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1 # 汽車工程研究生
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2 # 汽車人參考
寶馬帶頭,剛柔並濟,汽車碳纖維時代已經到來?
汽車行業有兩大永恆的主題,一個是新能源,一個是輕量化。新能源大家都說的很多,這裡就簡單說一說輕量化。
為什麼要輕量化輕量化,即保證汽車安全的前提下,儘可能的減少汽車重量。為什麼汽車需要減重?見下圖:
汽車減重,伴隨著油耗和排放的降低,加速和操縱效能的提升,由於制動距離縮短,也一定程度上提升了安全性。道理其實很簡單,人太胖了,就需要減肥,才能更加靈活和健康。
輕量化材料常見的輕量化材料分為金屬和非金屬。金屬材料主要包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金,鈦合金等;非金屬材料包括工程塑膠和複合材料等,其中就有我們即將閃亮登場的碳纖維。
比較一下幾種常見的輕量化材料,如下:
備註:比強度越高,表明達到相同強度所用材料質量越輕;比模量越大,材料的剛性就愈大。
可以看出,碳纖維除了價格比較高以外,由於其兼具碳材料和纖維的雙重優良特性,質量比鋼、鎂、鈦、鋁輕,但強度和模量更高,可謂是“剛柔並濟”。
碳纖維那麼碳纖維究竟是什麼?先來一張圖,下圖為邁凱倫MSO 12C概念車上所採用的碳纖維,很有質感。
碳纖維,是一種含碳量在95%以上的纖維材料,由片狀石墨堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到。
除了上文中提到的優點,碳纖維還具有較好的模態(提高整車NVH效能),設計自由度大整合能力強(大量減少零件個數和裝配工序),很好的能量吸收率(提升整車碰撞吸能能力),高的震動阻尼(提高整車疲勞強度)等特點。
但同時,碳纖維也有缺點,而且還不小,就一個字,貴。其“黑色黃金”的稱號就是這麼來的。
寶馬打頭陣,蘭博基尼說不?目前市場上鋁合金的車身應占主流,很多車型如奧迪A8、捷豹XFL、特斯拉等均已採用全鋁車身。
而實現大規模採用碳纖維,已經實現商業化的汽車當屬寶馬,如下圖,BMW7 Series730Li的車重只有1830kg,甚至比全鋁車身的奧迪A8L 30FSI還要輕90kg。
值得指出的是,碳纖維的應用是寶馬用來宣傳的一個賣點,下圖在寶馬七系B柱上標註的Carbon Core(碳纖維核心)熠熠奪目。
其實寶馬已經不是第一次這麼幹了,之前在i3電動和i8混合動力車型中,碳纖維已經成為其車身架構的主要材料。
在寶馬的帶領下,各大主機廠對碳纖維的應用和研發也在如火如荼地進行著。但是,在眾多車企中,卻有一家不是這樣。
汽車圈兒的清流
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3 # 材料新知
汽車輕量化的帶來的好處:
1) 提升燃油經濟性
汽車重量下降了,燃油降低,經濟性提高,這就是電動車為啥拼命降低重量的原因。
2)有利於節能減排
據不完全統計統計,汽車重量每減輕10%,油耗下降6%~8%,排放量下降4%。
3)有利於提高安全效能
汽車重量下降,慣性大小降低,剎車時的距離縮短,進而提升汽車安全效能。
汽車目的是載我們去遠方,不是載車身去遠方,降低車身重量,就是減少不必要的能源浪費。
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答:據預計,到2030年左右全世的汽車保有量將達到18億輛,汽車工業逐漸成為影響國民經濟發展的重要支柱產業,但是隨之而來的是,汽車帶來的油耗、環保和安全等問題也逐年突出。據有關資料顯示,汽車每年使用的燃油佔了全球將近一半左右的石油消耗量,並且化石燃料燃燒導致地球生態環境日益惡化,使得人們不得不重視汽車工業的燃油經濟性及尾氣排放問題。而汽車輕量化技術是解決上述問題的最有效途徑。
那麼,接下來我們就講講,汽車輕量化都有哪些好處?
1、有利於實現節能減排
汽車的燃油經濟性、尾氣排放量都與整車的總重量有著非常密切的關係。有試驗表明,汽車質量每減輕10%,油耗下降6%~8%,排放量下降4%。
2、有利於提高汽車動力性
汽車輕量直接提高汽車的比功率,使汽車的動力性提高。
3、有利於提高汽車主動安全性
汽車輕量化使得汽車的慣性減小,進而減少汽車碰撞能量和減少汽車偏航力矩,從而提高行駛穩定性和碰撞安全性。
4、滿足使用者的舒適性要求,有效提高整車NVH品質。
總的來說,由於環保和節能的需要,汽車輕量化已成為未來汽車發展的必然趨勢。當前汽車輕量化大致可以分為三類:車身輕量化、發動機輕量化、底盤輕量化。其目的均是在保證效能的前提下透過使用更輕材料降低車重,從而實現節能環保功能。