目录

    关于本书

    「盐」系列电子书出版序

    汽车是怎么造出来的

    开篇 当我开车的时候

    第一章「教练，我想造车」

    第二章 第一印象最重要

    第三章 怎么样的车身是好车身

    第四章 风阻的那点事

    第五章 呼吸之间——进排气

    第六章「燃烧吧，小宇宙」之发动机

    第七章 变速箱当然就是要变速

    第八章 混合动力——不那么遥远的高科技

    第九章 车联网是什么？

    第十章 回到车里，谈谈内饰

    番外篇之「试驾之旅」

    作者说关于本书

    《汽车是怎么造出来的——知乎内向小瘦子作品》内向小瘦子

    出品人 周源

    编辑 梅莹 裴启航

    校对 高正哲

    设计 郝小好

    联系我们 publish@zhihu.com

    本电子书版权为北京智者天下科技有限公司所有，未经书面授权，不得

    在任何地区以任何方式反编译或节录本书内容。

    ZHI-BN:9-0065-0000160909-1

    DNA-BN：ECFD-N00007406-20160322

    最后修订：2016 年 09 月 09 日

    出版：浙江出版集团数字传媒有限公司

    浙江 杭州 体育场路 347 号

    互联网出版许可证：新出网证(浙)字 10 号

    电子邮箱： cb@bookdna.cn

    网址： www.bookdna.cn

    本书电子版如有错讹，祈识者指正，以便新版修订。

    Zhejiang Publishing United Group Media CO., LTD, 2013

    No.347 Tiyuchang Road, Hangzhou 310006 P.R.C.

    service@bookdna.cn

    www.bookdna.cn「盐」系列电子书出版序

    知乎创始人 周源

    我们和这个世界，有一种天然的媒介，那就是存在于我们大脑里，没有

    被分享过的信息。如果有某种方式把每个人的知识、经验和见解都汇集

    起来，会不会像从信息海洋中源源不断地提取出知识之盐一样，极大地

    丰富很多人生活的味道？

    这个问题，令人兴奋。知乎创立至今，诞生了一种新的知识生产方式，对世界的提问和回答，像是对一个无序的世界进行了一次次重构 ——

    把彼此大脑里没有分享过的知识、经验和见解搬上了互联网，组成了一

    个全新的网络。而那些最有知识、经验和见解的人，就像盐，给这个世

    界带来味道。

    您即将展开的这本书，属于知乎的「盐系列」丛书。我们希望这些作品

    保存一种海的味道，因为在知乎看来，每一位认真的知友，都是知识海

    洋中析出的智慧之盐。我们希望这一系列的每一本书，都可以为您透析

    世界的一个组成部分，亦或给您的生活增光添味。

    读这书时，请别忘记，它诞生自一个有味道的人。 汽车是怎么造出来的开篇 当我开车的时候

    来不及了，赶紧上车吧!

    为什么要上车？

    首先，汽车是工业革命中产生的最重要的机械产品，没有之一；

    并且，汽车作为并将长期作为男人们最喜爱的玩具，没有之一；

    同时，在我国，汽车也是唯一可与房产并列而谈的商品，没有之一。

    为什么要上你的车？

    因为我是一名汽车工程师，我可以告诉你一些在其他车上听不到的故

    事。

    真的么？

    为了让你相信我，我先给你讲一个关于造车的故事。第一章「教练，我想造车」

    没有什么是一箱钱解决不了的事，如果有，那么就两箱。

    首先让我们做一份 PPT 融资 300 万，剩下的事就简单了，分为三步：

    Step One，盖车间，并雇些工人和工程师；

    图 1

    Step Two，请设计师做个造型；

    图 2

    Step Three，增加一些细节，Finish!

    图 3

    经历了互联网的「颠覆潮」以及各种卖手机的、拍视频的、做无良医药广告的、甚至还有薯片公司的跨界造车后，仿佛大家都觉得造车不是什

    么大事。因此，我觉得有必要为汽车行业的门槛扫扫灰了。

    「增加一些细节」

    成熟的车企都有一套自己的开发流程。经过多年的验证和优化之后，各

    公司的开发流程整体上是趋同的。下面以某合资企业为例，浅谈一下在

    研发过程中「增加的细节」。

    让我们从下面两个假设开始创业。

    假设 1：你已经有了一栋办公楼用于安置非生产员工，也有了一个完整

    的车间群，包括冲压、车身、油漆、总装四大车间。当然，再有一个发

    动机工厂才是最好的。

    假设 2：你已经有了数千名开发、采购、财务、市场部门的员工，也有

    了数千名培训好的产线工人。

    那么，现在就可以开始造车了!

    从项目成立到 SOP(Start Of Production 批量生产开始)，时间跨度为

    48 个月，分为三大阶段：产品定义、批量开发、批产准备。

    产品定义阶段是「从无到有」的过程。

    根据市场趋势分析，市场部提出设计一辆小型城市 SUV 的想法，目标

    客户是初入职场的年轻人。

    一声令下，市场部开始罗列装备清单和配置表，并预估售价和销量；开

    发部开始提供技术方案、对比竞争车型；财务部门开始估算材料成本。

    初步算下来一看，营业利润率 5%，也就是 100 块里赚 5 块，好像还不

    错啊。可是领导一巴掌扇过来说：「公司目标是 8%!」

    另一边，造型的艺术家们放着音乐，四五个油泥比例模型已经快刮好了，时刻准备着领导检查。

    不赚钱咋办呢？要么加价，要么降本。开发部开始想办法降本，但也要

    结合自身定位和竞争对手的水平来降，那么先把竞争对手的车各买一辆

    吧。拆了几台车后发现，哦!它这个秘制隔音包比较便宜，我们也换成

    这样的，一下子省 8 块!

    陆陆续续换材料、换沿用件、减少配置，加起来省了快 1000 块了，可

    这样也才达到 6% 利润率。

    接下来就要施展加价大法了。

    加价大法就是通过增加产品竞争力以获得消费者的认可，从而可以在提

    高售价的同时不影响销量。简单来说，就是只增加了 100 块的装备，但

    消费者愿意花 200 块买单。

    这样，弄个酷炫 LED 大灯吧，加价 2000!再弄一圈全身镀铬，加价

    1000!利润率终于达标，正式立项。这会儿时间已经过去了大半年。

    接下来，项目进入概念设计阶段。从现在开始，要把短短几页纸的装备

    清单变成厚厚一本产品描述，同时结构 CAD 设计也同步启动。那边的

    设计师一边喝着红酒，一边继续优化进入决赛的两个方案。

    产品描述作为项目的基础，要用它来计算成本、计算开发工时、确定实

    验范围等等，必须非常详细，不仅包括所有的零件，还要把每个零件高

    低中配分别长什么样，材料工艺用哪种也讲清楚。理论上，看完这本

    书，你就应该能脑补出这辆车长什么样，开起来什么感觉了。

    一个月过去了，两个月过去了。在纠正了几百个错误后，终于完成了产

    品描述 1.0 版本，当然接下来还会有 2.03.04.0......

    产品描述虽好，但为了信息化管理，还是需要建立数据库，用表格的形

    式收集所有的信息。这表格可就不是 1.0 这么简单了，从诞生之日起到

    项目 SOP，基本上每天都在发生变化。因为这张表要延伸至批量生产阶

    段，不仅用于开发，还要用于采购、质保、物流等方面。每个工程师负

    责几个零件，填起来也挺快，再一次纠正了几百个错误后，一个几千行

    的零件表也基本成形了。那边，设计师放下了今天的第三杯拿铁，说：「就这个方案了，拿去做

    数据吧。」接着就正式进入了批量开发阶段!

    距离 SOP 还有 30 个月，批量开发阶段主要是将设计细化，并跟随市场

    部不断变动的需求时刻对设计进行更改。

    首先进行 3D 扫描、光顺逆向，根据光顺面才能进行内部结构设计。一

    群绘图员日以继夜，几个月后终于完成了概念车数据。

    光看数据没意思，还得造出来。样车部门带着一群金链技师，甩开膀子

    就干。重要零件开模具，其他的就用别的车上的零件切切补补，一辆概

    念车就造好了。

    这时离 SOP 还有 25 个月，但模拟计算发现排放还是达不到国 6，咋办

    呢？减阻吧!前保加宽点，后视镜缩小点，轮胎换个低滚阻，底护板加

    长加长再加长。光顺重做一遍、结构重做一遍、CFD 重做一遍，终于搞

    定!结果发现 C-NCAP(中国新车评价规程)评分又多了个行人保护!

    又过了俩月，行人保护功能也做进了项目中。回头一看，发现项目节点

    已经推迟了 5 个月，后面时间不够了!

    「推迟 SOP 吧。」领导又一巴掌扇过来：「给我压缩开发时间!」

    那就只好硬着头皮开始压缩。

    结构优化快一点行不？

    耐久少跑几万公里行不？

    模具早一个月造出来行不？

    起步生产爬坡快一点行不？

    不行也得行!

    SOP 推迟一个月就少卖 1 万辆车子，少卖 1 万辆车子公司利润就少 1 个亿，利润少 1 个亿领导们的年终奖就少 5 千万，领导的年终奖怎么能

    少？

    开发工作继续加班加点，原本规划要 10 个月完成设计的优化和冻结，凭借着强大的劳动精神，7 个月就完成了!

    排放合格!

    碰撞合格!

    零件都完成定点和 OTS(Off Tool Sample 样品观察)计划!

    没有任何工程师猝死!

    设计冻结了，虽然推迟了 3 个月，后面批产准备阶段接着继续加班!

    整个开发周期中的技术工作都是围绕着认可(Homologation)进行的。

    项目要 SOP，必须每个零件都达到质量标准，每个软件都得到认可。软

    件通过检查或主观评价获得认可，零件则要通过试验才能得到认可。

    批产准备阶段就是认可的最后一步，制造实验车辆并完成各种实验。一

    方面车间要优化自制钣金件的质量，一方面督促供应商按时提供零件。

    当供应商送来了新鲜出炉的车轮，你拿着就想往车上装，却被人一把拉

    住：「请先认可!」这时候你懵了，国外不是认可过了吗？

    事实是，国产化的零件国外已经认可过，但有可能国内供应商的质量管

    理体系较差，有可能国内外原材料不是完全一样，出来的零件强度就偏

    低。即使是国内认可过的供应商，由于模具寿命到期，重新开了一套一

    模一样的模具也是需要重新认可的，因为说不定新做的模具哪里就有瑕

    疵呢。这样一来，你就有了四五百个需要认可的零件。

    那就开始准备认可吧。要认可就要有标准，上市的最低要求是达到国

    标，但国标有两个问题：

    1. 只在这个国家有效；

    2. 范围并不涵盖所有零件。

    因此，企业也会有自己的标准。特别是跨国车企，为了发展海外市场，需要考虑不同的国家标准。一般来说，企业标准会比国家标准更加严

    格。这些标准中规定了以什么样的条件做什么样的试验，做完后要达到

    一定的要求才能得到零件工程认可。

    认可试验分为台架实验和整车实验。

    台架试验模拟最恶劣的天气、最高强度的使用。整车试验是用新零件制

    造出试验车，然后进行耐久路试、三高路试、坏路路试等等。

    试验标准清楚了，供应商陆续送来了一些新零件，离预批量开始时间越

    来越近，但还是有几个零件没送过来，那么拿其他的先随便拼凑一下算

    了。大灯一直发不出货。支支吾吾问了半天，供应商才说原来是进口的

    模具手续出了问题，卡在海关。那车子也得造啊，直接把供应商领导叫

    来骂一顿，让他们回去重新开个小批量模具临时使用。原节点后的两

    周，供应商终于送来了几个歪瓜裂枣的大灯，赶紧装车用。

    零件准备就绪，车间预批量造车开始。第一天发现物流送来的零件装不

    上，一看是零件表错了，赶紧改；第二天发现安装工艺书上的零件长得

    也不一样，一看是工艺书做错了，又赶紧改；第三天发现线束装上去一

    会就掉下来，一看数模发现卡扣设计短了，赶紧改；第三十天发现......

    总之车造起来了，赶紧往回拉，等着做试验呢!

    这时，神圣的奥特曼，哦不，奥迪特(Audit)走了出来，看了一圈后

    说：「你这个车我能挑出 300 个问题，但我只抱怨 50 个。」工程师们

    感激涕零地拿着 50 个问题，回去开始研究。

    一个月后，终于改好了 15 个问题，Audit 欣慰地说：「很好，那剩下的

    250 个问题里我再挑 50 个出来吧。」

    总装技术员跑来找你：「雨淋试验漏水，一定是油漆车间 PVS 没涂好!」

    油漆技术员跑来找你：「漏水，一定是总装没装好!」

    总装技术员和油漆技术员一起跑来找你：

    「油漆没涂好!」

    「总装没装好!」

    突然他们停顿了一下，说：

    「一定是设计的问题，改设计!」

    试验那边也是三天两头出问题，一会试验室被其他项目占了，一会试验

    室空出来但停电了；终于来电了，试验设备却坏了；试验室空出来了，试验设备也是好的，还有电，结果，试验员跳槽了......

