获奖车型以及其轻量化系数表现情况:

评选标准五要素:1)车身结构开发;2)车身材料开发和使用;3)生产效率;4)车身潜在的客户价值;5)车身整体完整性。

整体来说近6年车身技术表现突出的车型,轻量化技术也不差,整体平均水平在2.42左右。

| 有没有整车的评价呢?

不过白车身轻量化只针对车身评价,而其仅占整车质量的1/4左右,并不能代表全貌。虽然百公里油耗可以作为直接的评价方法,但这种方法的缺点是受影响的因素多,人为干扰大。

2007年,由发改委前头开展的节能与新能源汽车鼓励政策研究报告中倒是使用过一个比较有意思的评价手法,报告中称它为乘用车轻量化K值,计算公式如下:

该公式将油耗和汽车车重、动力表现联系起来,同样也是计算的单位面积(提高可比性),不过由于诸多原因,该指标最终未能实施。虽然方法未能实施,但能进入发改委研究报告中的评价方法一定不是胡诌出来的,我们不妨尝试着用这个公式试一下,看看它的准确度是不是如我们所认知的这样。比如现在市面上轻量化技术比较突出的几款车型:

数据来自汽车之家、太平洋汽车网,油耗是工信部综合工况油耗,这里轮距均取前轮距。

就以上数据表现看,这几款车型K值平均水平为13.19,铝合金使用率最高的捷豹XFL获得了最高评分。作为对我们就拿现在半年销量前十的轿车和SUV为例,看看他们的K值表现如何。

可以看到前十轿车的K值平均水平为24.74,前十SUV的K值平均水平为24.77,相比13.19确实还是有很大的差距,说明这种方法还是值得参考的。大家也不放看一下这些销量前十的车型中,哪些整车轻量化做的比较好。

需要注意的是,以上数据均是从各主流汽车网站上得来,数据不一定准确,特别是油耗表现,相信如果拿用户油耗计算,SUV和轿车之间的差距会更大些。希望大家请不要过分苛责其中的数据,特别是油耗表现,如果想得到自己的认可的数据,可按以上方法计算。

结论

汽车轻量化由于牵扯到的因素太多,单一评价很容易有失偏颇,但是如果我们将L值和K值共同考虑进来,那就能获得较正确的轻量化全貌了,虽然可能不一定十分准确,但作为粗略的参考是没有问题的。好在数据并不难算,大家也不防拿起手机,算算您爱车的轻量化表现如何吧。

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