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瘦身100千克,电动汽车快速能快啥?

在车圈有这种一句流传开来的俗话:增加10hp,不如瘦身1千克。虽然这句话有一定的生硬成分,但回归日常,电动军工厂商打造操控性车或敞篷车的时候,也毫无例外会在高性能上克克强求。那么问题就来了,单纯透过瘦身这一个途径,到底能对操控性起到数不清的提升呢?下面我们就透过几段国外新闻媒体实际展开的瘦身试验来一探到底!

直角快速是一项最能简单体现工程车动力操控性的试验项目,所以咱们先来看看瘦身对直角快速操控性会产生数不清负面影响。首先亮相的是国外真人秀叫做ChrisFix电动汽车版块的写手,起先他准备大白天两台中年奥迪E46 330xi主动式版去参加当地的24小时利曼,为的是满足比赛的操控性需求,他必须对工程车展开一些装配升级,而他操作中的第二步就是给工程车展开瘦身。在瘦身前,这台E46 330xi的总重量为1529kg,在工程车纯原装的状态下,历经3多次重复得出的0-97km/h平均值快速时间为6.83秒。而当工程车除去196kg总重量后(瘦身方法后面会单独介绍),耗油多于1333kg的330xi,历经3次0-97km/h试验,平均值战绩已经提升到了6.06秒,比瘦身前快了0.77秒,并且三多次重复中的最好战绩甚至已经跑进了6秒以内,达到了5.97秒!

除了上述这名写手外,爱尔兰电动汽车新闻媒体《Car Throttle》也展开了瘦身对快速操控性负面影响的试验。他们选择了两台多于70hp的MiniMPV(比小型MPV还小一个等级)--飞雅特Space Star做为试验车,在原装1160kg的耗油下,这辆车的0-97km/h快速时间只能做到13.95秒。而当工程车除去305kg的肉块之后,它的0-97km/h快速战绩间接提升到了11.65秒,比瘦身之前整整快了2.3秒!

透过上面两个事例能发现,给工程车瘦身确实能带来持续上升的快速操控性提升。那瘦身会间接提升快速操控性这件事,又该如何透过细致的物理学解释呢?其实这里面的原理跟hp这个单位的定义密切相关,具体是这种的:1782年爱尔兰电气工程师约翰·弗尔正式获得了内燃机的专利权,彼时他为的是衡量内燃机的操控性,只好决定以彼时代步车工具--轿子中的赛驹做为标准。历经弗尔的计算,两匹强健的马,能在1五分钟将75kg的物体提升1米(示意图右图),只好弗尔便以1hp=75千克力·米/秒来定义了hp这个单位。

为的是方便理解,我们历经一系列数学换算后,也能将1hp的定义等同于:在1秒时间内,将1.5吨的电动汽车向前移动5cm,也就是1hp=1500kg x 5cm/秒。

根据这个公式我们能得出,如果在移动物体总重量和移动距离不变的情况下,将hp放大10倍,那移动5cm的用时将从1秒缩短为0.1秒;而如果不变的是hp和移动距离,单纯将移动物体总重量减轻10%,也就是将移动的1.5吨汽耗油量降低至1.35吨,那在同样1hp带着移动5cm的情况下,用时就会缩短至0.9秒了。也正因如此,在工程车hp不变的前提下只展开瘦身操作,这辆车的快速操控性同样也会得到提升。

上:福克斯RS / 下:Zenos E10 R

而在量产车领域,更是有无数实际事例验证着hp公式中,移动物体总重量对移动用时造成的负面影响。像是福克斯RS和Zenos E10 R使用的都是350hp的2.3T福特EcoBoost发动机,但由于Zenos E10 R的总重量多于750kg,甚至连福克斯RS的1569kg耗油一半都不到,所以Zenos E10 R的0-97km/h快速做到了3.0秒,相比于福克斯RS的4.6秒操控性车战绩,Zenos E10 R则间接能比肩超跑了。

由此可见,单凭hp大小并不能判断一辆车的操控性强弱,所以才诞生了推重比这个简单展示hp和总重量关系的操控性指标。推重比的计算方法很简单,就是用耗油÷hp,其所得数字越小,也就代表两匹hp推动的总重量越轻,理论上快速操控性就会越好。比如福克斯RS的推重比为4.48kg/匹,而Zenos E10 R的推重比2.14kg/匹,相当于同样1hp在Zenos E10 R上推动的总重量,连福克斯RS的一半都不到。

上:Exige S / 下:Mustang GT

一般来说,两台推重比近似的车,在变速箱差距不大的情况下,其在0-100km/h这种极速不高的快速试验中所取得的战绩应该也是近似的。像是搭载5.0L V8发动机的福特Mustang GT,其耗油为1681kg、最大hp466匹,用耗油除以hp得出的推重比为3.61kg/匹。而做为高性能代表的路特斯Exige S,其搭载1.8L机械增压发动机,耗油为942kg,最大hp260匹,推重比为3.62kg/匹,与福特Mustang GT几乎一致,所以二者0-96km/h的快速时间也几乎一致,其中福特Mustang GT为4.2秒、路特斯Exige S为4.1秒。