    几个月后，每个人都累得呜呼哀哉，终于撑到了 SOP。工程师们弹冠相

    庆，「再也不用互咬了!」

    这样，一部车算是造出来了。现在事情就简单了，把车卖出去就好。那

    么，如何让客户爱上我们的车呢？第二章 第一印象最重要

    作为朋友圈里的非著名汽车行业从业人员，常常有各路亲朋好友来咨询

    内向小瘦子，该买什么车。

    当内向小瘦子综合考虑这个「朋友」的经济实力、个人喜好、属相、血

    型还有当天的地心引力，凭借自己多年沉潜于汽车圈的阅历，挑出两款

    车请他选择时，得到的第一句回答十次有九次是：「你推荐的这个车确

    实不错，但是我觉得 xx 给我的第一印象非常好哎。」作为一个内向小

    瘦子，我只能无奈地说：「那你加钱上卡宴吧。」

    话虽然这么说，但是这个故事教育我们：做车呐，第一印象最重要。

    那么，对一辆车的第一印象从哪里来呢？如果你说是从发动机数据、变

    速箱类型和悬架结构而来，那么，走好不送。

    正常人对一辆车的第一印象一定是来自外表的。心灵美？日后再说吧!

    对于一辆汽车，外表是什么？是车身造型。说到车身，大家想到的无非

    是这样的：

    图 5而在内向小瘦子的世界里，车身是这样的：

    图 6

    在这个连大巴都在强调自己「全承载车身」的时代，我们就暂且先不讨

    论那些硬派工具雄浑的大梁，只谈谈承载式车身。

    故事要从车身的功能开始说起。

    「车身是干什么的？能吃么？」

    汽车工程师内向小瘦子曾经说过：汽车车身是空间、力量与美的结合。

    空间和移动是汽车存在的两大基本意义，而车身存在的意义便是提供空

    间。

    相对而言，另外一些空间布置的细节就显得无关紧要了——比如当你坐

    在驾驶座或者其他座位上时的视野如何，你的双手双脚所操控的所有设

    备的人机工程学设计怎样，以及发生碰撞时车身的安全吸能空间是否充足。这些虽然「并不重要」，却都与车身的设计息息相关。

    除了为乘客提供空间，车身也要为各种零部件提供安装基础和空间。当

    其他专业的内向小瘦子们呲牙咧嘴地终于实现了领导们要求的功能后，车身都得展开胸怀，拥抱大家。

    虽然你周围所有的人都在劝你不要买日系车，因为「皮儿薄馅儿大车发

    飘」，但每个车身专业的内向小瘦子都恨不得车身没有重量才好。让推

    重比的分母小一点，再小一点——前提是能够达到支撑所有零部件，尤

    其是运动部件安装的强度，同时满足「玄学工程师」对于整车

    NVH(Noise、Vibration、Harshness)的要求就行。当然，还有被动安

    全需要考虑，毕竟这是不少购车者宣称「最关心也是最重要」的卖点，实际上配齐液晶仪表、发光挡杆、全景影像还有跑马氛围灯的品牌更能

    抓住他们的心。

    当然，作为内向小瘦子，我们有自己的追求。先用高强度钢制造的

    ABC 柱、车门防撞梁、门槛梁等把乘坐空间围个密不透风，然后谦逊

    地把舍己救人的荣誉让给防撞梁、纵梁和后备箱。

    图 7

    「咦？你刚才说什么？防撞梁？」

    「防撞梁」这个名词火起来，大概是通过 6 年前的一档「大名鼎鼎」的

    电视节目——《小强实验室》。这档节目效果如何呢？我不清楚别人什

    么感觉，但是我自己当时基本处于被洗脑状态，当别人说日系车好时，我是这样的：「好个屁啊，什么超五星家轿，后防撞梁都没有。而且那

    天我看到一事故，公交车转弯时前轮打的角度太大，正好轮胎撞到了一

    台凯美瑞的前轮翼子板，翼子板和保险杠侧面直接被轮胎压碎了好吗？

    简直太脆弱了」。怎么样，是不是洗脑效果好到极致？

    很惭愧，向大家曝光了内向小瘦子当年的中二史。其实这也很容易理解，当信息不对称时，人们选择相信自己能够感知到

    并且容易接受的观点。当了解到足够的信息，并且能够运用自己的理智

    去进行思考之后，一个人的观点就会随着所获信息的全面准确而趋向于

    正确。虽然水平有限，但我希望能尽我所能，将自己了解的信息，尽可

    能简单地共享给大家，剩下的，交给大家自己思考。

    一般能对车辆起到保护作用的前后保结构如下图所示：

    图 8 ：① 吸能盒 ②防撞梁(保险杠加强件)③吸能块(EA 材)④保险

    杠面板关于以上出场的「演员」，我简单介绍一下。

    1.姓名：吸能盒

    英文名：Stay 或者 Arm

    图 9：吸能盒

    连接方式：一般通过螺栓与车体纵梁连接，也有极个别的是直接焊接在

    车体上的。直接焊接与螺栓连接相比，物料成本会更低，性能上并不会有什么影响，不便之处在于事故后的维修，因此目前已经很少见了。

    材料：一般为钢材。钢材的强度和延展性比较均衡，既保证了一定的强

    度，又能够产生较大的塑性变形。

    作用：吸能盒长度一般在 100mm 以上，具备一定的强度，通过变形来

    吸收能量。对于后保来说，增大了加强件与车身之间的距离，有利于加

    长缓冲距离，降低低速碰撞时对车体后围板和后背门锁的损伤，从而减

    少维修费用；当然其长度也不是越长越好，这需要根据整车的造型设计

    来确定。

    2.姓名：防撞梁

    一般消费者称作防撞梁，但我更愿意称作保险杠加强件(为了便于大家

    理解，以下仍称为防撞梁)。

    英文名：Bumper Reinforcement

    图 10：防撞梁

    连接方式：防撞梁一般与吸能盒之间通过螺栓连接，使用螺栓的原因是

    为了减少事故后的维修费用。对于前保来说，这是可行的，因为某些时

    候前保防撞梁需要更换，但是吸能盒可能不需要更换。但对于后保来说，通过焊接与吸能盒连接的方式，成本更低、维修方便。

    材料：包括钢材(根据不同车型需要，采用的钢材强度不同，480MPa-

    980MPa 都有)、铝合金、玻璃钢(只见与后保)。其中钢材的强度

    高、价格低，因此适用范围较广，缺点是重量较大；铝合金强度略低于

    高强度钢，但重量是钢材的三分之一，所以在稍微提高厚度之后，铝合

    金前后保防撞梁具备较高的轻量化优势，因此在 B 级以上的车型应用较

    多，但缺点是成本较高；玻璃钢的强度和价格都低于钢材，但是重量较

    轻，因此从成本和轻量化的角度来说，作为后保防撞梁也是一个较好的

    选择，目前在韩系车适用较多。

    作用：前防撞梁能够对后方的水箱散热器等贵重零部件起到保护作用，能够吸收大部分的低速碰撞能量，并将碰撞力传导至吸能盒、纵梁，改

    善高速碰撞性能。同时前防撞梁也是车身一个结构件，与左右纵梁连接

    形成一个闭环，对车体刚性增强也有所助益。

    图 11：前防撞梁

    后防撞梁前方车体本身能够在高速碰撞中吸收能量，因此后防撞梁的强

    度一般低于前防撞梁，只需确保低速追尾时能够较好地保护车体后围板

    以及门锁即可。 图 12：后防撞梁

    3.姓名：吸能块，一般称作 EA 材

    英文名：Energy Absorb Material

    图 13：吸能块

    连接方式：一般通过在防撞梁上开几个小孔，在 EA 材上浇注几个凸出

    部位与此配合，从而达到定位安装的目的。当然，在将保险杠面板装上

    之后，EA 材的安装就很可靠了。

    材料：一般为 EPP(发泡聚丙烯)，此种材料极轻，但又具备较好的强

    度，且具备很好的韧性，不易损坏，吸收能量的效果极好，通过注模的

    方式，加工也很方便。它的缺点是成本较高。有意思的是，这种原材料

    为白色，以前某些日系车的前后保 EA 材没有经过任何染色处理，所以

    顾客从车底或者牌照安装孔看到之后，就常常抱怨说：「日系车不厚

    道，给我保险杠里用的泡沫。」后来一些日系厂家学聪明了，生产时直

    接将 EA 材染成黑色，这样就很难看到了。另外还有使用普通 PP(聚丙烯)材料的，通过结构设计，使其外观、体积与 EPP 材质的吸能块相同，并能达到同样的性能。它的优点是吸

