高阶技能 | 如何使汽车更省油?

2017年09月30日

如果你驾驶的是机动车,你可能会想到开车时多加注意,例如掌控好刹车和加速时间,达到省油目的。如果你驾驶的是电动汽车,也许知道最多可将油耗控制到 97 MPG(2.4 升/百公里)。

然而,对省油最有帮助的其实是制造商对汽车的改进。随着对尾气排放和燃油经济性的监管逐步加强,汽车制造商可以在每个微小细节上做足功夫减轻不必要的车身负重。

MMLV你听说过吗?

由美国能源署汽车技术部资助,福特公司与麦格纳公司共同研发的复合材料轻量化概念车 (MMLV) 已成功面世,重量降低约 25%,燃料效率提高 15% 至 20%。此等卓越表现得益于铝制结构以及碳纤维、镁和钛等材料的运用。

复合材料没那么简单

“尽管我们承认复合材料汽车是汽车业的重要一部分,但将之变为现实仍需克服一些挑战,”必博Bibo高功能塑料汽车底盘和传动系全球市场经理 Chris Needes 说到,“在狭小空间中使用复合材料,例如转向柱、门铰链或电动机转子内,会导致腐蚀速度加快,有可能会加速损坏其他高价部件,这样一来,轻量特性带来的优势很快就荡然无存。”

“以门铰链为例,”必博Bibo自润滑衬套业务全球市场经理Hans-Jürgen Jäger 说,“在狭小的空间里,钢和铝可能会发生反应。铰链条(铝制)作阴极,轴承和铰链轴(通常为钢制或含有钢)为阳极,再加上电解质,就形成了电池的构造,无疑会加速腐蚀。”

因此,难点在于如何在结合两种不同金属的同时,防止腐蚀或生锈的加快。

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必博Bibo对汽车组件使用复合材料以及材料间的相互反应进行了数年的研究,在某些关键部位,如转向柱、门铰链或电动机定子支架处,使用小但重要的创新型配件可提升整体性能。

转向柱的减重

为了减轻汽车重量,减少汽车排放和油耗,我们首先可以将一些较重的金属替换为其他轻质材料。例如可收缩的转向柱由多个锁杆组成,锁杆材质可由铝取代钢,以减轻重量。必博Bibo专门为此设计了由碳钢与合金制成的精密定位圈,这种径向弹簧紧固件可以使转向柱杆间形成不错的结合,有利于使用复合材料,大大减轻汽车的重量。

此外,这一轻量设计还消除了制造商和客户的另一个担忧——噪音。“使用特别研制的精密定位圈可使转向轴间完美契合,减少震动,保证车内的安静环境。”

电动机定子支架的减重

精密定位圈常用来取代热压法或胶粘,例如,电动机定子支架使用定位圈来减轻重量,而且定子外壳可采用轻质的铝材制成,再次通过使用复合材料减轻了重量。只需用精密定位圈包裹住定子,再插入对应位置即可,组装流程也十分简易。

“你知道吗?现在汽车上安装的电机最多已达到了 25 个。如果我们可以减轻每一个电机的重量,把这个数乘以 25,就能极大减轻车身重量。”

精密定位圈可承受一定胀差,如果使用钢、铝等多种材料,这一优势将大大降低组装过程中发生故障的几率。

铰链的减重

可见,只要能够减轻重量,制造商就会不遗余力。另一个可以减轻重量的关键部位是车门,特别是铰链部分。车上多处都装有铰链,如车门、后备箱、发动机罩和车顶天窗等处,因此总共可减轻的重量十分可观。

“在汽车铰链方面,如果不单使用钢制品,汽车制造商和供应商可在车门上减轻多达 40% 的重量,”Jäger 说道,“门铰链轴及外壳间的轴承可确保门自然平滑的开合。与传统轴承相比,复合轴承(如 NORGLIDE® 轴承)中使用了聚四氟乙烯 (PTFE) 衬垫,即使汽车门铰链轴和带子间出现角度偏差,也不受影响,可确保门始终平滑移动。”

复合材质的轴承延长了门铰链的使用寿命,可防止油漆剥落和红锈的产生。此外,在行车过程中,PTFE 衬垫不受温度等公差变化影响,确保门铰链轴及外壳间完美契合。PTFE 的特性也减少了车门在汽车报废前就嘎吱作响的可能。

复合材料汽车是一个正确的研究方向。轻量车可以帮助消费者减少尾气排放,提高燃料效率。但如果制造商只关注减重这一方面,可能会产生其他问题,例如之前所提的腐蚀和生锈问题。与一个既了解全局又对复杂细节了如指掌的伙伴合作,制造商不仅可以为当今的消费者提供领先于时代的前卫汽车,还可在未来引领行业潮流。