解讀：輕量化和「偷工減料」兩碼事

文章要點：

傳統觀念中的「安全」是否真的安全

輕量化技術如何保障乘客的安全？

輕量化技術的發展

在車168 PK台第2期中，網友曾對「鋼板厚度能否決定車輛被動安全性好壞」進行了PK，結果顯示有近2/3的網友認為：鋼板厚度決定了車輛被動安全性。這說明了在國內人們的傳統觀念中，依然是鋼板越厚、車身越重，意味著安全性越高。

沒錯，這樣的車身在發生碰撞時確實能夠保持更好的車身完整性，但是它真的能保護車內成員的安全嗎？到底什麼樣的車身才真正安全？眾所周知，車輛的安全是由框架結構和鋼板等多方面決定的，單一極端的想像是與現實不符的。在全球節能環保的大背景下，汽車輕量化已經成為了全球汽車業的發展趨勢。而輕量化和「偷工減料」是兩碼事，想要琢磨明白，請接著往下看。

鋼板厚重的車就一定安全嗎？

這裡所說的輕量化當然不是指某些廠家為了盈利而不顧消費者的生命安全，偷工減料。它是等同於新能源的一項新科技，是未來汽車的發展方向。何謂輕量化？在解決節能與環保這一汽車業最重要的命題時，當前大熱的節能與新能源汽車技術是一條路徑，另一條路徑則是輕量化技術——即如何在保證安全性的前提下使汽車「瘦身」。

輕量化的意義

輕量化這一概念最先起源於賽車運動，它的優勢其實不難理解，重量輕了，可以帶來更好的操控性，發動機輸出的動力能夠產生更高的加速度。由於車輛輕，起步時加速性能更好，剎車時的制動距離更短。隨著「節能環保」越來越成為了廣泛關注的話題，輕量化也廣泛應用到普通汽車領域，在提高操控性的同時還能有出色的節油表現。汽車的油耗主要取決於發動機的排量和汽車的總質量，在保持汽車整體品質、性能和造價不變甚至優化的前提下，降低汽車自身重量可以提高輸出功率、降低雜訊、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性。有研究數字顯示，若汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若滾動阻力減少10％，燃油效率可提高3％；若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10％，燃油效率可提高7％。汽車車身約佔汽車總質量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質量上。因此，車身變輕對於整車的燃油經濟性、車輛控制穩定性、碰撞安全性都大有裨益。

輕量化技術起源於賽車運動

輕量化如何保障乘客的安全？

輕量化的好處不難理解，然而大家最關心的問題是：車輕了，安全嗎？ 安全性是消費者買車最關心的問題。正因為如此，歐系車、美系車等重量較重的車型，一直以安全性在中國市場著稱。而在外觀、配置、油耗等方面極具優勢的日、韓系車，往往給人不夠安全的印象。這只是大家的認識誤區嗎？

　　其實，汽車的重量的確與安全性沒有必然聯繫，二者並不矛盾。汽車輕量化實現途徑和關鍵技術主要有以下幾方面：

具有更高強度的輕質材料的應用

構成汽車的2萬多個零件中，約86%是金屬材料，且鋼鐵佔了約80%，這表明通過材料的輕量化來減輕汽車自重有巨大潛力。目前，鋁合金、鎂合金、高強度鋼、工程塑料和複合材料等輕質材料的開發與應用在汽車的輕量化中發揮了重大作用。

鋁合金是目前汽車材料中應用最多的輕質材料，鋁具有良好的機械性能，其密度約為鋼鐵的1/3，易加工，導熱性、耐腐蝕性好，鋁合金強度高，同時具有良好的吸能性。據美國鋁學會的報告，汽車上每使用0.45kg鋁就可減輕車重1kg，理論上鋁製汽車可以比鋼製汽車減重40%左右。因為鋁合金具有以上優點，所以鋁合金成為在汽車上使用最多的輕質材料。奧迪A8採用ASF全鋁合金車身，創紀錄的使用了546kg的鋁合金材料，它的重量要比同等車型的鋼製車身輕50%。此外，越來越多的鋁製輪轂和全鋁發動機出現在各種車型上，並且逐步替代傳統的鋼製零部件。鋁合金的應用還面臨一些問題，最大的缺點就是焊接工藝性差，成本控制也是關鍵因素之一。