    能块内部形成空腔，节约了材料，成本有所降低；缺点是低速碰撞后不

    易回弹，如要达到 EPP 材的效果，则需更换，增加了维修费用。

    作用：相比防撞梁，能够完全吸收更低速度下的碰撞能量；设计的外形

    一般与保险杠面板完全吻合，在给保险杠面板提供更好的支撑和刚性的

    同时，也能在低速碰撞时，使保险杠面板不会因为应力集中而轻易破

    损、开裂。对于前保 EA 材来说，更重要的是在 40kmh 以下的事故

    中，对行人起到很好的保护作用——行人的腿部因为 EA 材的缓冲，伤

    害值会更低。

    4.名称：保险杠面板，一般简称保险杠

    英文名：Bumper facial

    图 14：保险杠面板

    连接方式：一般通过卡扣、螺栓连接在车身钣金或支架上。

    材料：保险杠很早之前都是钣金冲压件，直至 1970 年代，通用汽车才

    开发了第一个塑料保险杠，主要目的是为了降低车辆的维修费用。当时

    在一个电视节目秀上，主持人用一个大锤用力敲击塑料材质的保险杠，结果毫发无损。至此之后，塑料保险杠的应用开始逐步推广。

    现在保险杠一般为 PP(聚丙烯)材质，表面进行喷漆处理。值得一提

    的是，厂家作为售后件发到 4S 店的售后备品，往往是不喷漆、也没有

    雷达安装孔的，叫做「素材」，售后维修时再根据需要进行喷漆(使用

    一段时间后的车漆可能会有轻微变色，不同于新出厂颜色，需要单独调

    色)，并开雷达安装孔。所以个别因事故更换保险杠的车主会很纳闷：

    「明明我保险杠都换新的了，为什么你的维修单上还有喷漆之类的费用

    呢？这不是宰我么？」

    也有部分车型，为了极致的轻量化以及保险杠刚性(满足操控性需

    求)，使用碳纤维材料制造保险杠。比如 GTR 前后保险杠就使用了部

    分碳纤维。

    作用：我想这个无需再说，主要就是造型、风阻、行人保护的需要。保

    险杠面板能够吸收的能量微乎其微，甚至可忽略不计。

    前后保结构的作用

    1.对低速碰撞的作用

    首先定义多高的速度属于高速碰撞。为了进行区分，在此我将高于损伤

    性实验最高速度 15kmh 的碰撞，定义为高速碰撞；15kmh 或以下，定

    义为低速碰撞。

    保险杠面板：吸能效果极弱，不讨论。EA 材：根据数十次的实验经验(包括多品牌多平台的车型实验)来

    看，一般 4kmh 以内的碰撞速度 EA 材不会损坏，高于此速度，则能量

    传递至防撞梁，防撞梁开始能够肉眼观察到变形，EA 材也可能会在部

    分应力集中点发生断裂。当然，这不是绝对的，对于小型车来说，该临

    界速度会高点；对于大型车来说，临界速度会低点。

    所以，如果在低速倒车或溜车时撞到了墙面或者别的车辆，即使你坐车

    内感觉「砰」的一声响，前后保也基本不会产生任何损伤。这时就该干

    嘛干嘛吧，不要耽误时间。

    防撞梁、吸能盒：对于 15kmh 以内的碰撞，前防撞梁、吸能盒会产生

    可见变形，基本能够保证散热器水箱等贵重部品不会产生变形、损坏，但引擎盖前端可能会发生部分变形。

    在 10-15kmh 速度时，后防撞梁、吸能盒会发生较大的变形，如防撞梁

    设计强度较高，后背门或行李厢盖不会变形；如设计强度较低，则会造

    成后背门或行李厢盖变形，以及后背门锁在开门后无法再次锁上。如下

    图所示。

    图 15：当防撞梁设计强度较低，在 10-15kmh 速度时，后防撞梁、吸能

    盒会发生较大的变形

    2.对高速碰撞的作用

    保险杠面板、EA 材不讨论。对于防撞梁和吸能盒：

    1)前防撞梁、吸能盒

    根据 CAE 分析结果，对于 100% 重叠正面碰撞来说，前防撞梁、吸能

    盒碰撞时其吸收能量的比例在 10%-20% 之间，仅相当于 15kmh-22kmh的车辆速度完全降到 0 时被吸收的能量。因此，前防撞梁可认为主要是

    应对中低速碰撞损伤性的要求。

    但需要说明的是，得益于高屈服强度及抗拉强度，高强度钢或热成型钢

    制造的前防撞梁，在单点碰撞时(如撞树、电线杠等)，可以有效地将

    冲击力分散至左右纵梁，减少单根纵梁的受力，从而减少侵入量。这对

    于 IIHS 的 25% 重叠碰撞来说很重要。由下图 16 可见，25% 重叠的边

    缘，就是左侧纵梁所在的位置。

    图 16：25% 重叠的边缘，就是左侧纵梁所在的位置

    2)后防撞梁、吸能盒

    除了座椅鞭打实验之外，整车后碰并无针对乘员安全直接相关的实验。

    唯一的 50kmh 高速后碰实验，也只考察燃油是否泄漏、门锁能否自动

    打开、安全带能否解锁等情形。而根据 CAE 分析结果，在此项实验

    中，后防撞梁及吸能盒吸收能量占比为 10% 左右。

    因此，从后碰的实验设置即可知道，后防撞梁对整车的安全并无太大相

    关，只需确保在 15kmh 以下的低速碰撞条件下，尽量降低车辆的损伤

    性，减少维修费用，从而降低保险费用。而这也主要是欧美地区有此要

    求，国内还是一律由保险公司买单，与消费者利益其实无关。当然，不

    排除在不远的将来，中国人保会牵头将车辆的低速碰撞损伤性与保险费

    用挂钩起来。我想届时各大汽车厂家，肯定也会积极对应。

    前后保对维修费用的影响

    上面谈到车辆低速碰撞损伤性与维修费用的关系，那么就聊聊，什么样

    的前后保结构，有利于降低维修费用。

    1)从构造上来说，前后 EA 材、前后防撞梁、前后可拆卸的吸能盒全

    部齐备，能够有效地降低维修费用。

    前后防撞梁、吸能盒当然是需要齐备的，虽然并不是「小强实验室」所

    说的保命必备部件，但有了防撞梁，才能有效减少碰撞的侵入量，降低

    维修费用。然而，有些消费者认为装备 EA 材(泡沫)是厂家偷工减

    料、不厚道——实际上，构造齐备才是厚道的表现。

    如下图 17 所示，某车型不配备后保 EA 材，导致追尾时保险杠面板与

    防撞梁角落直接接触，产生较大的破损；导致本来只需喷漆甚至无需理

    会的损伤，变成需要拆装、修补保险杠，维修费用增加。

    图 17：某车型不配备后保 EA 材，导致追尾时保险杠面板与防撞梁角落

    直接接触，产生较大的破损

    2)从强度上来说，EA 材一般只能吸收时速 4kmh 以下的碰撞能量。前

    后防撞梁及吸能盒的强度设计，如果没有对应至 15kmh 的能量吸收要

    求，则可能会导致较高的低速损伤性。

    当然，需要再次说明，这与车辆的安全性并无必然的关系。只要能够获

    得 CNCAP 五星的车，起码还是相对安全的。

    如下图 18 所示，则是形状设计较为合理、强度也较高的后防撞梁。

    左图为前防撞梁，右图为后防撞梁。

    图 18：形状设计较为合理、强度也较高的后防撞梁

    写了那么多，我想大家对前后保相关结构，已经有了一个简单的了解。

    后续如果再遇到小强实验室之流，我想大家也一定能够通过自己的理性

    分析，自己得出答案。

    转了一圈又一圈，这说到底还是个看脸的时代。车身覆盖件和外饰件都

    装好的那一刻，谁还会在乎几厘米的空间差别，谁还会去想那自己根本

    无法评判的力量？面对汽车，唯激情驾控与性感造型不可辜负。然而关

    于造型又永远都存在悖论。那么，你眼中的美和内向小瘦子的眼中的

    美，还有这芸芸众生眼中的美，到底哪一个是真实的？

    所以让我们回到开始。在内向小瘦子眼中，车身就像一个抽离般的存在

    ——孔武有力的结构件如同人体坚实的骨骼，是所有动态及静态特性的

    基准，而婀娜多姿的覆盖件像是优美顺滑的皮肤，是引人入胜的诱惑之

    门。第三章 怎么样的车身是好车身

    在一辆消费级汽车的背后，是制造业最长的供应链，是成千上万的研发

    队伍，是几十年甚至上百年的数据累计，是精益求精的质量体系。因此

    每一款消费级汽车的诞生，都是综合了各方面因素后妥协的结果。从钢

    材的采购到新技术、新材料的点滴创新，从结构数据积累到平台化推

    广，一款车身的诞生，很多参数并没有选择的自由。

    这种标准化一来大大降低了车厂的成本，二来减轻了内向小瘦子们的工

    作负担，三来更是为整车素质的评判设下了基本的底线。也正因为如

    此，对于车身的评价与其他系统不同，它没法开动、没法测试，要从我

    们看到的整车静静地下手。

    「不顺滑的皮肤是可耻的」

    要问车身哪一项评审最严格，答案一定是外观。台面上的答案是精益求

    精，内向小瘦子告诉你，那是因为唯有外观直入心灵。精度检测可以作

    假，强度实验可以作弊，填充材料可以蒙混过关……但唯有覆盖件的外

    观，如果有了开裂、颈缩、凹凸、曲折、成型不到位、磕碰划伤等不完

    美，要么修，要么死。

    外观评审也许是汽车开发过程中最具有工匠精神的环节之一，因为真的

    没有定量标准。三种主要的检测方法——油石打磨、光线反射以及由内

    向小瘦子戴上手套去抚摸去感受，无一不充斥着浪漫的工匠情怀。

    图 19：油石打磨

    图 20：光线反射

    图 21：触摸

    「门缝里看车」

    在知乎不止一次看到这种提问，大意是说汽车表面那些黑漆漆的缝太

    丑，为什么汽车厂商不通过一些设计把它们处理掉。每到这时只能摊

    手，毕竟我们还处在并将长期处在车身发展的初级阶段，现有技术无法

    满足人民日益增长的审美需求。有门的地方就有接缝，而有接缝的地

    方，就一定有关于间隙和断差无穷无尽的纷扰。

    移动件的安装，涉及到安装基准及结构件的精度、连接件的精度、移动

    件本体的精度以及安装夹具的精度散布。要在纷繁可动的部件中寻找稳

    定且美观的间隙断差，其背后反映的是一个车身夹具设备的稳定性、人

    员调整的技术水准以及质量管理体系的成效。所以内向小瘦子经常以间隙断差水准推断整车做工水平。

    「那些年我们一起安过的钢板」

    如果说缤纷的涂装是整车的妆容，那么对于银装素裹的白车身来说，充

    盈其中的各类涂胶就是最好的点缀。如果你是一个热衷于在车展上按来

    按去以比较车皮儿薄厚的主，那么内向小瘦子要告诉你，你所评判出来

    的，八成是该车 BPR 胶的喷涂情况。对于用钢厚度都在 1mm 以内的覆

    盖件来说，跨度超过一定幅度，都敌不过你们的「大力金刚指」。但喷

    涂了 BPR 胶后就不一样了，上可增加大跨度覆盖件强度，减振减噪，下可对付你们这帮熊孩子们。

    下图 22 中，钢板中间的大方块就是 BPR 胶的喷涂，除此之外，圆嘟嘟

    用来减震的填充胶、围绕车门用来粘接并密封防锈的包边胶、可以取代

    焊点的结构胶等多种口味在等着你。图 22

    「不忘初心」

    看过了美妙的表面曲线，看过了星星点缀的美丽妆容，车身质量的核心

    究竟是什么？如果上面几条以「美」为主的话，那我们终归要回到「空间与力量」。

    基于目前的制造技术，绝大多数车身依然是由钢板经过冲压制造而成。

    这些钢板是什么材质、它们各自如何成型、成型后的精度、强度如何，它们相互搭接配合是否天衣无缝、连接的强度是否达标，是车身评价的

    最核心之处。下图 23 是典型的车身焊装工位。

    图 23：典型的车身焊装工位

    除了传统的焊接，车身零部件常见的连接方式还有翻边压合、结构胶的

    粘接，铝合金之间的铆接，等等。

    图 24：从左至右依次是单个冲压件的检具，冲压件焊接成总成的检

    具，以及由各大总成拼接成一个完整的白车身结构件的检具。

    内向小瘦子就是每天这样面朝铁皮背朝天，一步步确保每一个单品的精

    度准确：每一个单品合体时的姿势不会「出格」，最后才能确保完成品

    车身不会变成歪瓜裂枣。

    既然提到了焊接，就顺便展开一下关于激光焊接的故事，毕竟是某汽车

    公司多年以来最重要的卖点之一，也是各汽车媒体津津乐道的内容。

    「镭射」

    这种很容易让人联想到「车身黑科技」的词语，曾经在汽车媒体圈中着

    实火爆了一段时间。

    破除迷信之一：到底什么是激光焊接？

    作为白车身从业者的内向小瘦子，终日与各种焊接工艺打交道，可以肯

    定地告诉你，激光焊接，是汽车焊装工艺中非常常见的一种焊接方式。

    当然了，最常见的还是传统的电阻焊接，也就是点焊，此外还有部分铆

    接和其他连接形式。

    所谓电阻点焊，就是通过焊枪的电极臂，将被焊工件压紧于两电极之

    间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效

    应将其加热到融化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。这种方法在白车身工艺中应用非常广泛。

    图 25：传统的电阻焊接

    而我们这次要说的激光焊接，是利用高能量密度的激光束作为热源的一

    种高效精密焊接方法，通过激光头射出的激光光束将搭接在一起的车身

    零部件融化，再辅以焊接填料，冷却后双方就紧密结合在一起了。是不

    是觉得字都认识，但意思完全没看懂？那么来看图吧。

    图 26：激光焊接

    激光焊接在德系、美系、法系主机厂都有广泛的应用，日系主机厂应用

    得较少(据我所知，英菲尼迪是有用的)。

    破除迷信之二：激光焊接大法好？

    与传统点焊相比，激光束具有极高的加热能力、热变形小、焊接速度

    高、焊缝及热影响区窄、焊缝强度普遍高于母材等优点。因此激光焊接

    特别适合应用在大范围连续焊接的车身零部件上，比如车身和侧围的搭

    接处，或者车门门框和后盖。在这些区域，若采用传统的电阻焊接，焊

    接时间长，焊接难度高，考虑到效率，激光焊接是最优选择。

    若是多种车型共线生产，也就是平台化生产的时候，激光焊接速度快、柔性高的特点就更是体现得淋漓尽致了。切换车型时，激光焊接机只需

