新朋友點(diǎn)標(biāo)題下方【飛靈汽車(chē)網(wǎng)】↑訂閱

汽車(chē)輕量化是近幾年行業(yè)內(nèi)一直熱議的話(huà)題，各大廠商在推出換代產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常會(huì)宣稱(chēng)相對(duì)上一代產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了整車(chē)質(zhì)量減重XX公斤。這對(duì)消費(fèi)者的傳統(tǒng)觀念是一種挑戰(zhàn)，他們會(huì)認(rèn)為這是廠家在偷工減料，車(chē)變輕了開(kāi)起來(lái)會(huì)發(fā)“飄”。其實(shí)這是個(gè)誤區(qū)，發(fā)“飄”這種駕駛感官實(shí)際主要與底盤(pán)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的調(diào)教，以及空氣動(dòng)力學(xué)等因素有關(guān)，與車(chē)重并不是直接劃等號(hào)的關(guān)系。可有人聽(tīng)過(guò)F1的車(chē)手們抱怨300多公斤重的F1賽車(chē)在300km/h的時(shí)速下發(fā)飄？

首先我們得說(shuō)說(shuō)什么是汽車(chē)輕量化。汽車(chē)輕量化的概念就是在保證汽車(chē)車(chē)體的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)以及碰撞性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性和安全性，減少燃料消耗，降低排氣污染。

汽車(chē)輕量化的這個(gè)釋義我們很好理解，同等動(dòng)力配置下的汽車(chē)，汽車(chē)整備質(zhì)量越輕，動(dòng)力性和操控性肯定越好，制動(dòng)距離也越短。油耗越低，排放污染也就越少。但是到底對(duì)油耗和排放有多大的影響呢？我們來(lái)看看幾組官方的數(shù)據(jù)。世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告指出, 汽車(chē)整車(chē)重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；某汽車(chē)廠商的研究成果認(rèn)為，汽車(chē)整備質(zhì)量每減少100kg，每百公里二氧化碳排放可減少8~11g，百公里油耗可降低0.3—0.5L。盡管說(shuō)法不太一致，但是都表明了輕量化對(duì)節(jié)省燃油都有直接影響。

這組看似很漂亮的數(shù)據(jù)，對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不是那么容易。目前實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化所依賴(lài)的材料（鋁合金、碳纖維、玻璃纖維等）由于供應(yīng)鏈稀缺，以及復(fù)雜的制造工藝的原因，設(shè)計(jì)一臺(tái)高性能的輕量化車(chē)身（車(chē)身減重比例可達(dá)40%）相比傳統(tǒng)鋼制車(chē)身，成本反而更高。所以目前輕量化也僅僅只是一些國(guó)際一線(xiàn)廠家在豪車(chē)上的“炫技”。那么對(duì)于一款成本控制相對(duì)較高的中大型車(chē)來(lái)說(shuō)，如何在保證汽車(chē)的車(chē)體強(qiáng)度、剛度、模態(tài)以及安全性能的前提下，還能實(shí)現(xiàn)輕量化呢？

最近即將上市的一款新車(chē)引起了飛靈君的關(guān)注，上汽通用汽車(chē)全新一代君越，比上一代君越整車(chē)減重200公斤。對(duì)于一款中大型車(chē)，輕量化能做出如此好的成績(jī)，飛靈君表示是比較驚訝的。飛靈君就用新君越的這個(gè)案例來(lái)說(shuō)說(shuō)一款中大型車(chē)的車(chē)身輕量化該怎么設(shè)計(jì)。

對(duì)于一款軸距超過(guò)2900mm的中大型轎車(chē)來(lái)說(shuō)，普通鋼制白車(chē)身（未涂裝之前的車(chē)身，不包含四門(mén)兩蓋）的重量大約在380公斤左右。而軸距為2837mm的上一代君越的白車(chē)身重量為400公斤，新一代君越的白車(chē)身減重約90公斤，輕量化比重高達(dá)22.5%。如此高比例的減重，車(chē)身性能是否能得到保證呢？飛靈君從通用內(nèi)部拿到的數(shù)據(jù)顯示，新一代君越的車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度高達(dá)23100Nm/Degree。這是一個(gè)什么概念呢？在目前大多數(shù)企業(yè)的車(chē)身設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，轎車(chē)的彎曲和扭矩剛度的設(shè)計(jì)目標(biāo)一般在16000 Nm/Degree到18000Nm/Degree左右，新一代君越的這組實(shí)驗(yàn)值遠(yuǎn)超多數(shù)車(chē)型的設(shè)計(jì)目標(biāo)。而彎曲和扭轉(zhuǎn)的剛度是衡量汽車(chē)在過(guò)顛簸路面時(shí)，汽車(chē)車(chē)身抵抗前后彎曲和左右扭轉(zhuǎn)變形的能力，換句話(huà)說(shuō)就是衡量車(chē)身對(duì)于底盤(pán)和動(dòng)力提供剛性支撐的能力。彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度的提升帶來(lái)的直接影響就是提升了汽車(chē)的行駛品質(zhì)，降低了因?yàn)檐?chē)體扭動(dòng)而產(chǎn)生的晃動(dòng)和異響的可能性。同時(shí)剛度的提升，也會(huì)伴隨整車(chē)的彎扭模態(tài)提升，可以更好的抑制噪音以及其他振動(dòng)源對(duì)于車(chē)身的共振作用。  

