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为什么美系车成了最轻的?

作者:车猫 2016年05月03日

雪佛兰迈锐宝XL应该是我们在市面上能看到的最轻的B级(中高级)轿车了。现在B级轿车的主流车重在1500公斤上下,重的能接近1.6吨,迈锐宝XL整车的重量只有1415公斤,而它的尺寸在同级中还算是偏大的。

同属通用汽车旗下的豪华轿车凯迪拉克CT6,车长接近5.2米的大家伙,入门版的车重只有1655公斤,差不多也算是同级最轻了——这就带来一个很有意思的问题,为什么向来感觉比较“笨重”的美系车,现在反倒成了轻量化的先锋?

轻量化,听上去是一个比较时髦的话题,其实,对轻量化的追求,差不多跟汽车的历史一样古老。

100多年前的上世纪初,在没有捣鼓出那个开启大规模汽车消费史的神奇之车“T型车”之前,美国人亨利·福特还在不停地“刷字母”,从“A型车”开始,B型车、C型车……不停地改进汽车的设计。

在那个汽车尚未成熟的年代,亨利·福特就天才地意识到:“多余的重量对任何自力推进的交通工具都是致命伤”,他在自传中写道:“因为一些挺傻的原因,人们把力量与重量混为一谈”,“估计除了蒸汽压路机,重量对哪台机器都是一文不值的”。

亨利·福特的主要试验方向,就是减轻汽车的重量,“每当有人建议我,给车子再增加点重量,或是加上一个部分,我想的都是,再减轻点重量,再减少一个部分!” 

为什么美系车成了最轻的?

100多年后,还有不少人“因为挺傻的原因”,觉得车重一点更显真材实料,这实在是令人遗憾;亨利·福特先生对汽车轻量化的执着,并没有被福特品牌一以贯之地奉行,福特现在的主力车型福克斯、蒙迪欧的车重控制乏善可陈,这也实在是令人遗憾。

福特的T型车构造简洁,还使用了当时的“高强度钢”——混合了钒的钒钢。用钒钢可以加工出小巧而结实的汽车零部件,这样一来,T型车就成了当时最轻便的车型。

1908年出品的T型车,在“轻量化”上已经涉及到了“结构”和“材料”两个方面。时至今日,无非还是这一套,顶多再加上“制造工艺”一个选项。一些加工工艺,比如说焊接、冲压之类,如果采用更先进的技术,也能给汽车减点重,不过,还是前两项的效果更显著。

雪佛兰迈锐宝和凯迪拉克CT6,在轻量化方面,一个主打的就是“结构”,另一个主打的就是“材料”。

大量使用铝合金、碳纤维之类的新材料,目前只有CT6这样的豪华车才能这么干,原因很简单,太贵。一方面这些材料比钢材贵太多了,一方面是用上新材料就需要很多新的加工技术,这方面的投资也不是个小数目。

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凯迪拉克CT6的车身上,大量使用了铝合金材料

对于多数车型来说,更现实的做法就是优化车身结构,减去不必要的车身重量。这事儿说起来简单,真干起来却是相当麻烦,车身结构不是说动就能动的,现在毕竟不是100多年前,汽车的速度、安全性、舒适性等方面的要求与T型车时代完全不可同日而语。

CAE,是当今流行的一种计算机辅助工程设计系统。具体到汽车设计方面,大概意思就是,用计算机虚拟出一台汽车,具体到每一个零件都按真车的来。然后,就让虚拟的风吹过虚拟的车,看看风阻大小,这看上去很诗意;让虚拟车各种颠来颠去,看看噪音和振动的水平,这看上去很折腾;让虚拟车前后左右各种撞,看看哪里不够结实,这看上去很悲惨。

CAE脑子好使反应快,干起活儿来又不知道累,这就帮了工程师们的大忙。CAE把虚拟车碰撞完一次,告诉工程师们:这个支架不结实,工程师们就重新设计一个;再碰完一次,又告诉工程师,这块钢板搞这么厚,一点用也没有,工程师们就换上薄钢板,又在上边打了几个眼。如此这般,周而复始,电脑加上人脑,一个又结实又轻便的车身就这么搞出来了。

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CAE迈锐宝XL的正面40%模拟碰撞

看来,车身结构还是大有文章可做,钢材还是那些钢材,加工工艺还是原来的那套东西,结构一优化,就能减去几十公斤。对于非豪华品牌汽车来说,这是轻量化的不错选择。

说了半天,轻量化到底有什么好处?