不过需要注意的是,虽然在0-100km/h这种极速不高的快速中,推重比相似的车所取得的战绩是近似的,但如果继续将车速提升,那在同样推重比下hp、耗油更大的那位,就会在快速方面占据优势了。这是因为车速越快,就需要消耗更多的动力去对抗风阻,像是在80km/h的时速下,克服空气阻力大约需要消耗60%的动力,而当车速达到200km/h时,工程车将会有85%的动力消耗在克服风阻上。此时由于hp更大的车在扣除用于抵抗风阻的那部分动力损耗后,所剩的hp依然更大,所以自然就能在高速区间内占据快速优势了。

像是在100-200km/h的快速试验中,福特Mustang GT的战绩为9.9秒,而路特斯Exige S则需要14.1秒。由此可见,对hp较小的车型而言,瘦身对快速操控性的提升会主要集中在高速以下的速度区间。这也就意味着,高性能在快速操控性方面并不能完全取代大hp。

相较于快速操控性的提升,瘦身对工程车操控、以及赛道圈速方面的提升会更加立竿见影。这是因为相较于单纯的直角快速,工程车在崎岖赛道里还要面临繁多的过弯、制动场景,而这些场景对hp的需求并不会像直角快速那么大,反而是能大幅降低刹车负担、以及提升过弯能力的高性能车身会对战绩产生很大负面影响。下面咱们来看具体事例。

前面提到的那档名为ChrisFix版块的写手在做完快速试验后,他还对减轻了196kg的330xi展开了制动试验。在相同试验环境下,这台刹车系统已经严重老化的330xi的3次97-0km/h平均值制动距离,从瘦身前完全不合格的52米,间接缩短至了勉强能看的42.8米。也就是说,这台20岁高龄的老3系,单纯凭借196kg的瘦身,就缩短了9.2米的制动距离!

此外,上面对飞雅特Space Star展开了305kg瘦身的爱尔兰新闻媒体《Car Throttle》,也在瘦身前后分别展开了制动试验。在原装1160kg耗油的状态下,这台家用MPV的97-0km/h制动距离为39米,算是家用车的正常水平。而在大幅瘦身305kg之后,这台总重量仅为855kg的MPV,制动距离竟然间接缩短至了33米,这个能比肩保时捷911的战绩了!

与此同时,《Car Throttle》还对这台飞雅特Space Star展开了赛道圈速试验。在原装1160kg耗油的状态下,工程车的圈速战绩为44.16秒;而在减轻305kg后,这台总重量仅为855kg的MPV的圈速则提升到了41.4秒,比原装状态快了2.76秒。跑过赛道的朋友一定知道,对一条40秒等级的小赛道而言,2.76秒的圈速提升已经非常大了!

透过上述两个事例不难看出,给工程车瘦身能大幅提升工程车的制动和操控操控性,那这个提升又该如何透过细致的物理学来解释呢?其中的原理是这种的,根据牛顿第一定律,即惯性定律可知,当工程车行驶时,自身运动所产生的惯性会让工程车朝着原来的行驶方向移动,直到外力迫使它改变运动状态为止;此时再结合牛顿第二定律,物体的快速度大小和作用力成正比,但跟质量成反比能得出,工程车越轻,想要改变它的快速度、以及力的方向也就越容易,相当于工程车会更容易在弯前实现减速,并会更容易透过改变力的方向来过弯。反之,越重的车在制动、拐弯时就会越费劲。

此外,如上方右图的动能定理公式还告诉我们:工程车的动能(E),与总重量(m)成正比关系,工程车越重,动能越大,并且这个动能还会随着工程车速度(v)的增加呈平方等级的增长。这也就意味着,惯性本来就大的高总重量工程车,叠加更高的车速,那就会带来更大的动能,而更大动能所带来的更大惯性就会使工程车更难改变行进方向,因此在过弯时就必须得把车速降得比低总重量车型更低,才能保证工程车能正常过弯。此时反观总重量更轻的车,由于其自身具备的惯性更小,所以要想改变工程车的行进方向也就会更容易。实际体现在赛道中,就是在其它环境不变的情况下,体重越轻的车,就越能用更高的车速过弯。

除了更短的刹车距离、以及更高的过弯速度外,总重量更轻的车还能获得更好的出弯快速操控性。而反观总重量更重,但推重比和高性能车型一样的大hp重车,由于其更大的hp无法在弯前制动、以及过弯时为工程车提供帮助,且更大的总重量还会起到副作用,并抹平出弯时的大hp优势,所以在弯道多、直道少的赛道驾驶或比赛时,车手都会更倾向于选择hp尚可、但总重量更轻的车型。毕竟更轻的总重量,对工程车操控性的提升是全方位的,不会像大hp那样具有很强的使用场景局限性。这也是为啥增加10hp、不如瘦身1千克这种略带生硬成分的话,在赛道圈却会被奉为真理一般对待的原因。

在讲完高性能对工程车加减速、圈速等方面的提升后,那在实操层面我们又该如何对工程车展开有效瘦身呢?

