為宏偉里程目標(biāo)而奮斗的汽車廠商曾將混合動(dòng)力車和電動(dòng)車稱為未來的潮流,但它們卻發(fā)現(xiàn)了一條提高燃料效率的更快捷的途徑:改造傳統(tǒng)汽油車輛的生產(chǎn)方式。
過去一個(gè)世紀(jì),汽車主要用鋼鐵制造。但為了讓小汽車和卡車每消耗一加侖油能夠跑得更遠(yuǎn),本周齊聚美國汽車城底特律參加年度車展的生產(chǎn)商都在采用更多的塑料、鋁和鎂來取代鋼鐵,給汽車“減肥”。其中一些材料過去只在高端跑車上出現(xiàn)。
只有少量采用新型輕量材料的零部件被應(yīng)用在了現(xiàn)有車型上,如福特汽車公司運(yùn)動(dòng)型多用途車Explorer的鎂制后擋板。但在四到六年之后,汽車公司將推出各種經(jīng)過徹底重新設(shè)計(jì)、采用多類特種材料的汽車。
福特正在測試皮卡“F-150”的一款原型車,計(jì)劃在不晚于2015年的時(shí)間發(fā)布。據(jù)福特說,其車身板件用鋁、而非鋼鐵制成,重量將比現(xiàn)行款式輕700磅(318公斤),相當(dāng)于減輕了15%左右的重量。
在底特律舉辦的北美國際汽車展還將在本周展出其他一些輕型汽車。周日亮相的新款雪佛蘭科爾維特采用了鋁制底盤,以及碳纖維合成材料制成的引擎蓋和車頂。一級方程式賽車(F1)的跑車也采用了碳纖維合成材料。寶馬將展出一款骨架采用同種合成材料的電動(dòng)車。林肯新款MKZ轎車將展示其鋁制車頂骨架。
本田汽車公司美國能源戰(zhàn)略高級經(jīng)理比嫩費(fèi)爾德最近在一個(gè)關(guān)于燃油經(jīng)濟(jì)的論壇上說:10幾年后的汽車將顯得大為不同,我們將重新定義常規(guī)汽車。
美國聯(lián)邦政府要求,到2025年,汽車平均每加侖(3.8升)行駛里程要達(dá)到54.5英里(87.7公里)。歐洲已經(jīng)設(shè)定的二氧化碳排放限量實(shí)際上也規(guī)定了類似的目標(biāo)。
“減肥”是汽車生產(chǎn)商為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)將會(huì)采用的一個(gè)策略。密歇根州特洛伊市場研究機(jī)構(gòu)Ducker Worldwide預(yù)計(jì),到2025年,通過加倍采用金屬鋁,汽車平均重量將減輕400磅(181.4公斤)。目前鋼鐵約占汽車平均重量的56%,Ducker預(yù)計(jì)到時(shí)候?qū)⑾陆抵?6%。
通用汽車、福特汽車和克萊斯勒共同成立的美國汽車研究協(xié)會(huì)估計(jì),到2020年平均每輛車將采用350磅的鎂,取代500磅重的鋼鐵。
從最近在密歇根州安阿伯舉辦的一個(gè)燃油經(jīng)濟(jì)論壇上可以進(jìn)一步窺見將來的模樣。福特材料研究經(jīng)理Matthew Zaluzec向大家展示,福特面包車Transit Connect一個(gè)側(cè)窗采用的六磅重玻璃板可被聚碳酸酯塑料取代。他說,這種材料僅重3.7磅,重量減輕40%。
他身后的架子上掛著兩個(gè)一模一樣的擋泥板。它們都用一種名叫片狀成型料的塑料制成。其中一個(gè)擋泥板采用玻璃碎片加固,重10磅。另一個(gè)采用空心玻璃球,重6.9磅。
福特還展出旅行車C-Max Energi,其動(dòng)力來自一臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或一臺(tái)采用可充電電池組的電動(dòng)馬達(dá)。每加侖行駛里程評定為47英里,不過《消費(fèi)者報(bào)告》(Consumer Reports)說,該車在它的測試中一加侖只跑出39英里。
Zaluzec說,當(dāng)前這款車的零備件幾乎沒有鋁材或鎂材。他說,如采用這種輕型材料,會(huì)讓每加侖行駛里程接近規(guī)定的54.5英里。他說,我們可以做到,我有信心。