这跟人减肥的道理差不多。胖子爬楼梯比瘦子费劲,重的车就比轻的车费油;胖子动作比瘦子笨,重的车操控也不如轻的车灵活,加速、拐弯、刹车都差点意思。又省油,操控性又好,这就是汽车轻量化的优势。


话接开头,为什么美系车现在成了轻量化的先锋?

汽车厂商搞轻量化,最大的动力就是应对各国的油耗标准和排放法规。在这方面,各有各的打算,各有各的路线图。

日本汽车厂商在混动技术方面比较有优势,就先打了动力传动系统的主意。按日本汽车厂商的想法,前期利用混合动力技术,就能达成节油减排的目标,而且,他们的精力和资金大把地投到了混合动力方面,在车身轻量化上就有点捉襟见肘,只能在现有的材料和制造工艺上小打小闹。

现在,日系厂商仍在积极推动动力和传动系统混动化(电动化),不过,他们已经感到了在车体轻量化方面的不足,近期日本业内出现不少呼声,呼吁汽车厂商和研发机构为车体减重进行技术储备。

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日系汽车厂商在节油上主打“混动”牌

再看看欧洲厂商,豪华品牌在轻量化方面比较积极,跟凯迪拉克CT6一样,主要是在铝合金、碳纤维复合材料等新材料方面下功夫,探索多种材料在车身中的结合技术。但这是一种烧钱的玩儿法,现在,普通品牌汽车还没办法跟进。欧洲普通品牌的汽车也早就找到了自己的窍门儿,一是柴油发动机,二是汽油机涡轮化。

虽然大众不小心闹出了个“排放门”,但说实话,柴油发动机的效率确实比汽油机高,省油效果比较明显;把大排量的汽油机,换成小排量的涡轮机,再配合小巧轻便的变速器,也可以减点重量,另外,小排量涡轮机在某些国家和地区的油耗和排放测试也能占不少便宜。

美系车中的通用汽车,则全面推进了轻量化,从新科鲁兹到CT6再到迈锐宝XL,车身都变得轻盈起来。


车轻了,到底可以省多少油?

最新的研究成果是,对于轿车来说,如果每减轻100公斤重量,综合工况下,百公里油耗可以减少0.4升。美国能源署还有另一个角度的说法,说是车重每减10%,油耗就能下降6%到8%。

写到这里,突然想起一个问题,汽车近几十年中,变轻了还是变重了?

美国麻省理工曾做过一项研究,说如果汽车重量和马力维持在1980年的水平,到2006年,技术的进步能使汽车节油率提升60%,但实际只提升了15%。为什么会这样?因为这20多年中,汽车重量涨了25%,马力基本翻番,把节油技术带来的效果抵消了一大半。

这20多年中,汽车发动机和变速箱的效率不断提高,但为了提升舒适性和安全性,汽车上的装备也在不断增加,比如更复杂的空调和音响系统,增加了安全气囊和ABS、ESP之类的安全装备,车上的东西多了,重量也就不断增加。具体到我们的经验,就是眼睁睁地看着简单的老款桑塔纳,变成了复杂的新迈腾。(当年1.8排量的桑塔纳的重量在1.1吨左右,而1.8T的新迈腾则到了1.5吨左右。)

我还看到过更具体的数据,描述了近30年来的汽车重量变化。从1970年代中期到1980年代中期,主要是受石油危机的影响,汽车厂商拼命降车重省油,那时候的车,普遍小巧轻盈;1980年代中期到2005年左右,车的尺寸、马力、重量一起疯长,各级别车型没有节制地扩张三围,车上的装备也越来越复杂;2005年之后,汽车尺寸和重量才稍有收敛,进入一个相对平稳期,并且缓慢下降;到了现在,车子重量又开始跳水,本轮跳水,出人意料地由美系车带了头。

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美国市场车型平均车重和平均马力变化示意图(1975年至2011年)

有意思的是,汽车界现在最流行的三个技术潮流:自动驾驶、电动化、轻量化,前两个会把车子搞得更重,最终,还是要靠轻量化来收拾局面。

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