    要切换一套程序，就可以进行另一种车型的生产；而若采用传统焊接方

    式的话，需要对若干个焊接机器人重新编程。

    等等，好像没有说强度啊，这不是激光焊接中最黑科技的点吗？

    话不多说，上表格。

    图 27：来源于湖南大学汽车实验室《车身零部件的激光搭接焊与电阻

    点焊对比分析》。

    从表格可以看出，激光焊缝的抗拉强度与长度和熔宽有关，而电阻焊接

    的强度与焊点的数量以及密度相关，在电阻焊点密度达到某一程度后，它的强度也是可以超过激光焊接的。单凭一句「激光焊接大法好」来判

    定这两种工艺的高低，显然不够客观。

    激光焊接的确可以提升车辆的美观、密封和隔音性，对于车身强度则并

    没有什么突出的贡献，而更重要的是，车辆的安全性与车身表面覆盖件

    没有什么直接联系，车身骨架的坚固性才是最重要的，因此可见，基于

    激光焊接来宣传车身安全性并不准确。

    破除迷信之三：激光焊接在汽车工业中的应用

    激光焊接技术主要应用于汽车前后车门内板、前后纵梁、侧围、底板、车身两侧等部件的生产。目前，各大汽车公司如奔驰、宝马、大众、通

    用、克莱斯勒、丰田等，已经在自己的中高档汽车中大面积使用激光焊

    接，并尝试在中低档汽车(如速腾、高尔夫等)中适当使用。

    因为采用激光焊接技术能够降低汽车的生产成本。

    什么!难道不是贵的才是好的？传统焊接中，采用电阻点焊技术，需要 16 mm 的凸缘宽度。而激光焊

    接是单边非接触性焊接, 只需要 5 mm。把电阻焊改为激光焊, 每辆车就

    可以节省钢材 40 kg，并且焊接速度可以从 0.5 mmin 提高到 20

    mmin，甚至更快。另外，由于激光束的能量密度大，对异性材料有较

    好的焊接效果。传统的车身分离成型技术，可以改为整体成型技术，即

    激光拼焊板技术。例如某车型，采用激光拼焊板技术，能够将原来 20

    多套成型模具减少到 4 至 8 套，材料利用率由 40% 提高到 65%，并且

    加工效率高，废品率低。

    绕道出去讲了激光焊接的故事，让我们重新回到车身。

    「姑娘们，接客啦」

    经历了万般磨难，挺拔的白车身终于走向下线检测的时候，内向小瘦子

    实际上已经没有什么好检查的了，因为所有的功夫都在前面。此时能做

    的只有两件事，要么把所有的焊点都砸破，用宁撕裂钢板也不开焊点的

    精神验明正身；要么用三坐标检测整车精度，达到设计精度的 95% 后

    才能正式推出。

    当你看一辆整车时，大概能看到 10% 的功力；把所有部品件都拆掉，或许能看到 50%；把车砸个稀巴烂，说不定就看到了 80%。

    所有的功夫都在前面，没有存在感的车身才是好车身。总归一句话，当

    你已经走到 4S 购车这一步的时候，所能挑选的部分基本只剩下覆盖件

    外观水准和移动件安装精度这两项「浮于表面」的内容。但是，由表及

    里，从小细节看看厂家的管理态度，也还不错，不是吗？

    「所有问题都是车身问题」

    读到这里，相信你已经逐渐理解为什么内向小瘦子会成为「接锅侠」，承认千错万错都是车身的错。与完成品的低调相比，车身在装配中的存

    在感简直爆棚。作为抽离的「骨骼」和「皮肤」，要与提供各项功能的

    有血有肉的「器官」紧密相连。在这个过程中，几何尺寸的配合与散布

    是永远绕不开的话题。比如有时候玻璃升降器不好用，其实是车门玻璃

    滑道缝隙偏小挤压造成的；有时候发现车身被锈蚀，并不一定都是涂装

    防锈层脱落，也有可能是车身搭接不良所导致的；激烈驾驶听到车身内

    部传来硬碰硬的异响，多为设计问题，即使把车子大卸八块也不见得能

    修好。

    这便是白车身的故事，它不薄不厚不软不硬，不轻不重不明不白。车身

    存储着工程师们布置一切的智慧，展露着设计师们对美的诉求和表达。第四章 风阻的那点事

    我们不妨顺便说说另一个与车身共生的话题——风阻的那点事儿。车身

    是最大的风阻贡献者，除此之外，我们还常常看到诸如「风阻仅为 0.28

    cd」这类错误的表述，内向小瘦子也不得不站出来狠狠地辟个谣。

    风阻到底是什么？

    先不说风阻，我们先来谈钱——汽车空气动力特性对经济性的影响到底

    有多大？

    来看一组公式，请特别注意其中的阻力，它们都在花着你的钱。

    行驶中的汽车所受的阻力用 T 来表达，那么：

    也就是说，汽车在行驶中，所受到的空气阻力主要包括气动阻力、气动

    升力以及侧向力(一般情况下不予以考虑)。汽车的最大速度、燃油经

    济性与空气阻力有密切的关系。而我们常说的车身阻力(Cd)，指的就

    是气动阻力系数，它仅仅是众多阻力参数中的一个(当然也是最具有参考意义的那个)。

    图 28：气动阻力系数仅仅是众多阻力参数中的一个

    下图 29 为气动阻力占总阻力的比例。当车速在 80kph 时，气动阻力与

    滚动阻力几乎相等；当车速在 150kph 时，气动阻力相当于滚动阻力的

    两到三倍。

    图 29：气动阻力占总阻力的比例

    大家都知道，汽车受到的每一牛顿的阻力都是由发动机产生的牵引力来

    克服的。从图 29 中我们发现，发动机大部分的功率都用于克服气动阻

    力。

    若消耗于气动阻力的功率用 P(kW)来表示，那么：图 30：消耗于气动阻力的功率图 30 想表达的意思很简单，消耗于气动阻力的钞票随着车速的增加上

    天了!(与速度的三次方成正比)

    因此，降低气动阻力就是救你们的命啊!

    例如，轿车的气动阻力从 0.42 降低到 0.30，在混合循环时，燃料经济

    性可改善 9%左右；而当车辆以 150kph 的速度行驶时，燃料经济性可改

    善 25% 左右。换算成人民币的意思就是，一百块钱的油钱，可以给你

    省 25 块。多不多？够不够？假如你一个月油钱 800 块，那么辛辛苦苦

    的仿真工程师可以给你节省 200 块，一年就是 2400 块。

    好，那么现在来个专业一点的定义吧!气动阻力，俗称空气阻力，是指

    汽车在行驶中所受到的空气阻力，也就是汽车行驶中需要对抗空气的

    力。

    我们用风阻系数的大小来表示气动阻力的大小，而风阻系数的英文名为

    Drag Coefficient，也就是媒体天天说的 Cd。公式定义为：

    从公式中我们发现，空气阻力与空气的阻力系数都与你爱车车身的正投影面积有关，即车身造型。而车身造型，也是我们唯一可以在前期改变

    的东西。

    好吧，那么现在咱们就来聊聊 CAE 工程师与造型师的故事。

    大家都知道，汽车的造型与性能通常是很难同时兼顾。如果按照空气动

    力学的理念去设计汽车造型，那么设计师一定会把 CAE 工程师拉出来

    吊着打。反之，完全按着设计师的理念，CAE 工程师分分钟也想打他

    们。但其实，每个 CAE 工程师才是折了翅膀的天使，毕竟对于大部分

    消费者来说，决定是否购买一台车，样子是否满意的比例可以占到 40%

    以上。可以说，设计的好坏直接决定了这台车的销量。因此在设计中，项目组与设计师总是合起伙来吊打 CAE 工程师，但 CAE 工程师才是最

    「爱」消费者的人，每天都想着如何帮消费者节能省油。

    以下是 CAE 工程师与设计师在日常中的对话。

    CAE 工程师：「PM 啊，这一轮的风阻算出来，0.40，比目标值高了

    25count(PS：1count=0.001)，怎么办，要不找设计来一起讨论一下

    吧？」

    PM：「好啊，那你组织个会议吧。」

    会议如期进行，中间忽略一万字工程师与 PM 是如何「求」设计师来参

    加的。

    CAE 工程师：「张大师啊，咱们这个地方设计得太个性了，你看，气

    流分离严重，风阻太大。」

    张大师：「等一下，气流分离什么意思？」

    CAE 工程师：「你这个地方设计得棱角太重，请去掉。」

    张大师：「这个是我们的造型定义，不能取消。如果取消，这个车就失

    去了它的灵性。」

    CAE 工程师：「那你把这个后扰流板改一下吧，SUV 的话最好适当下

    压。」张大师：「那你去问 PM，工程是否允许。」

    PM：「那你说下压多少能有效果？」

    CAE 工程师：「你给我提供数据，我算一下。」

    PM：「你先说你要多少，我才能给你该数据。」

    CAE 工程师：「你先适当改一版，然后我算一下。」

    PM：「你要改多少？」

    CAE 工程师：「分别下压 5°、8°、10°吧，如果可以延长，尽量延长一

    下。」

    10 天后，CAE 拿着分析报告再来找设计师和 PM 汇报结果，并提出 8°

    的方案是最优的。

    张大师：「PM 啊，下压之后整个车尾部的造型有干扰啊。这样车子不

    好看，不好卖啊。」

    PM：「那个 X 工啊，造型不同意啊。这样，你们再回去想个方案好不

    好？」

    CAE 工程师，年方 28，卒。

    为了确保与设计师友谊的小船不翻，更为了保留造型设计，通常工程师

    会选择在车身上安装一些小东西，专业术语「空气动力学套件」。举个

    例子：

    发动机下护板。上能挡机舱，下能降风阻，是居家旅行必备神器!

    图 31：发动机下护板

    这个东西可以使汽车正向吹来的气流平滑地流向车底，避免气流撞击到

    机舱底部的不平整部件，造成空气阻力的增大——会使空气阻力系数增

    大，即增加你钱包的消耗。一般来说，10 万以上的车都会添加这个东

    西。可是某些国内的主机厂为了节约成本，居然不允许添加，那你基本

    上就别考虑入手了。

    前轮导流板及气坝

    基本上没有哪个主机厂会不添加这个东西的。这个东西的主要功效，是

    配合上述的发动机下护板。对汽车正向的气流有一个导流作用，把气流

    直接顺到车底。另外，前轮导流板的作用，是为了减少正向气流直接吹

    向滚动的轮胎，因为可以降低空气阻力。

    图 32： 前轮导流板及气坝

    车身护板

    这个东西，略高级一些。通常 40 万以上的车都会添加，主要是因为成

    本太高；低端车为了降低成本是不会考虑增加的。此物件的作用与发动

    机下护板的作用基本一样，为了减少正向吹来的气流直接吹到排气系统

    上的不平整部件，因而会增加阻力，增大阻力系数，增大油耗，加速消

    耗你的钱包。

    图 33： 车身护板

    后扰流板

    这个东西，是一个非常尴尬的部件。为什么说它尴尬呢？

    首先，针对不同的车型，它的样貌都完全不同。

    图 34：针对不同车型的后扰流板

    先介绍下这种尾翼的原理：

    由于汽车为上凸下平的外部造型，汽车在行驶中始终会受到向上的气动

    升力。气动升力过大就会影响到汽车行驶的安全性和稳定性，也就是俗话说的，开着发飘。

    我们都知道，飞机机翼的作用是产生一个向上的升力，帮助起飞，而汽

    车的尾翼则是一个完全相反的倒置，主要为汽车带来一个向下的压力，以抑制汽车的升力。

    图 35：图中所属的托举力既升力

    图 36：汽车的尾翼为汽车带来一个向下的压力，以抑制汽车的升力

    再把尾翼效果图具体展示一下(图 37)。原本无尾翼的汽车的下压力

    由车身尾部的形状所致。而安装了尾翼之后，尾翼切断了流经它的气

    流，将其一分为二：一个气流向上的力和一个气流向下的力。由于尾翼

    与车身之间的缝隙小于尾翼上方的空间，因此流经尾翼上方的向下的力

    大于流经尾翼下方的向上的力。这就是说，等同于尾翼给施加了一个向下的力。

    图 37：尾翼效果图具体展示图

    汽车安装了尾翼之后，不仅提升了汽车行驶中的下压力，增大了轮胎与

    地面之间的负荷，同时提高了汽车转弯的安全性与稳定性。这就是为什

    么我们在 F1 上见到的车基本上都有尾翼了，并且是可变式的。

    接下来，我们再来说说 SUV 或者 MVP 这种与车身一体式的尾翼。

    由于 SUV 或 MVP 对乘员舱的空间及后备箱的空间限制，不会像轿车、跑车一样，把顶棚压得很低，并且尾部为了造型好看，也不会拉得很

    长。因此 SUV 或 MVP 车型的风阻通常会很大，因此需要安装这种从顶

    棚直接过渡下来的尾翼。

    图 38：从顶棚直接过渡下来的尾翼

    这个尾翼的具体作用是什么样的呢？放个对比图就一目了然了!

    图 39：尾翼的具体作用对比图

    最后，尾翼不是你想装就可以装的。每个尾翼的安装角度、造型，都会

    让设计师与工程师花上几十个甚至上百个工时来调整，才可以达到最优

    的效果(也就是说，主机厂通常需要风动试验和大量的 CFD 仿真来验

    证这些结果。提高成本的直接代价就是你们买车成本的提高)。

    如果你以为随便安装一个尾翼就可以改变汽车的性能，那我只能说你太

    无知。安装不得当的尾翼，不仅会增大汽车的空气阻力，带来油耗的增

    加，还有可能带来汽车非一般的噪音体验。即使你安装的尾翼，不小心

    刚刚好确实可以增大下压力，但你有考虑过轮胎的感受么？过分大的下

    压力，会增加轮胎与地面直接的摩擦，会提前报废你的轮胎啊!

    通过上述的介绍，希望你们可以明白：尾翼不是你想装就可以装的。这

    里面有很多原理与奥秘。不正确的形状、角度的尾翼，完全会适得其

    反。请记住：珍惜生命，远离黑作坊。

    说了这么多，看一张标准空气动力学套件表现图就明白了：

    图 40：标准空气动力学套件表现图

    添加了上述几种空气动力学套件后，拥有了平整的底盘、可以平滑过渡

    的前车身以及完美角度的尾翼，完美地解决了设计师与工程师之间的恩

    怨情仇。只是在上述基础上，这台车的定价嘛——总之，15W 以下如果

    配齐了以上四样，那我只能建议你，速度买!

    谈了那么多阻力，多么悲伤，让我们来点动力吧!