汽車生產(chǎn)商說,輕型材料能為乘客提供與鋼材同等程度的安全,因?yàn)榭梢韵嗤膹?qiáng)度設(shè)計(jì)制造替代鋼材的零備件,如鋁支柱等。生產(chǎn)商說,賽車就是用類似的輕型材料制成的。
這一戰(zhàn)略會(huì)給汽車行業(yè)帶來一定程度的不確定性。鋁材在價(jià)格上比鋼材貴,鎂材就更貴。汽車生產(chǎn)商并不確定提高新車價(jià)格彌補(bǔ)成本上漲是否可行。此外,新材料比鋼材更難成型。例如,生產(chǎn)鎂材沖壓件很難,原因就在于這種金屬容易回彈至原來的形狀。
改變以往的做法,采用輕型材料,這是汽車行業(yè)一個(gè)具有重要意義的改變。2010年以前,汽車生產(chǎn)商一直在發(fā)動(dòng)機(jī)上做文章,競相推出400馬力及以上的更強(qiáng)大發(fā)動(dòng)機(jī)。滿足客戶對更大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需求使得廠家很難提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)必然需要更大的發(fā)動(dòng)機(jī)支架、更重的剎車和更硬的懸架,而這會(huì)增加整車重量,提高油耗。
很多汽車業(yè)高管不久前還曾說,要想提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)又不讓成本大幅度增加,對此我們幾乎無能為力。隨后,汽油價(jià)格飆升至每加侖4美元,消費(fèi)者開始要求更節(jié)能的汽車。
汽車工程師目前正在利用基本的物理原理:對輕型汽車來說,即使配備的發(fā)動(dòng)機(jī)較小,加速也可以很快。福特將于2014年推出次緊湊型嘉年華(Fiesta),其中一款車型將配備一個(gè)三缸發(fā)動(dòng)機(jī),而該發(fā)動(dòng)機(jī)曾經(jīng)一度被視為笑談。
福特的Zaluzec說,我們現(xiàn)在的策略是能輕則輕。
消費(fèi)者去年所購車輛的平均燃油經(jīng)濟(jì)性提高了6%,至每加侖23.8英里。這并非受油電混合動(dòng)力或電動(dòng)車的影響,這兩種車在美國汽車市場只占很小比例。
技術(shù)帶來的改進(jìn)同樣體現(xiàn)在了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器上。有更多發(fā)動(dòng)機(jī)配備了渦輪增壓器(將壓縮空氣推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)),并采用了缸內(nèi)直噴技術(shù)(將加壓燃料噴入油缸)。二者均可在不提高油耗的情況下增加汽車動(dòng)力。
這一技術(shù)吸引了奧帕薩爾(Joe Opsahl),上個(gè)月他剛買了一輛福特新推出的F-150四門皮卡。奧帕薩爾在美國密歇根州布萊頓(Brighton)一個(gè)家族運(yùn)營的混凝土施工公司當(dāng)經(jīng)理,他選擇的就是帶有渦輪增壓的直噴V6型福特EcoBoost發(fā)動(dòng)機(jī)。
奧帕薩爾說,這款發(fā)動(dòng)機(jī)既有V8的動(dòng)力,又比V8省油,相當(dāng)不錯(cuò)。
盡管如此,調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)和采用輕型材料只會(huì)讓汽車業(yè)在一定程度上接近美國聯(lián)邦政府制定的單位油耗行駛里程目標(biāo)。
在大約2020年以后,電動(dòng)車和混合動(dòng)力車必須要在汽車保有量中占有更大比例,這樣才能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的平均每加侖行駛里程達(dá)54.5英里的目標(biāo)。
本田的比嫩費(fèi)爾德說,那樣的話成本會(huì)大幅增加。
(關(guān)鍵字:鋁 鎂 鋁材 鎂材 汽車)