在目前車(chē)身設(shè)計(jì)中高度智能化、仿真精度高的三維設(shè)計(jì)軟件的輔助下，車(chē)身設(shè)計(jì)目前實(shí)現(xiàn)輕量化的最主要的兩種方法：一種是用密度相近，但是強(qiáng)度更高的鋼材去替換低強(qiáng)度的厚鋼板；一種是用密度更小，強(qiáng)度更高的復(fù)合材料去替換低強(qiáng)度的厚鋼板。

全新一代君越車(chē)身高強(qiáng)度材料的使用比例高達(dá)75%，超高強(qiáng)度鋼比例達(dá)到41%。高強(qiáng)度鋼的實(shí)用，可以讓君越的車(chē)身在設(shè)計(jì)時(shí)采用更小的結(jié)構(gòu)尺寸的零部件去實(shí)現(xiàn)更高的車(chē)身性能，同時(shí)重量更輕。以A柱為例，得益于強(qiáng)度達(dá)到1500MPa的PHS熱成型超高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用，在安全性提升的前提下，全新一代君越的A柱法向橫截面積縮小27.5%，這讓駕駛員的A柱障礙角變的更小，減重之余還提升了駕駛員視野。除此之外，如引擎蓋、防撞梁等部位均采用了鋁合金材料（鋁合金材料的使用可以使被使用部位減重40%左右），大幅降低整車(chē)重量。這就不難理解為什么新一代君越能實(shí)現(xiàn)如此高比例的減重了。

為了提升車(chē)身結(jié)構(gòu)核心區(qū)域的強(qiáng)度，新一代君越對(duì)這些區(qū)域的材料使用進(jìn)行了針對(duì)性的選用和設(shè)計(jì)。在A柱、B柱、門(mén)檻梁、車(chē)頂以及地板橫梁等影響正碰、偏置碰、側(cè)碰等碰撞安全以及車(chē)身強(qiáng)度性能的核心區(qū)域，屈服強(qiáng)度在900-1500MPa（常規(guī)高強(qiáng)度鋼的屈服在340~780MPa之間）的超高強(qiáng)度鋼和熱成型鋼被大量使用，極大提高了整個(gè)車(chē)身的剛度和強(qiáng)度；前后車(chē)門(mén)內(nèi)，則采用了最高規(guī)格的PHS熱成型鋼作為防撞梁，來(lái)提升側(cè)碰的安全性。

全新一代君越以安全作為車(chē)身架構(gòu)的核心目標(biāo)，構(gòu)建起牢固的車(chē)身籠架，并有針對(duì)性的設(shè)計(jì)了吸能區(qū)域和碰撞傳遞路徑，最為重要的正面三條力傳遞路徑分布于車(chē)底，分別位于前壁板至B柱、中央通道至后排以及中央通道兩側(cè)的小縱梁之上，能夠有效的將正面碰撞的力量進(jìn)行傳遞和緩解。針對(duì)側(cè)碰或后碰的力量，也分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的防護(hù)與緩沖結(jié)構(gòu)，在車(chē)輛受到撞擊后能將沖擊力逐層分解吸收，保證乘員的安全性。

在能源消耗過(guò)快和環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，輕量化設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)發(fā)展不可避免的趨勢(shì)，所帶來(lái)的效果也是非常直觀而有效。新一代君越僅白車(chē)身就減重90公斤，所帶來(lái)的直接效益就是油耗每百公里降低了接近0.4L。整車(chē)200公斤的輕量化減重則有1L油耗降低的效益。隨著車(chē)身重量的降低，全新一代君越的動(dòng)力表現(xiàn)和操控樂(lè)趣同步提升，再結(jié)合優(yōu)化后的動(dòng)力系統(tǒng)，讓這款中大型車(chē)百公里綜合油耗低至6.2L，相比上一代百公里油耗降低了2L。雙管齊下，新君越在能耗節(jié)省方面的效果可謂立竿見(jiàn)影。

綜述：新一代君越的車(chē)身在大比例減重的同時(shí)，還能通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以及大比例高強(qiáng)度鋼的使用，提升車(chē)身各方面的性能以及安全性。同時(shí)降低了油耗，提升了車(chē)輛的操控和動(dòng)力性能。相比于帕薩特也實(shí)現(xiàn)了車(chē)身減重85公斤的輕量化成績(jī)，新一代君越與之相比，有過(guò)之而無(wú)不及。