汽车造型设计主要可以减少风阻、减小风阻系数、减少燃料消耗、减少10%的风阻、减少约7%的燃料消耗。另外,通过轻量化设计降低车身质量也可以减少燃料消耗,车身质量每减少10%,就可以减少3% ~ 5%的燃料消耗。
所谓汽车造型设计,它是指根据汽车整体设计的多方面要求,从而塑造最理想的车身形状,包括外部和内部设计,它不是对汽车简单装饰,而是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构等并对对汽车性能优化。
风阻系数是影响油耗的关键
影响油耗的重要车身设计因素就是车身的风阻系数。数据显示,当车辆以80km/h的速度行驶,有60%的油耗是用来克服风阻,而随着车速的上升,这个比例还会直线上升。车型的风阻系数越小,被空气阻力消耗掉的动力就越少,同等容量的燃料实际使用的功率就越高,油耗自然就更低。所以造型设计是降低风阻系数的关键之所在,造型设计也是优化汽车性能的重点方面。另外一方面,车身约占汽车总质量30%,在空载情况下约70%的油耗用于驱动车身。因此,轻量化车身设计对降低油耗有重要影响。实现轻量化有三大途径:首先对零部件进行结构优化,如采用高刚性结构车身等;其次是使用高强度轻质的新材料,如全铝发动机、全铝车身、碳纤维车身等;三是采用先进的制造工艺,如激光焊接。所以在汽车造型设计方面,我们除了优化车身设计,使用强度大、质量轻的新材料,来进一步优化汽车性能。
一般来讲,我们在马路上看到的大多数轿车的风阻系数在0.28-0.4间,流线性较好的汽车如跑车等,其风阻系数可达到0.25左右,一些赛车可达到0.15左右。风阻系数的大少取决于汽车的外形。毋庸置疑,流线型的车身可获得理想的风阻系数。所以,在选购汽车时,车身的流线型的好坏也不能忽视,因为它直接影响车的油耗。
所以在汽车造型设计方面,我考虑外观造型在设计上使用流线型和曲面设计,避免直棱直角来更好地降低风阻;一定程度上加大汽车前挡风玻璃的弧度,同时加大前挡风玻璃的斜度,降低风阻,且装有弧形玻璃的汽车能尽可能的扩大车内空间、美观、大气等;将进气格栅移到汽车车头底部,降低行驶时汽车正面的风阻,智能进气格栅系统可根据发动机散热需求智能控制,智能进气格栅关闭,使得发动机更快达到合适的运行温度,同样能帮助汽车降低油耗,降低风阻的同时,可以减少2%的二氧化碳排放量。将汽车后视镜与车身一体化,与侧面车身形成倾斜面,减少风阻面积,降低风阻,美观的同时提升汽车整体性能或者使用汽车全景影像省去汽车后视镜;现在大多数的汽车还有使用钥匙开车门,随着科技与技术的发展,成本不断降低,遥控钥匙将会越来越普遍,同时改善门把手的设计,也将大大减少风阻系数,美观又大方。
比如海马M3:海马M3的流线型设计带来0.27的超低风阻系数,有效降低油耗。
海马汽车新推出的海马M3,车身采用流线型设计,线条简洁大方,为实现0.27超低风阻系数提供了有力条件,而大多数轿车的风阻系数都在0.3至0.4之间,理论上,在同等速度下,风阻系数每下降0.1,就可以降低约7%的油耗。海马M3仅风阻系数一项,就可比同级车型节油2.1%至9.1%。
轻量化车身能降低汽车油耗
汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性等功能不降低,且汽车本身造价不降低的前提下,有目标性的减轻汽车自身重量。有实验表明,汽车质量下降10%,油耗下降6%~8%,排放量下降4%。同时汽车轻量化直接提高了汽车的功率,使汽车的动力性能提高。因此,汽车轻量化技术是有效降低油耗和减少排放量重要措施之一。
为了达到更低的油耗和更少的污染,汽车制造商致力于造出重量更轻的汽车。但是,由于必须优先考虑消费者对驾乘舒适度的追求,制造商不得不增加汽车的重量。
解决这个问题的方法之一是使用重量轻的高强度车身材料,如碳纤维复合材料或聚合物(简称CFRP或CRP)。
碳纤维复合材料和玻璃纤维的工作原理相似,即先把碳化纤维旋转纺成丝状,然后将其制成布条状以增强强度,再用固定模具把一种胶状物的塑性材料融入碳化纤维。这样一来,材料的强度增加了,重量却很轻,比金属合金材料轻50%左右。这种材料很贵,因此至今很少在大规模生产的汽车上应用。
尽管如此,一些高端跑车还是在一定程度上使用了碳化纤维材料。目前,科研人员正在着手进行这项技术的研发和优化,相信在不久的将来,这种能降低汽车油耗和污染的优质材料就能在市场上得到广泛应用。
比如日系车:日系车就是汽车轻量化的代言人。
日系车以实现汽车车身结构轻量化设计为目标,合理减少原材料的消耗 、降低车辆的生产成本、减少排量的最有效措施之一 。减轻汽车车身自重一般有两种途径:一是从材料人手,采用轻金属或现代复合材料等低密度材料制作车架,以减轻结构重量;二是从优化设计入手,对现有钢结构车架进行结构优化设计,在保证承载能力和可靠性的前提下减轻其质量。
小编点评:减小风阻系数,减轻车身质量,都将大大节能减排,减少对环境的污染。但是由于经济快速发展,中国现在人口数量基数太大,对汽车的需求量越来越大,交通发展速度还是具有太大局限性。不过有好过没有,能减就减,优化了汽车的性能,节能减排,不仅消费者受益,同时让我们生活的环境也变得更加舒适美好。
随着新车型、新动力、新能源、新科技等不断发展,汽车的性能提升,不仅仅表现在材料、动力等。一款外观设计合理而又美观的汽车,将新能源和新技术等融入与之结合。例如将太阳能板安装在车身上,车身将成为一个巨大的能量源,同时汽车兼用汽油,这样避免汽车在阴雨天等情况,出现动能缺乏情况,合理将汽车车身造型与太阳能收集板结合,很可能成为未来汽车发展趋势,新能源新技术必将代替原始的动力能源。
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