    尽管现在电动机天天嚷嚷着要革命，我们的动力故事仍然要从内燃机开

    始。第五章 呼吸之间——进排气

    如何活到 100 岁？保持呼吸，不要停。

    既然呼吸这么延年益寿有益身心，那让我们来谈谈汽车的呼吸——进排

    气。

    当我们聊进排气时，我们在聊什么？窃以为车主朋友们最关心的进排气

    指标不外乎：这匹小马驹跑起来是不是会发出奇怪的声音。

    发动机进排气系统及其噪声

    什么是噪声？这其实取决于你是车主还是工程师。

    车友们请看这里：主观地讲，一切人所不希望存在的声音都是噪声。例

    如对行人来说，司机长按喇叭的哔哔声是噪声；对将睡未睡的人来说，旁边枕头传来的的呼噜也是噪声。

    工友们请看这里：声学中定义，噪声是发声体做不规则运动时振动所发

    出的声音，比如机械振动和弹性介质中的波。然而不管对于驾驶员还是

    乘客来说，这些噪声都是不受欢迎的。在本文中主要讨论的汽车进排气

    噪声属于空气动力噪声的范畴，它们主要由于气体间的相互作用或和固

    体间的作用而产生。

    首先我们来复习一下发动机最基本的四个冲程：进气，压缩，燃烧，排

    气。进气和排气就占了其中的两环。发动机的进排气相当于人的呼吸，要了解进排气噪声，还得先从进排气系统说起。

    一、进气系统

    现代内燃机的进气系统中主要集成进气、空滤、降噪、分流等功能。完

    整的一整套进气系统由脏空气管、空气滤清器、干净空气管和进气歧管

    等零部件组成。通过空气滤清器保证经过进气系统后的空气含有尽可能少的颗粒，对涡轮增压发动机来说，需由中冷器控制进气温度在适宜参

    与燃烧的区间内，最后由进气歧管尽可能均匀地将空气送入对接的单独

    气缸中，进行四个冲程。下图 41 为一个四缸的涡轮增压汽油机进气系

    统的示意图。

    图 41：一个涡轮增压内燃机的进气系统

    因为发动机小型化的趋势、模块化策略和更严格的排放标准，使得各家

    OEM 们对进气系统的技术要求也在逐步上升，主要表现在提高充气系

    数，使得发动机在高转速下有大升功率输出，中低转速下有大扭矩输

    出。

    自然进气和涡轮增压发动机的进气系统的零部件是有些许不同的，主要

    区别在于：搭载涡轮增压发动机后为了控制进气温度，所以多了两根增

    压空气管和一个中冷器。请详见图 42 和图 43。

    图 42：自然进气发动机的进气系统

    图 43：涡轮增压发动机的进气系统

    千万别小看了这些管子，其中每段都有一些说道。

    1.脏空气管脏空气管即从汽车的进气格栅开始至空气滤清器的这一段。一根设计合

    理的脏空气管能够在低压力损失下将大颗粒(此处指水珠、雪珠、大尘

    土颗粒)通过进气口转角来滤除。脏空气管的粗颗粒分离功能分担了空

    气滤清器对颗粒物的过滤任务。由于它的管口曲率对颗粒的粗分离率和

    压力损失的大小起决定性影响，所以在研发阶段的前期会先用计算流体

    动力学(CFD - Computational Fluid Dynamics)对粗分离率进行模拟。

    2.空气滤清器与 MAF

    一般来说，空气滤清器指的是包含滤芯的空滤壳体总成。除降噪之外，空滤还有优化通过滤芯气流的功能。为了保证空滤滤芯在通过气流时产

    生尽可能低的压力损失，并且发挥最大的容尘和杂质滤清能力，脏空气

    的进气流速应当尽量垂直于通过滤芯的过滤表面，并被均匀分流。同

    样，为了减少样件阶段产生的非必要的实验花费和设计返工，如图所

    示，CFD 分析会介入研发阶段前期，以验证和模拟设计可行性。如图

    44 所示仿真结果，导流筋使压力损失相对于最初设计减少 30%，并通

    过空滤滤芯的气流均化作用，使得空滤效率得到显著改善。值得一提的

    是，空气流量传感器(MAF - Mass Air Flow Sensor)的信号质量也同样

    受益于进气气流的优化。

    图 44：通过空滤滤芯的气流。(左图：未均化，伴随高压力损失和较

    差的过滤率；右图：均化，根据 CFD 结果表明导流筋有助于均化气

    流，提高分离效率。)

    在寒冷的天气中，冰雪有容易会被吸入进气系统中，这些冰雪会导致空

    滤前的脏空气管堵塞，进而空滤的脏空气端和干净空气端之间产生了非

    常高的压力损失。若不采取措施，长时间在该环境中工作会使发动机停

    止运转。有一个有效规避该问题的手段，即在空滤的脏空气端设计进气

    ASS(Anti-Snow System)，也称之为热空气第二进气口。一般该第二

    进气口设计在靠近脏空气端的发动机空间周围，使用如气动执行器或弹

    性材料调节器以控制第二进气口进气隔板的开合。由于发动机周围脏空

    气的温度高于来自大气的管口脏空气温度，因此在打开第二进气口后高

    温脏空气可将冰雪融化。

    3.空滤滤芯

    顾名思义，空滤滤芯的功能除了不使驾驶员和乘客吃灰外，更重要的作

    用是将脏空气内的颗粒物尽可能地滤除，以最大程度避免传感器(如

    MAF)和发动机零部件(如活塞和气缸)被这些颗粒磨损，起到保护作

    用。从外观上，空滤滤芯分为平板型和圆柱型；从功能上，可分为惯性

    式、过滤式等等。为了充分利用有限的过滤空间，滤芯供应商将滤芯设

    计为折叠状，以此增大它与脏空气的接触表面积。传统的滤芯材料为赛

    璐珞纤维，在近些年滤芯也逐渐使用其他人工合成材料进行生产。然而

    无论如何，材料的选择和空滤外形的设计都必须满足 Tier 1 供应商所提

    出的技术要求(比如分离效率)和边界条件(比如空间)。此外，空滤

    滤芯在负载下由 MAF 所输出的信号质量是评价 MAF 性能的一个重要

    标准。

    4.增压空气管与中冷器

    上文提到，对于涡轮增压发动机来说，要比自然进气发动机多两根增压

    空气管和一个中冷器。有的读者或许会不明白为何如此。

    一起来复习一下涡轮增压器的工作原理：增压端由于与涡轮端共用一根

    轴，使得涡轮端在被废气驱动时带动增压端共同旋转。在这里用理想气

    体方程 做一下简单的解释。增压的本质和目的是在相同体积内增加进气的密度，提高充气效率。假设如果没有这两根增压空气管和中冷器，那么由于干净空气被增压后(p 上升)仍然被导入相同体积(V 不变)

    的进气歧管内，经过增压端的进气温度 T 上升，空气的物质的量 n 下

    降，导致氧气含量下降。氧气含量下降导致燃烧不充分，而过高的进气

    温度会导致发动机爆震等一系列问题。你看，原本是要增压的呀，怎么

    就南辕北辙了呢？好在这只是假设，假设不成立。中冷器是必须的!在

    增压器和进气歧管内加入中冷器后，在降低进气温度的同时提高充气密

    度，也因此降低了废气中的 NOx 的含量，是个好东西。

    增压空气管除了在空间上连接增压器与中冷器、中冷器与节气门外，必

    须满足不同的工艺要求，比如由于增压空气的高温，要求增压空气管热

    端的主体一般使用铝合金，OEM 不嫌重的话还会用 SUS304。当然，技

    术更成熟如敝司的会建议 OEM 用密度更小，峰值温度可以达到 230℃

    左右的 PA66.6 加玻璃纤维，以达到轻量化还省钱的效果。

    继续上面的话题，连接卡箍用的弹性材料一般要求是硫化过的

    VMQFVMQ，甚至还有如果你想知道是什么就必须往下看的声学要

    求。

    5.进气歧管

    进气歧管是进气系统的最后一节。它被直接安装在气缸盖上。进气歧管

    最主要的功能是将进气尽可能均匀地分流到每个对应的气缸中。然而针

    对不同的发动机种类，进气歧管的设计也大相径庭。除了进气分流外，不管是对功率和扭矩的输出，还是对发动机部分载荷时的 CO2 减排来

    说，进气歧管对这些发动机表现都起着举足轻重的作用。

    图 45：一根很帅的进气歧管总成

    从功能上而言，进气歧管分成主动(刚性)系统与被动(可变进气通

    道)系统。现如今的进气歧管大概可以从给不同种类的发动机配套的角

    度上分成以下三大类：

    1. 自然进气汽油机的进气歧管

    2. 增压汽油机的进气歧管

    3. 增压柴油机的进气歧管

    值得一提的是，在装有废气再循环阀(EGR-Exaust Gas Recirculation，以下简称 EGR)的发动机中，EGR 会将部分循环废气重新导入进气歧

    管中，与新鲜空气混合进入燃烧室后继续参与燃烧。然而对于柴油机进

    气歧管来说，最大的挑战在于，在某个发动机特性区间内循环废气并不

    会被冷却，因此不允许塑料进气歧管的进气功能受到任何高温废气的影

    响。

    1)自然进气汽油机的进气歧管

    为了提高自吸汽油机的充气系数，在设计进气歧管时常常引入两个概

    念：振管增压(Schwingrohraufladung)和谐振增压

    (Resonanzaufladung)。

    「增压? 哦增压我熟悉呀，涡轮增压机械增压双增压……」

    「哥们儿，冷静。」进气歧管内进气和增压有什么关系呀!

    ① 振管增压

    气缸内的自吸脉冲会使进气歧管内产生负压，该负压波以声速与进气气

    流相反的方向冲至进气歧管腔内。

    图 46：振管增压原理示意图

    由于进气歧管的腔体相对于振管的横截面积突然变大，使得部分负压波

    被反射，而部分继续以声速传到管口。传到脏空气管管口的就成为了管

    口噪声，而被反射回振管内的部分则生成能够增大充气系数的正压波，这效果和「增压」的目的是相同的，因此被称为「振管增压」。

    为了能够使得这样的效果在一个较宽的转速区间内应用，一般来说会设

    计成如图 47 所示的拥有可变进气长度的进气歧管。

    图 47：可变进气长度进气歧管

    图 48：六缸自吸汽油机在不同转速下的扭矩曲线图 49

    图 50

    图 48 为一个六缸自吸汽油机在不同转速下的扭矩曲线。不难发现，在

    相对低转速区间工作时，发动机更容易拥有高扭矩，此时进气通过进气

    歧管的长管进入气缸(图 49)；进气通过进气歧管短管进入气缸，使

    得发动机在高转速拥有更大的功率的情况下相对频繁地进气以保证进气

    量(图 50)。用人体的呼吸来比喻，例如，在慢走时人并不需要急促

    地呼吸，此时心跳匀速，泵血充足；而在跑步时，心跳加速，我们的呼

    吸频率也跟着上升，本能地想更快地吸入空气。

    ② 谐振增压

    如图 51 所示，谐振增压普遍应用于 3 缸，6 缸，12 缸发动机中。运作

    机理基于赫姆霍兹谐振器。谐振进气增压系统由若干组三气缸组组成。

    在进气歧管副腔翻板关闭时，每组气缸组间的进气脉冲互不重叠影响。

    以六缸自吸汽油机为例，每三个气缸经由同一个进气歧管副腔，与一谐

    振腔相连。两组气缸分别通过一个谐振器和进气歧管主腔相连。当发动

    机到达设定的转速区间时，通过两组进气脉冲的交替变化达到谐振。类

    比之前的振管增压，发动机在高转速区间需输出更大升功率，此时两进

    气歧管副腔之间的翻板开启，进气歧管根据振管增压原理工作。

    图 51：六缸自吸汽油机谐振增压进气歧管示意图在这样的控制逻辑下，当发动机在低转速区间运转时可得益于谐振增压

    获得转矩的提升，在高转速区间因为振管增压得到功率的提升。

    「真是好啊，为什么不是每辆车上都有呢？」

    「我也觉得好呀，因为贵呀，我们买不起。」

    保时捷 911 的进气歧管就使用了谐振增压的技术。

    图 52：Porsche 911 谐振增压进气歧管实验台架

    但是，不管是振管增压还是谐振增压，较之于涡轮增压和机械增压，充

    气效率都会被爆出十条南京路。但对于自吸发动机来说却是聊胜于无!