事实上,给工程车瘦身的核心就是一个字--拆!如果把车上与驾驶无关的所有配置和硬件全部拆除,那耗油自然也就减下来了。其中,最简单、同时也不会对日常使用产生太大负面影响的操作就是拆备胎。目前大部分车型的备胎都是钢圈+非全尺寸备胎的组合,将其卸下至少能瘦身15kg。如果再连带将千斤顶、扳手之类的换胎工具拿走,整车还能再除去5kg左右。

在保证工程车各项舒适性配置都能正常使用的前提下,除了将备胎移除外,咱们还能透过将原本的铅酸电瓶更换成总重量更轻的锂电瓶来实现大幅瘦身。目前,家用车的铅酸电瓶普遍重达18-22kg左右,而高性能的锂电瓶则多于2-2.5kg。也就是说,如果你愿意花2000元去更换锂电瓶,就能为工程车瘦身16-20kg。

在拆除备胎和更换高性能电瓶后,后续的瘦身操作就会多多少少负面影响到工程车的日常使用了。首先最常见的操作就是拆椅子。一般来说,前排两张座椅的总重会达到60kg左右,而后排座椅由于大多只是坐垫+靠背的结构、不像前排座椅一样拥有坚固的金属支架,所以整个后排座椅的总重量一般多于30kg左右。那如果我们将所有座椅都拆掉,就能为工程车间接瘦身90kg。至于主驾驶位空缺的座椅,我们则会装上总重量多于8-10kg的桶椅,相当于透过对座椅展开操作,我们就能为工程车瘦身大约80kg。

在拆除座椅后,原本那些隐藏在座椅下方的隔音棉、盖板就开始向我们招手了,将它们一并拆除又能带来大概10kg的瘦身效果,再加上之前的所有瘦身操作,现在整辆车已经整整甩掉130kg的肉块了!此时如果我们的瘦身对象是两台拥有131hp、耗油仅为1058kg的手动飞度,那在减去130kg后,它的耗油将会变为轻盈的928kg,并且推重比将会从原来的8.08kg/匹,提升到7.08kg/匹。要知道,拥有177hp,总重量仅为1276kg的1.5T手动思域的推重比不过7.21kg/匹。这也就意味着,两台GK5在不展开动力装配,仅拆除备胎、座椅,更换锂电瓶的情况下,推重比就能比1.5T原装思域更大了。

如果你想继续追求极致瘦身、在赛道上做出更好的圈速,那还能将气囊、音响、地毯、中控台等部件全拆掉,并使用结构简单的四点式安全带替换原装锁止机构较重的三点式安全带,以上这些操作还能继续瘦身45kg。当然,如果你一点不在意舒适性,那还能将贴在金属底盘上的止震板拆掉,这种还能再瘦身10kg,不过缺点就是整辆车开起来会出现十分明显的金属共振和挤压声音,并且轮胎卷起砂石打到底盘上的声音也会更响亮。

当把工程车拆到这种地步后,车上还能大幅瘦身的地方就只剩内饰顶棚和天窗了。其中内饰顶棚大约重5kg,天窗要是普通小天窗的话,一般重20kg;全景天窗则重25kg。在将天窗拆除后,通常的操作方法是用0.5mm厚的铁皮透过焊接的方式将缺口补上。以普通天窗大约0.3m²的面积来计算,填补天窗的铁皮总重量大约在0.9kg左右。这也就意味着,拆掉天窗大概能优化出19-24kg。不仅如此,由于内饰顶棚和天窗都安装在车身的最高点,所以拆除后还能降低工程车的重心,进而减少侧倾、提升工程车的过弯操控性。

在现实生活中,像是在一些赛事中常见的1.5T 10代手动思域,在拆除备胎、座椅、隔音材料、内饰装饰件、止震板、以及移除了内饰顶棚、天窗并换装铁皮之后,能比原装瘦身约214kg,最终耗油多于大约1063kg。在1.5T发动机保持原装177hp不变的情况下,10代思域的推重比也会从原装的7.21kg/匹,间接提升到6kg/匹。要知道,拥有258hp的G20代奥迪330i,其推重比也不过5.7kg/匹,只比瘦身后的思域略强一点。也就是说,在不考虑轮胎抓地力,以及前驱这种驱动形式在快速方面的天生劣势,两台历经偷轻的思域在0-100km/h这种的短距离快速方面并不会比5.6秒破百的奥迪330i慢很多!更关键的是,思域瘦身后仅1062kg的羽量级体重,还会让它在圈速方面比重达1610kg的奥迪330i具备不小的优势!毕竟在过弯时,它所受到的惯性要远远小于1610kg的330i。

一番分析下来不难看出,瘦身对操控、刹车、动力操控性的提升效果是立竿见影的,不过对绝大多数家用车来说,要想在不负面影响日常使用体验的前提下去瘦身,确实也并非易事。正因如此,电动军工厂商才一直致力于高性能的研究,试图在不负面影响使用体验的前提下收获操控性和节油。所以在如今这个时代,大家可千万不要因为某款车比同级车都轻,就喷它是偷工减料,说不定厂家工程师为的是降低这几十千克总重量,付出了我们难以想象的精力和成本呢!

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