文|雅斯顿
近些年,大家的节能减排意识空前提高,我最近就遇到了这样一个脑洞提问:
“为什么没有消费者关注汽车车体的保温性能?”
提问者的观点是:“尤其对于电动汽车来说,如果采用好的保温玻璃和保温车体材料,夏天开空调维持凉爽只需要相对少的能源,冬天制热也只需要相对少的能源,也算是节省电能的一种手段。”
汽车是移动的房子,我想他很可能参考了建筑设计。你看大东北的房子,墙体普遍设计厚实,又多采用双层玻璃,可防止外部冷空气进入室内,也保证了室内暖气不会流失。
所以提问看似脑洞,但其实还蛮讲科学的嘛,而且汽车空调功率3~5千瓦之间,按夏天使用2h算,差不多要消耗6~10度电。空调作为耗能大户,如果有车体隔温设计,肯定能帮助节能。
汽车真有在借鉴
我们从足够长的时间段看,汽车确实借鉴了建筑设计,比如双层玻璃和遮阳帘在B级车上已经很普遍。遮阳帘自然不用多说,双层玻璃因为中间夹有干燥空气层,可以隔断空气对流和传导,具有隔热和隔音效果。
只不过严格来说,双层玻璃被使用是出于安全考虑,据称与老亨利·福特驾车遭遇挡风玻璃破裂事故有关。
二十世纪三十年代,福特汽车的创始人亨利·福特由于一块挡风玻璃碎片碎裂受了轻伤,这促使福特发明了夹层安全玻璃。
类似的“惊喜”还有一些,从20世纪70年代开始,轿车车身采用镀锌钢板,使得车身不会使用三五年就发生腐蚀,寿命被提高了一倍多。就好比铁皮房子容易生锈漏风漏雨,车身钢板的提升间接为汽车隔热持久性提供了保证。
当然也都能理解,毕竟直到1954年,通用汽车公司才首先在纳什牌轿车上安装了冷暖一体空调,基本具备控制车内温湿度的功能。
早些年汽车还设计有可开启式的三角窗,很大作用是给车内换气,并且尽可能不像开车门车窗那样增加风阻。我们现在习以为常的空调配置,其实也不过普及开来才二十多年而已。
那随着时代发展,有没有针对性的隔热设计呢?
显然工程师注意到了这个问题,针对汽车隔热设计的表现,现代汽车工程设计理念中还真形成了一套规则和测试方法。
隔热设计的关键在「密封性」
造汽车虽不是造房子,但汽车是一块块钢板通过焊接、胶接等手段拼接在一起的,对应到造房子上,砖头就是钢板、水泥就是粘接剂。这启示大家,确保密封性是提升隔温水平的关键。
你可以对比下90年代的老车和现在的新车,会发现“老鼠洞”的说法要少了很多。这是因为随着工艺和制造水平提高,搭接部位密封胶的使用量增加,合理分配公差及数据优化,车身已基本消除5mm以上的老鼠洞。
此外,新车也使用了越来越多的密封条,它被广泛应用于四门两盖以及天窗等区域,填补车身部件之间的间隙。当然密封条也不是一劳永逸的,建议大家都要定期检查密封条,是否发生硬化、变质、破损,有无裂纹和断裂。
“四门两盖”是四个车门+前发动机盖+后备箱盖的统称。密封胶按材质划分为密实胶、海绵胶和硬质橡胶三种,橡胶材质的密封胶条在防水、密封、防老化,隔音效果方面都要优越其他两种。
为确保汽车安装和涂装的方便,车身不可避免的会预留很多孔洞,有的孔洞在使用以后,若封堵不好,就会漏烟或漏气。
如何改善这一问题,除了堵孔,还有“旁路密封”设计,简言之就是在重点部位增加膨胀胶片来进行封堵。
这种胶片很聪明,它有受热会膨胀的特点,涂装电泳温度低不会膨胀,因此不影响电泳液覆盖整个车身,确保防腐。等到进入电泳烘干室,温度上来,它又立刻膨胀充满整个腔体,达到密封的效果。
有了这么多解决方案,最终肯定要来一个评价测试才完善。因此,工程师设计了乘员舱气密性测试。比如我们听说过用烟雾来判断造型流线设计,研究风阻改良,其实车内也是有乘员舱烟雾测试的。再或者干脆直接给车内加压,来判断整车的压力泄漏情况。
通常设定值是内外压力差为250pa,这个压力值是空调系统出风量达到中高档位时的压力值,所以还是很有代表性的。
还能不能进一步提高隔热水平?
从技术手段看,现在的隔热技术集中于以下几种手段:
采用遮阳帘、防晒膜等手段降低热辐射;
利用各种密封手段封堵间隙,降低热对流;
利用双层玻璃等手段,降低热传导和热对流。
以上提到的这些理念,早在十多年前就已经成型并发展成熟,如果说现在有哪些改进,那就是测量手段更加科学、精准,并且结构技术细节的提升。
比如车身泄压阀,调和了整车气密性和泄漏量之间的关系。车身泄压阀是用于释放车舱内过高压力的单向气阀,它确保了车内不会因为气密性太高导致的过闷。
那为啥我们现在很少听到隔热技术的宣传呢?而且也没有特别的新方法出现。
这是因为车内密封性过高,也不一定是件好事。最直观的原因,显然是投入成本平衡被打破。当然,像遮阳帘这些配置,如果能配备起来肯定是最好了。但它会增加车门异响的风险,因此控制精度要求更加严格。这说明,汽车各部件是一个系统性工程,其实核算成本时,我们还不能简单地按单件成本来估算。
遮阳帘属于容易发生异响的零部件。
除此外,为了维持密封性这一高点,有可能打破其他设计,比如减少工艺孔,就有可能导致电泳漆不能完全覆盖车身,耐腐蚀能力会降低;又或者使用更多的密封材料会带来增重问题。
况且在寒冬酷夏出现油耗增加,大家早已经做好了心理建设,如果成本增加了,但节能效果仍不突出,厂家肯定会谨慎采纳。
话糙理不糙。不得不说,相比于科技配置带来的高投入回报比,其实越看起来传统、越机械的东西,投入回报比往往是越低的。当然,这也是豪华品牌之所以能拉开差距的原因之一。
小结
我们回到开头的提问——“为什么没有消费者关注汽车车体的保温性能?”
你会觉得这个问题脑洞吗?
我想你不会这么觉得了。看似脑洞的提问,工程师老早就在关注,并提出了一系列解决方案。显然,我们消费者在购车时不会关注汽车车体的保温性能,因为它属于看不见摸不着的指标,对用车的影响也不是很大,就算是汽车工程师,恐怕非职责对口,也不知道还有整车气密性要求。
但认真看这个脑洞问题,我认为它仍然有讨论价值,这说明大家的节能减排意识越来越强烈,以前大家不关注的细节也都重视起来。这也警示汽车企业,在科技进步的同时,传统技术的提升也不落下,不然消费者就要敲打你了。
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