    2)增压内燃机的进气歧管

    增压汽油机的充气系数主要由涡轮增压器所产生的增压压力影响。上节

    说到，气体动力增压(即振管增压和谐振增压)在此处作用甚微。因此对于增压发动机来说，被动(可变进气长度)的进气歧管总成和短的进

    气道更配。

    主动(刚性或不可变进气长度)进气歧管在增压汽油机里也有应用，多

    了个叫做增压进气涡流阀(Ladungsbewegungsklappe)的小跟班，它像

    图 53 中的 59 号这样。LBK 阀被装配在气缸盖的附近，在节气门不全

    开时 LBK 阀正常工作(一般来说地板油节气门也不会全开)。LBK 阀

    的任务是让进气产生的涡流，使得进气和燃料充分混合并优化燃烧。

    图 53：增压进气涡流阀

    同样的道理，在增压机柴油机的进气歧管中,近些年批产的乘用车里几

    乎已经找不到还有振管增压的实际应用，进气歧管也只有均匀分流并直

    接将进气导入气缸的作用。

    至此，进气系统的介绍就告一段落了。

    二、进气系统噪声及谐振降噪原理

    对驾驶员和乘客来说主观不希望存在的声就是汽车噪声。而被内向小瘦

    子们经常提到的 NVH 其实是声学上根据声波频率对声波进行的分类。

    如图所示，NVH 是噪声(Noise)，震动(Vibration)和声振粗糙度

    (Harshness)的缩写。

    图 54：N-V-H 声频率区间

    汽车噪声主要分为空气噪声(Luftschall)和结构噪声

    (K?rperschall)。笼统地说，前者由进气引起，后者由驾驶环境和零部

    件间的相对运动产生的激励而引起。

    现在闭上你的双眼，想象这样一个画面：在气门重叠之前，进气门关

    闭，由于进气气流突然被拦在进气门外，于是在该处产生了与进气方向

    相反的负压波。负压波相对着进气方向，沿着进气管道以声速传到了进

    气管口，形成了管口噪声；除此之外，又由于活塞的往复运动对管壁激

    励，产生了振动，这就形成了发动机的辐射噪声。通过 CFD 模拟可获

    得如图 55 所示的进气系统的管口噪声和辐射噪声对周围环境产生的噪

    声影响。

    图 55：模拟进气系统管口噪声和辐射噪声对周围环境的影响

    对于发动机的管口噪声和辐射噪声来说，活塞都是噪声直接或间接产生

    的源头之一。部分管口噪声必定会沿着脏空气管管口直接排放到环境当

    中；由振动引起的辐射噪声会辐射给发动机零部件周围的空气，或者通

    过发动机架(Engine Mount)过渡给车身。管口噪声和辐射噪声之间的

    作用可详见图 56。

    图 56：进气系统的噪声源

    由于进气零部件的工况(这里特指通过该零部件的声波频率)不尽相

    同，必然也使用不同的降噪措施。

    图 57：不同消声器和它们各自的应用工况

    消声器中最重要的种类是谐振器。从本质上来说，谐振器如同一个单质

    量块弹簧系统。在这个系统中，通过谐振腔和进气管的空气如同弹簧

    般，根据进气条件的不同造成气体密度的改变，而相对的，质量块就类

    比为与发动机进气方向相反的负压波。通过测定出谐振腔输入的噪声，可输出对应的谐振频率。缺点是由于是单质量块弹簧，所以谐振腔的谐

    振频率是确定的，因此可以滤除的噪声频率也非常有限。

    图 58：单质量块-弹簧系统和进气系统的类比

    其中，Aw 表示谐振器喉管的截面面积，lakust 为有效孔颈长度，V 为

    腔体容积。普遍的一些措施为增加空滤的容积，降低管路的横截面或者

    加长进气管路的长度。因为有限的空间，所以空滤的容积不可能无限度

    地变大。如果管路的横截面陡然减小，会产生比如进气气流被节流(同

    流速下截面面积越小，流量越小 Q=Av)等工程师所不希望看到的副作

    用。同样的，增大压力损失也意味着发动机的功率损失，因此谐振器的

    设计过程中，为了抵消部分压力损失，会通过在沿着进气方向的管口减

    小管路横截面以进行扩压；然而贸然减小管路截面面积也会导致谐振腔

    的失效。

    汽车是妥协与让步的产物。总体而言，作为供应商，进气降噪措施的定

    位只会从 OEM 定点时的研发费用和盈利出发。一句话：掏得出银子，买得起好车子。

    三、排气系统

    乘用车的排气系统主要有以下的功能和要求：

    1. 将由内燃机产生的废气排放到大气当中；

    2. 将废气中的有害化学成分和颗粒滤出，以达到废气污染的排放规定

    的标准；

    3. 对废气进行降噪，以达到噪声污染的排放规定的标准；

    4. 客户所希望的声学设计(Sound Design)。

    为了能够实现这些功能，根据不同的发动机和车型排气系统，主要由以

    下零部件构成(按废气被排放时经过的零部件顺序)：

    1. 收集发动机废气用的排气歧管

    2. 涡轮增压器3. 滤清废气用的三元催化器和颗粒过滤器

    4. 减小噪声用的前、中、末消声器

    5. 排气管路

    6. 最后一段将过滤完的尾气排放至大气中的排气管

    乘用车排气系统的布置和整车的驱动方式相关。例如对于发动机前置的

    乘用车来说，排气系统一般安装在从发动机至后桥之间的底盘上，上述

    的零部件会以串联的形式进行布置。

    图 59：发动机前置后驱车的排气系统布置

    为了滤清尾气，催化器和颗粒过滤器都会被布置在排气歧管的附近。

    对 6 缸及以上(6 缸，8 缸，10 缸，12 缸)的发动机一般会使用并联的

    两组排气系统，每一组排气系统对应一组气缸组。这两组排气系统，会

    如图 60 所示一般，共用一个消声器或管路。也有极少量产车的废气并

    不向车后桥走，而是直接通过布置在侧面的排气管，在后轮之前朝大气

    中排出，例如图 61 中的 AC Cobra。

    图 60：一个六缸发动机的排气系统

    图 61：AC Cobra

    四、排气系统的声学设计

    有多少读者小时候和我一样，以为汽车是靠尾气推动的？

    「什么，难道不是吗？改了排气管，声音更响，马力更大呀!」——比车厂更懂车的专业汽车爱好者。

    OEM 们尤其对旗下豪华品牌的跑车来说，排气系统声学的设计往往都

    很好地利用了「通感」—— 听到让人血脉偾张的声浪，便有如让驾驶

    者感觉到「如同在飞翔」，那可以说 OEM 的目的已经达成了。因为恰

    到好处的声音可以刺激人对于一件事物的喜爱，比如在跑车排气系统的

    管口噪声的轰炸下，哪怕是讨厌噪声的行人都难免产生「好拉风!」的

    满足感。

    而 OEM 和排气系统供应商们密切关注的则是如何让跑车在相同或相近

    的声压级下，产生相比于普通乘用车更强烈的听觉印象。

    眼下声学设计最大的挑战——可能也是机遇——莫过于近些年来倡导的

    内燃机小型化趋势了。发动机功率由于缸内直喷和涡轮增压等技术有了

    很大幅度的提升，因此发动机排量和气缸数可以相应地减少。这或多或

    少地「迫使」四缸涡轮增压缸内直喷发动机去侵占六缸发动机的市场空

    间。尽管从动力性来说，四缸涡轮增压缸内直喷发动机达到过去六缸发

    动机的水平是完全可行的，但是有时消费者们极为强烈的怀旧情怀使得

    他们对于六缸车的声音情有独钟。这就轮到主动的排气器管口噪声设计

    出马了。

    如图 62、图 63 所示，分别为一辆四缸汽油车(约 200PS)在满负载

    (指节气门全开)、2000 转min 时的管口噪声和室内噪声。

    此处引入一个叫做「阶次」的概念。一般来说，乘用车的内燃机冲程为

    四冲程。而完成四冲程需要曲轴转 720°，也就是两圈。那么对一个四缸

    机来说，在这两圈里有四个燃烧室进行过点火的动作。所以一个四冲程

    四缸机的阶次为 42=2，即曲轴每转一圈会产生 2 次激励，它输出的主

    要激励则为 2 阶。以此类推，四冲程三缸机的阶次为 32=1.5，五缸机

    为 2.5，六缸机为 3，八缸机为 4，十缸机为 5，十二缸机为 6。

    图 62：四冲程四缸机各阶次和排气管口噪声声压级之间的变化

    图 63：四冲程四缸机各阶次和室内噪声声压级之间的变化

    当主动噪声控制(Active Noise Control System，以下简称 ANC)关闭的

    情况下(黑线)，2 阶、4 阶、6 阶就如同预料的那样对总声压级的影

    响最大。当 ANC 被激活时(红线)，我们可以发现除了四缸机的主要

    阶次外，其他阶次的声压级也有明显的下降，使总声压级降低了 7-8 个

    dB(A)。而在主动声学设计(蓝线 Active Sound Design，一下简称

    ASD)模式下, 半个阶次的声压级显著提升。尽管能意识到排气的声音

    变得非常粗狂，但是总的声响级只提高了 2dB(A)。

    在这辆车中，排气管口噪声对室内噪声的影响非常大，因此通过 ANC

    和 ASD 具有目的性的声音调校，即使是在车内也可以清楚听到排气管

    口噪声的变化。值得注意的是，回到前面提到的 4 缸机主要阶次为 2阶，在 ANC 模式下如果老司机开着高速，吃着火锅，旁边坐着老婆，挂着 6 档，由 2 阶引起的声压级下降会大大提升车内的声学舒适性，也