奧迪ASF全鋁車身框架

高強度鋼也是一種廣泛應用的輕量化材料，它的應用可以減少鋼板的設計用量和厚度。高強度鋼保留了甚至提高了鋼材的優點，特別是在安全性方面。與鋁、鎂、複合材料等相比，高強度鋼板的原料與製造價格較低，經濟性較好，可以大量取代現在所用的車用鋼材，支撐起乘員艙結構的鋼材通常使用的都是高強度鋼，甚至屈服強度是高強度鋼兩倍以上的超高強度鋼。不過，高強度鋼難成形、回彈大等問題使得加工比較困難，需對應措施來解決。

結構輕量化設計與優化

在承載式車身中，車身的結構設計和鋼材的強度都是決定安全的重要因素。工程師通過強大的設計軟體可以優化設計和校核汽車結構的強度和剛度，減少車身重量和鋼板厚度，使零部件中空化、小型化或複合化，確保整車的質量和性能。要想在材料成本、輕量化、安全性能等多目標中尋求最佳結合點,就需要多種材料組合的使用，而針對多材料組合必須合理設計安排使用各材料的最佳的部位。高檔汽車採用空間框架的結構，部件多為多功能的大型鑄件，大型整體結構和高比例的鍛壓件，可以減少車身零件的數量，一系列的優化設計使得整車輕量化的同時提升了安全性能。

車輛的安全性主要在於事故發生時對人員的保護，而不是對車的受損程度來衡量。重量大的車跟重量輕的車碰撞，重量大的車受損程度比較小，但是人員的受損程度跟吸能式車身設計以及主被動安全配置有密切聯繫。例如在某些車型上通過優化的結構設計，可以更好的將碰撞吸收的能量分散到強度很高的A柱和車身底部，提高了乘客的安全性的同時也降低了對對方車輛的攻擊性。

事實上，汽車的安全性對於不同部位有不同要求。比如沒有緩衝區的左右兩側，必須通過碰撞鋼樑等高剛性部件來提高安全性。而對於有緩衝區的前後部分，保險杠、發動機、行李箱的吸能更加重要。

車門內側防撞梁有些採取垂直布局，還有一些採用對角線式，也就是從底部的門框一直延伸到窗玻璃的底部邊緣。無論其具體位置如何，車門防撞梁都是保護乘客最直接有效的堅固結構，它可以降低乘員可能遭受的來自外部的力量。事實證明，車門防撞梁在車輛撞擊固定物體（比如樹木）時的保護效果非常明顯。

新型製造工藝技術

關乎到車身整體結構強度的重要因素還有焊接工藝。在很多關鍵的位置，常常需要兩種甚至兩種以上的材料進行拼焊，如果焊接強度不足，車身的整體強度會大打折扣。另外，在車輛的一些位置除了靠焊接來連接之外，還要加註結構膠，以實現隔音、提高密封性或增加連接強度等目的。

因此，輕量化技術本身並不與安全性相矛盾。真正安全的車身應該是「該剛性時就剛性，該變形時就變形」。只是在實際中，可能一些車型的「輕量」並不是因為技術的進步，而是所謂偷工減料，這樣才會影響到車身安全。例如，國內某些合資品牌兩廂車型連基本的後防撞鋼樑都沒有，一旦發生嚴重追尾事故，坐在後排的乘客安全可想而知。

輕量化技術的發展&小結

實際上，在應對節能與環保的問題上，國際車企對於輕量化都十分重視。目前，歐洲、美國、日本等主要汽車生產廠商都在推進汽車輕量化項目。歐洲的汽車製造商正在進行「超輕型汽車」工程，力爭減輕車重30%。輕量化領域，我國則相對落後。中國汽車工程學會專家介紹，目前，國際上平均每車每年自重減輕1%，國內自主乘用車較國外同類車自重高約8%～10%，國內自主商用車較國外同類車自重高約10%～15%。正是看到這種差距，我國12個整車廠和研發機構共同成立了「汽車輕量化技術創新戰略聯盟」，試圖通過聯合研發一定時間內達到跨國公司目前整車的輕量化水平。相信在不久的將來，輕量化汽車將會走進千家萬戶，與「新能源」技術共同打造一個更加清新環保的地球。