    能减少对环境的噪声排放污染。

    进排气系统写到这里，应该可以让读者们都或多或少了解到汽车的呼吸

    是如何进行的。本想说呼吸之外并无大事，但转念一想，毕竟内燃机是

    因「燃烧」而动，所以让我们再来探讨一下燃烧。第六章「燃烧吧，小宇宙」之发动机

    车用发动机通过燃料(汽油或者柴油)在燃烧室中的燃烧来推动活塞，从而将燃料的化学能转化为机械能，进而驱动汽车。

    发动机的燃烧可以分为预混燃烧和扩散燃烧。进气道喷射的汽油机一般

    是预混燃烧方式；柴油机和直喷汽油机(GDI)一般是扩散燃烧方式。

    我们所看到的汽车，如果没有特殊说明，大部分都是采用预混燃烧方式

    的。下图举个特殊说明的例子，T 代表的是涡轮增压，而 GDI 代表的是

    缸内直喷。

    图 64：T 代表的是涡轮增压，而 GDI 代表的是缸内直喷

    顾名思义，预混燃烧是指在燃烧开始之前，燃油与空气已经提前混合

    好。汽油是喷在进气道的，在进气的过程中，由于气流作用，汽油就已

    经与空气「水乳交融」了，理论上可以认为混合气混合均匀，属于均质

    混合气。

    图 65：进气道喷射，汽油在空气的作用下带入汽缸，混合均匀

    而扩散燃烧，指燃油与空气边混合边燃烧。主要是柴油机或者直喷式的

    汽油机。在发动机的压缩行程末期，燃料才被喷入缸内，由于留给它们

    混合的时间不多了，所以燃油只能一边烧，一边与空气混合。

    图 66：缸内直喷，混合时间短，燃料边混合边燃烧

    预混燃烧和扩散燃烧的化学过程是一致的，但是扩散燃烧的局部空燃比

    却可以在很大的范围内变化，也就是说，在缸内有些地方燃油浓度高，有些区域燃油浓度低。两种燃烧方式并无优劣之分，但却是引起柴油机

    和汽油机排放具有不同特性的原因，比如微粒(PM)的排放——对，就是它背了雾霾的锅，所以汽车尾气顺带也背了雾霾的锅。

    图 67：直喷和进气道喷射微粒排放对比

    一般而言，进气道喷射的汽油机的排放主要是氮氧化物(NOx)和未燃

    碳氢化合物(CH)，而柴油机和直喷式汽油机(GDI)的排放主要是氮

    氧化物(NOx)，微粒(PM)。为什么会出现这样的不同呢？

    因为当缸内燃烧模式为扩散燃烧时，难免会出现局部混合不均匀，出现

    高温氧气不足区域。此时微粒(包括碳烟)大量生成。我们平时看到汽

    车冒的滚滚黑烟，也是因为这个原因。

    讲到燃烧方式，就不得不讲讲貌似高大上的分层燃烧，这里无法回避的

    是某德国车企。因为在引进中国内地时，该车企取消了「黄金搭档」发

    动机的分层燃烧模式。

    那这个分层燃烧模式到底是什么呢？

    分层燃烧是指在缸内形成汽油浓度不一的混合气，在火花塞附近汽油浓

    度高，保证着火；远离火花塞的地方，浓度低，能省油。

    图 68：分层燃烧模式在缸内形成浓度不一的混合气

    因为该燃烧方式属于稀薄燃烧(意思就是缸内混合气平均浓度低)，所

    以对尾气后处理设备(可以直接理解为三元催化转化器)有额外的要

    求；同时分层混合气较难组织，毕竟混合气进了缸，不是你想让它分层

    它就乖乖分层的。所以分层燃烧系统的开发难度比均质燃烧系统开发系

    统大，而某德国车企对外的解释是中国油品不行(油品背锅)，容易引

    起催化器中毒。毕竟，分层燃烧使用的是存储式 NOx 催化转化器，而

    传统汽油机采用三元催化器即可。

    「燃烧不是请客吃饭」当工程师们在做测试时，经常会提到「发动机烧得不好」；当我们遇到

    发动机怠速抖动，排放不好或者油耗变差时，也总会认为是发动机燃烧

    不好。那么问题来了，发动机怎样才算「烧得好」呢？

    燃料喷到缸内，着火燃烧，是不可控的，它并不会按照理想的情况燃

    烧。但是我们可以引导它——这个引导，换个专业点的术语就是「组

    织」了。

    图 69：通过进气及燃油喷射的合理搭配能组织好的燃烧

    「烧得好」，必定是高效、清洁的。

    「高效」指燃烧效率，是燃料在缸内是否完全燃烧。一般汽油机燃烧效

    率都在 95% 以上，而柴油机由于空燃比本来就大，燃烧效率较高，一

    般在 98% 以上。而热效率指的是发动机热功转化的效率，就是发动机

    吃进去的燃料有多少转变成了动力。热效率不仅跟燃烧组织好坏有关，还跟发动机热损失、机械损失等有关。

    「清洁」代表的就是排放了。对于汽油机而言，主要排放有未燃碳氢化

    合物(CH)，氮氧化物(NOx)；对于柴油机而言，主要有氮氧化物

    (NOx)，微粒(PM)等。此外还有少量的其他排放物，比如一氧化碳、硫化物、苯类、烃类等等。

    「工作循环」

    内燃机的工作循环是周期性地将燃料燃烧所产生的热能转化成机械能的

    过程。内燃机工作有四个冲程，在进气行程吸入新鲜空气或者空气燃料

    混合气；在压缩行程，混合气的温度和压力提高到一个合适的水平，然

    后混合气被压燃或者点燃。在混合气起燃后，通过膨胀行程对外做功，就这样，燃料的能量转化成了机械能。这个过程就是内燃机的工作循

    环。

    内燃机的工作循环大概简化成三种理想方式，分别是等容加热循环(也

    叫奥托循环)、等压循环(也叫狄塞尔循环)以及不怎么为人熟知的混

    合循环。从名字上我们可以看出来，汽油机一般是奥托循环，而柴油机

    一般是狄塞尔循环。

    但是我今天要说的并不是这两种典型的热力学循环，因为它们太难懂

    了。我要讲的是米勒循环。

    米勒循环是在阿特金森循环上发展而来的，两者原理一致。米勒循环的

    提出早于狄塞尔循环，晚于奥托循环，当时是为了解决奥托循环在部分

    负荷泵气损失大、热效率低的问题。它具有以下特点：

    1. 有效的压缩冲程短于膨胀行程；

    2. 提高了增压压力；

    3. 运转中气门定时是变化的；

    图 70：米勒循环示功图

    在图中，1-2 是关闭了进气阀后的压缩阶段；

    2-3、3-4 是火花塞点火阶段；

    4-5 是发动机膨胀做功阶段；

    6-1 是进气门晚关阶段(一部分的气体回到进气管内)。

    膨胀比指的是 3-4、4-5 的总和，而 1-2 是压缩比的实际值，所以就有了

    膨胀比大于压缩比。

    图 71：米勒循环和奥托循环压缩比与膨胀比的关系

    看到没，米勒循环的卖点是：膨胀比大于压缩比!所以发动机的机械压

    缩比可以很大，因为实际压缩比可以减小。看到这个，你有没有想到那

    谁？

    没错，在马自达的官网上，提出高压缩比的思路，并运用在创驰蓝天发

    动机上。

    2.0 升创驰蓝天发动机最大特点就是压缩比超高，国内版本达到了

    13:1，欧洲版本则达到了惊人的 14:1。当然，要是你认为它全程使用

    13:1 的奥托循环，你就太天真了；其实在部分工况，马自达使用了实际压缩比小于 13 的米勒循环。

    米勒循环看上去这么厉害，却没有广泛运用，是因为它有一些特别的缺

    陷。首先，如果没有特殊标定，米勒循环发动机低速扭矩会很差，对于

    城市工况的车来说，这是不能接受的；其次，米勒循环膨胀行程长，所

    以不适合高速运转，这对天生爱跑的乘用车来说是万万不能的。

    发动机的故事暂时告一段落。有了发动机，我们就有了动力之源，但我

    们并不能直接把车轮接在发动机上。我们还需要一个变速箱。第七章 变速箱当然就是要变速

    为什么需要变速箱？

    道理非常浅显，就是发动机转得太快了，连最低的怠速转速往往都在

    600rpm 以上，但如果转速太低会无法稳定运行，甚至熄火。车轮则通

    常达不到这个转速，假设某 17 寸轮胎直径为 634.4mm，则当车速为

    60kph 时，车轮转速约为 502rpm。显然，我们需要有改变发动机转速的

    能力。为了使发动机尽量运行在较为省油的转速区间，我们会期望车辆

    在不同车速行驶时，改变转速的幅度也不同，于是车辆便有了多个挡

    位。在车辆静止时，发动机如果继续保持怠速运转，我们还期望动力可

    以中断。于是我们发明了形形色色的装置去实现这些功能，这其中最核

    心的就是变速箱。

    有时候语言是一个很好玩的东西，结构不同的时候，变速箱指代的东西

    就不一样了，比如

    对于手动挡变速箱(Manual Transmission；MT)，通常指离合器与平行

    齿轮的部分，有时候连离合器都不包括：

    图 72：手动挡变速箱

    传动液力式自动变速箱(Automatic Transmission；AT)：

    图 73：传动液力式自动变速箱

    双离合变速箱(Dual Clutch Transmisson；DCT)则一般没有单独的主

    减速器：

    图 74：双离合变速箱

    咦，还有无极式变速箱(Continuous V Transmission；CVT)呢？由于

    前面三种变速箱共同点更多，限于篇幅，CVT 被无情地忽视了。

    为了统一说明问题，暂且把发动机和半轴之前的部分都称为变速箱，我

    们可以把变速箱想象成一对简单的齿轮：

    图 75：变速箱 1 号

    从上图我们可以先明白几个简单的概念：

    发动机转速是变速箱的输入转速，车轮转速是变速箱的输出转速，我们

    把输入转速与输出转速的比值称为速比。

    如今，主流变速箱基本上都有 5 个以上的挡位，每一个挡位对应一个速

    比，挡位越低，速比越大；挡位越高，速比越小。

    「扭矩，从发动机到车轮」

    作为一名汽车爱好者，你一定要和别人谈一谈扭矩。因为一旦说出「扭

    矩」二字，马上就能证明自己对汽车的理解上升到了理性的高度。

    对于大多数人来说，这个概念听起来极为耳熟，可是理解起来又非常抽

    象。

    说直白一点，扭矩就是发动机的力气。发动机是扭矩的产生者，而变速

    箱则是扭矩的搬运工。变速箱的神奇之处在于，它不但改变转速，还能改变扭矩。变速箱可以把发动机的转速变慢，同时把转动的力气变大。

    扭矩用于克服车辆阻力，使车辆加速。所以当发动机的输入扭矩一定

    时，在低档位下，车辆加速能力比较好。

    「设计一个最简单的自动变速箱换挡」

    首先，自动变速箱也是有离合器的，而且一般还不止一个!这些离合器

    是由变速箱控制单元来控制的。不论是 MT、AT 还是 DCT，扭矩从发

    动机到车轮都有许多路径可以选择，每一条路径对应一个固定的速比。

    换挡的本质也就是扭矩传递路径的切换。这种切换是由自动控制的离合

    器来完成的。下面我们来设计一种最简单的只有两个挡位的自动变速

    箱。

    图 76：发动机的动力传递路径

    如图 76(这只是动力传递的示意图，不是结构图)，发动机的动力可

    以有两条传递路径，每条传递路径经过一个固定齿比的齿轮，对应两个

    不同的挡位。如果当前离合器 1 处于结合状态，离合器 2 处于松开状

    态，则发动机扭矩会通过路径 1 传递到车轮。如果此时我们把离合器 1

    松开，离合器 2 结合，则发动机扭矩会通过路径 2 传递到车轮：

    图 77：发动机的动力传递路径

    2 号变速箱虽然只有两个挡位，但是其结构和 DCT 已经非常类似。不

    同的是，DCT 变速箱的两个离合器里面一个用于控制所有基数挡，另

    一个用于控制所有偶数挡；具体选择哪一个挡位由拨叉来决定，相邻挡

    位的换挡也是由一个离合器分开，另一个离合器结合来完成。AT 虽然

    是通过结构更为复杂的行星齿轮来设计扭矩传递路径，但是最常见的换

    挡方式也是类似的。通过一个离合器松开，另一个离合器结合的方式来

    换挡，这种方式称为 Clutch to clutch 换挡，分开的离合器称为 Offgoing

    离合器，结合的离合器称为 Oncoming 离合器。换挡的过程就是发动机

    扭矩从 Offgoing 离合器转移到 Oncoming 离合器上，扭矩传递路径改变

    导致速比改变的过程。究竟应该如何控制离合器，使得换挡能平顺完成

    呢？这里需要先引入一个概念：「离合器扭矩」。

    「离合器扭矩」

    谈离合器扭矩之前，必须继续说说发动机扭矩。前面说过，发动机扭矩就是发动机的力气。但是发动机如何使用自己的

    扭矩呢？

    当车辆在加速的时候，扭矩主要有两个作用：

    1. 传递到离合器，最终作用于输出轴，这一部分扭矩用于车辆加速。

    2. 发动机自身转速的加速也需要消耗发动机扭矩。

    离合器本身无法产生扭矩。所谓离合器扭矩，是指发动机扭矩中，实际

    被离合器传递的部分。离合器除了有分开和结合两种状态以外，还有半

    结合的状态。我们控制离合器的结合程度，就能控制离合器传递扭矩的

    最大能力。

    下面分情况讨论离合器扭矩：

    1. 发动机扭矩大于离合器扭矩能力

    举个例子，假设我们控制离合器最多只能传递 50N 的扭矩，而如果此

    时发动机的扭矩达到 60N，那么此时的状态就类似于开手动挡在某一挡

    位行驶时一边踩半离合，一边踩油门。发动机扭矩中有 50N 被离合器

    最终传递到车轮，但是由于离合器结合程度不够，无法控制住发动机不

    断产生的动力。于是离合器片开始打滑，发动机越转越快，因为发动机

    剩下的 10N 就用于发动机自身的转速加速了。

    在变速箱控制上，当我们说「离合器扭矩」的时候，一般就是指离合器

    的扭矩能力，事实上就是离合器的结合程度。离合器扭矩越大，则其结

    合程度越大。

    2. 发动机扭矩小于离合器扭矩能力

    ① 发动机转速与变速箱轴转速处于同步状态：如果忽略转速变化的影

    响，可以认为此时的离合器扭矩等于发动机扭矩。② 发动机转速与变速箱轴转速不同步：此时离合器就有能力发挥自己

    的本职工作了——让发动机转速与轴转速同步。同步的过程类似于离合

    器两端的左右互博，谁力气大转速就跟着谁走。比如起步时，车轮上的

    阻力矩比较小，发动机扭矩不断加大，轴跟着发动机走，于是车辆动起

    来。再比如开手动挡时，如果不踩油门换挡，则车轮阻力矩更为强悍，不再产生动力的发动机只能改变自己转速与变速箱轴同步。

    「自动变速箱如何选挡」

    自动变速箱主要的任务有两个：

    1. 选挡：选择当前行驶挡位。

    2. 换挡：自动完成挡位的切换。

    各位老司机肯定对这样的论断耳熟能详：汽车在低转速下比较省油；汽

    车在高转速下加速快。

    这么绝对的语句显然是不会从严谨的内向小瘦子口中说出来的。但是从

    感性的车辆使用角度而言，在常规驾驶的多数区域，以上论断的趋势并

    没有什么错。因此选挡时期望在小油门时车辆在低转速下运行，大油门

    时在高转速下运行。选挡通过「换挡曲线」来完成，车速和油门作为控

    制条件。

    图 78：一个有 6 挡变速箱的换挡曲线

    如图 78 ，XY 轴分别是车速和油门，5 条升挡曲线把此图分成 6 个区

    域，从左到右对应 1 至 6 挡，当车速或者油门发生变化，当前状态从左

    边区域穿越到右边区域时，会触发升挡。5 条降挡曲线同样把此图从左

    到右分割为 1 至 6 挡，当车速或者油门发生变化，当前状态从右边区域

    穿越到左边区域时，会触发降挡。

    这么说大概还是有点难以理解，举个例子就好了：

    图 79：四种换挡类型

    1. 如图中 A 点，此时大约车速为 35kph，油门为 62kph，稳住次油

    门，慢慢加速，超过 23 升挡线(图中①点)，就会触发 23 升挡，称为踩油门升挡(Power-on upshift)；

    2. 此时如果把油门完全松掉，跨过 34 升挡线(图中②点)，就会触

    发 34 升挡，称为松油门升挡(Power-off upshift 或 Closed-throttle

    upshift)；

    3. 此时保持不踩油门状态，车辆会慢慢减速，跨过 43 降挡线(图中

    ③点)，就会触发 43 降挡，称为松油门降挡(Power-off downshift

    或 Closed throttle downshift)；

    4. 此时如果突然踩一脚油门，跨过 32 降挡线(图中④点)，就会触

    发 32 降挡，称为踩油门降挡(Power-on Downshift)以上就是行驶中最基本的四种换挡类型。控制单元会用四套不同的逻辑

    来控制这四种换挡。以上介绍的是最基本的换挡曲线，在实际中，换挡

    曲线还会对大量的外部环境、车辆状态进行各种修正，比如温度补偿、高原补偿、上下坡的特殊处理等等。

    说了这么多，是不是感觉似乎懂又似乎没懂？那我们再加个电动机进

    来，讲讲混合动力。第八章 混合动力——不那么遥远的高科技

    · Wake up and drive——不再冰冷的车厢

    6：10

    第三次被叫醒之后，Sean 关了闹钟，打开天气 App，「零下 10 °又降温

    了」Sean 喃喃道。Sean 的车停在小区的地下车库，温度比室外高不了

    太多，每次遇到这种天气，载着家人，在冰冷的车上等着空调热起来，都是一种漫长的煎熬。「都什么年代了，还不能解决这种问题吗？」他

    像很多用户一样，对此常感到不满。

    6：30

    Sean 洗漱完毕，打开电视。新闻里的车展报道对混合动力车型的特别关

    注提醒了他，刚买不久的新车用户手册上似乎介绍过远程控制空调的功

    能。他在 App Store 下载了自己车子品牌的软件，完成注册后就看到车

    子的状态。

    「空调远程控制在哪啊？」

    「怎么还在玩手机，一会孩子上学该迟到了。」妻子抱怨道。

    「我只是看能不能提前加热空调。」

    「刷朋友圈就刷嘛，还找借口!」

    Sean 不作答，继续摆弄着手机。不多久，他找到了空调控制的功能，设

    置了出发时间和预设温度，半信半疑地放下了手机。

    7：00

    带着睡眼惺忪的女儿，Sean 刚走出电梯，刺骨的冰冷立刻迎面袭来。

    Sean 快走两步，发现车子的仪表竟然亮着。他解了锁，坐进车子，仪表

    显示的是刚才在手机上设置的出发时间和预设温度。「爸爸，今天车里为什么这么暖和啊？」

    「因为想让你能多睡一会啊。」Sean 得意地回答道。

    吹着惬意的暖风，Sean 的心情比以往好了许多。

    7：10

    出发没几分钟，Sean 发现一旁的女儿睡着了。虽然调小了广播的音量，可是车子的发动机声音加上周围的噪声，仍然让他担心女儿随时会被吵

    醒。找了个机会，Sean 把驱动模式从「混合动力」切换到了「纯电

    动」，没了发动机的噪声，车里安静了许多。Sean 也调大了一点收音机

    的音量，一边听歌，一边计划着今天的工作内容。

    路上时不时会遇到慢车，每每 Sean 将油门踩到一定深度，感应式的踏

    板会给他一定的振动反馈，让他知道再继续踩下去发动机就要启动了，为了不吵到女儿，他便作罢。Sean 习惯性地瞥了一眼仪表，显示纯电动

    里程剩余 20 公里，足够他送女儿到学校了。

    7：40

    送完女儿，Sean 感到时间有点紧张。「得快点开了」，他把驱动模式从

    「纯电动」切换到了「混合动力」。油门随即变得轻快，车子也蠢蠢欲

    动。他频繁地深踩油门，伴随着电机与发动机的协奏曲，车子轻快地超

    过一辆辆慢车，丝毫不显费力。「估计我的 ECO 驾驶得分会下降了，不过那又怎样。」说着，绿灯亮起，Sean 的车第一个冲了出去，消失在

    后车的视野中。发动机与电动机的协同工作，给了这辆车与其他车不同

    的语言，似乎是一个新的物种闯入了原始的汽车森林。

    8：30

    Sean 赶在一大波班车之前到了公司停车场，扫了一眼充电车位，发现公

    司给员工提供的充电桩都满了。好在是混动车，不充电也能继续跑。

    Sean 和大多数住在小区里的车主一样，每周会去小区的充电车位充电

    1-2 次，在公司里充 1-2 次；他的车充电一次，需要 3-4 个小时，费用

    大约是 10 元。充了电，车可以跑得更轻快，驾驶成本也低了不少，算是锦上添花。当然也有很多时候，他没法给车充电，不过这也不会影响

    他的工作和生活。

    18：00

    下班了，Sean 毫无意外地忘记了提前设置空调，好在是白天，车里还不

    算冷。晚高峰依旧凶猛，跟着车流，他把驱动模式调整到了「充电」。

    于是每次跟着前车刹车，能量被源源不断地回收，转化为电池的电能。

    看着液晶屏上的能量流不断流入电池，Sean 有了一丝安全感。「看来今

    天晚上不用在小区里找充电桩了，明天还能让女儿睡一个温暖的回笼

    觉。」若不是旧友，谁又能想到几年前，他还是一个只喜欢两厢运动车

    的 Hot Hatch 铁粉呢？

    那些让你们更愉悦的技术

    混合动力这个名词出现已经不是一两天，这项技术在全球众多汽车厂家

    被广泛应用。用一句话解释：汽车的动力不仅仅由发动机提供，而是由

    发动机和电动机协同提供。

    前言的故事里，我主要写到了几项混合动力汽车运用的技术。在这个章

    节里，我会尽量用通俗的语言描述这些技术，让它们看起来不再那么冰

    冷。

    一、混动车是如何行驶的？

    混合动力车的动力由发动机和电动机共同提供。需要注意的是，两者并

    不是一直都共同驱动。拿欧洲最普遍的 P2 系统来说，一般有以下几种

    情况：

    1.混合动力驱动模式

    混合动力车：发动机与电动机一起驱动。中间由某种形式的动力耦合装

    置，将两者提供的动力整合驾驶者：想加速，想超车，想 High……

    2.纯电动驱动模式

    混合动力车：发动机停止工作，仅由电动机驱动。

    驾驶者：想安静，在一堆轰鸣的超跑中玩个另类。

    3.电量保持模式

    混合动力车：仅由发动机工作，电机停止工作。

    驾驶者：想留着电池的电量以备不时之需。

    4.充电模式

    混合动力车：发动机工作，驱动车辆的同时，多提供一部分能量，传递

    给电机。此时电动机工作在发电模式，将发动机提供的机械能转化为电

    能，充入电池。

    驾驶者：强迫症患者，电池没电了，必须要充。

    上面几种模式究竟是如何实现的？我想借助这张图来解释一些基本的问

    题。

    图 80：P2 混合动力系统常见结构

    左边的 Internal Combustion Engine 就是我们知道的发动机，右边的

    Transmission 就是变速箱，而中间的红色虚线以内的部分，就是 P2 结构

    混动系统与传统动力系统相比所增加的机构。这部分机构能够实现什么

    功能呢？

    1. 混合动力驱动模式：发动机的动力通过离合器传递至变速箱，同时

    电机的动力也传递至变速箱，这时车辆的动力性是最好的。

    2. 纯电动模式：通过离合器(Clutch)切断发动机与变速箱之间的动

    力连接，仅有电机驱动。电量过低时，会根据系统的控制逻辑，自

    动切换到其他模式。

    3. 电量保持模式：离合器连接，通过发动机驱动车辆，电机不参与驱

    动。

    4. 充电模式：发动机产生的能量，一部分通过离合器传递给变速箱，一部分通过电机和逆变器输入到电池中。以上这些模式的控制器，一般是由驾驶员进行的，比如在仪表板上布置

    一些按钮，用于驱动模式的切换。这些信息，会以电信号的方式传输到

    混合动力控制单元，进行运算处理，最终被发送到发动机、电机这些动

    力单元，来进行车辆的驱动。因此，混合动力控制单元就像是 CPU 一

    样，管理着整车的驱动模式。

    二、混合动力车的加速性

    一般来说，混合动力车的加速性会体现在两个方面，还是以 P2 系统为

    例。

    1.瞬时加速能力

    当驾驶员狠狠踩下踏板，跟发动机相比，电机是个反应很快的家伙，驾

    驶员踩下油门，电机的动力输出得比发动机更快，所以有了电机的加

    入，车子的瞬时提速能力会有一个较大的改善。可是就像一个短跑运动

    员，后程的持续性不是它的强项，不过没关系，到了这时候，发动机已

    经反应过来了。所以两者协同工作，可以更好地满足驾驶者对于加速性

    的要求。

    2.持续加速能力

    这个相对容易理解，由于多了一个动力来源，车子的总功率更大了，且

    足以克服多出的那部分重量。

    三、混合动力车的制动与传统车不同吗？

    车子需要加速，也就无法逃避减速的问题。也许有人会好奇，混合动力

    车的刹车会与传统车不同么？或许很多人已经想到了，既然有个高压电

    池，那我们是不是可以把刹车过程中车子的动能转化为电池的电能储存

    起来呢？事实上，汽车厂商们确实也是这么做的。

    混动车的电机，一般具备两种工作模式：1.将电能转化为机械能，为车

    子提供动力；2.将机械能转化为电能，为车子提供制动(阻力)。我们

    可以把电机想象为一只大手，攥住传动轴，拼命阻止轴的转动，从而降

    低车速。用下面这张图可以解释一些基本问题。

    图 81：液压制动力矩、回馈制动力矩与驾驶员制动需求的关系

    首先，一辆混动车的刹车力矩，由传统的液压制动系统和电机(回馈)

    制动两方面产生的力矩组成。其次，由于电机自身的特性所限，在低车

    速时，电机无法维持回馈制动的扭矩。

    那么，液压系统和电机各产生多少制动扭矩，由谁来控制呢？这里就不

    得不提到车身稳定系统。驾驶员的刹车踏板信号，会传输到车身稳定系

    统的控制单元，控制单元会对该信号进行分析计算，最终决定液压系统

    和电机系统各自提供多大的制动力矩。

    三、混合动力车的舒适性乍看起来，温度预控制似乎是在手机和车辆之间建立网络通信，进而用

    手机控制车辆，其实不然。以最简单的系统为例，用户希望通过手机实

    现远程的控制，需要以下几步：

    用户：我不想在车上挨冻，远程打开空调吧。(通过手机PC 端发送命

    令给用户服务器)

    用户数据服务器：你是谁？等我查查先。哦，你是我们的用户，也有这

    个权限，等着我给你处理。(将命令处理后，发给车辆数据服务器)

    车辆数据服务器：打开空调？稍等，我看看这辆车的电池还有没有电。

    OK，还有不少呢，等着我给你办。(给车辆发送命令，打开空调及相

    关附件)

    车辆：干嘛？打开空调？知道了。(打开空调并将实际状态反馈到车辆

    数据服务器，再依次反馈到用户的手机PC，这时用户看到的空调状态

    就是「打开」)

    图 82：通过手机实现对车辆的远程控制

    看似简单的几个步骤，实际包含了用户权限管理、服务状态管理和车辆

    状态管理等多个方面的功能，其中每个功能都是由各自的 IT 系统实现

    的。要保证数十万的用户和车之间沟通顺畅且不出错，并不是一件容易

    的事情。如果不相信，请回忆一下每逢节假日，12306 服务器宕机的惨

    状。

    开过车的人都知道，当你停车熄火，发动机停止运转，空调压缩机就没

    有办法继续工作了。这是因为空调压缩机转动所需要的机械能是由发动机提供的，所以发动机停机之后，自然就没有空调可以用了。

    对于混动车，有了高压电池和电动压缩机，不管发动机是否启动，空调

    都可以工作。由此，混动车带来所带来的舒适在于：

    1. 行车过程中，不论发动机状态如何，空调工作都不会间断。

    2. 温度远程控制更加方便。

    市面上的以传统驱动方式的汽车，有些也带有远程启动功能，但是在需

    要制热的情况下，发动机水温需要较长的时间，而这时车的发动机一直

    在运转，会带来额外的废气和噪声污染。所以越来越多的混合动力车，会加入丰富的智能互联功能，形成组合拳，为用户带来更好的体验。第九章 车联网是什么？

    我们依然从一个故事开始。

    寒冷的冬天从被窝里爬起来，内向小瘦子像往常一样打开了自己手机里

    的「智慧 car」App。「车辆状况」显示爱车还安稳地停在小区里，胎压

    正常，油箱也充足，只是车内温度只有零下 4 度。怕冷的他点击「打开

    空调」设置好了温度，便放下手机开始洗漱。开车时，车里已经是温暖

    宜人的环境，连方向盘也被加热好了。上班路上，车载电脑语音突然报

    警「您前方车辆减速，距离 30 米，请注意减速避让。」小瘦子松开油

    门踏板，「我要听新闻」他对行车电脑说，车内便响起了新闻的语音播

    报……

    这些智能化使用场景，现在越来越多地出现在汽车广告宣传中，手机控

    制汽车、智能互联系统、智能生态、这些车联网的概念和功能也不断冲

    击着消费者，不断有各领域的公司加入到车联网这个蓝海中。目前主要

    玩家有以通用 onstar 为代表的传统车企，以乐视 ecolink 生态互联代表

    的新兴互联网企业和以博泰为代表的车载导航厂商。那么这些炫酷的功

    能是如何实现的？车联网这一概念真正的核心又是什么呢？

    「车联网」，根据车联网战略联盟的定义，分为三个网络：

    1. 车内网，强调车的内在修为，只有打通了车内总线网络这条奇经八

    脉，拥有了出色的通信管理和算法，才能调动全车的 ECU(电控

    单元)以实现对车的远程操作。

    2. 车际网，针对的是车与车之间的修炼，让车和车在一定距离就可以

    沟通交流，所谓隔空传话，以此避免不必要的碰撞和摩擦。

    3. 车载移动互联网，让车和互联网进行信息沟通，接收新闻、视频、地图、导航、路况等信息，也发送车辆信息供云端监控，并可以借

    由云端不断升级。

    车联网技术就是将这三个网络进行融合，构建出车与人、车与车、车与

    路、车与云的多层次系统，让彼此之间有机互动，为驾驶和智能交通提供更好的体验和服务。

    不过目前的车联网产品都没有真正按照这个定义去实施，很多产品只是

    把车载娱乐系统加上了联网功能，这差不多就相当于放了一个大号手机

    在汽车上，算不上车联网；少部分产品有机结合了车内总线系统，一定

    程度上实现了远程控制功能，但还是在车内网和移动互联网这个层面工

    作。真正实现三网融合的车联网，现在几乎没有。

    那么要实现真正的车联网功能，需要什么技术支撑呢？

    「汽车的奇经八脉——车内总线网络介绍」

    现在有一类伪车联网产品充斥在市场，它们形如 iPad，能导航、能联

    网、能共享 Wi-Fi 热点，可这能算车联网么？要实现真正的车联网，是

    不能脱离车内总线网络的。

    从人们给汽车装上收音机开始，这几十年汽车电子已经给汽车带来了足

    够多的颠覆和便利，其发展速度远远快于传动机械零部件的发展。目

    前，一辆车 30% 以上的成本都是汽车电子零部件，现代化汽车已经离

    不开汽车电子零部件的支持。

    与我们日常接触到的电脑、手机这类一个核心 CPU 负责全部工作的电

    子产品不同，汽车上的电子器件并没有类似的核心，取而代之的是分布

    在全车各处的上百个电子控制单元(ECU)，这些电控单元一般只负责

    一项特定的工作，然后通过特定的方式将全部的 ECU 组合起来，让它

    们能够互相交流、通信。比如空调 ECU 只会负责车内测量温度、调节

    温度、风量等空调范围内的工作，而它测量得到的温度又要发送到中控

    并在面板上显示。

    这个联通协调所有 ECU 的神经系统就是车内总线，也就是前面说的车

    内网。图 83：目前汽车内的主流总线架构

    OBD：On-Board Diagnostic 车载诊断系统

    MOST：Media Oriented System Transport 面向媒体的系统传输总线

    CAN 总线为了便于管理和控制，一般按功能需求进行划分，传统汽车

    主要分动力和车身两大块，车身总线采用低速 125kbs，管理灯光、空

    调、座椅、车门等与驾驶性关联不强的节点，动力采用高速 500kbs，管理发动机、变速箱、ABS 等和驾驶直接相关的节点。还留有一路专门

    做诊断的 CAN 连到车内的 OBD 接口，就是在方向盘左下方，4S 店插

    电脑刷程序用的那个接口。随着目前电动车的兴起和 ADAS 技术的发

    展，一些公司也在总线系统中加入了专门管理电动节点的电力 CAN 总

    线和支持智能驾驶相关的 ADAS 总线。

    另外，由于现在车内导航、影音的需求太大，CAN 总线没办法提供给视频数据如此高的传输速率，所以在车载导航和娱乐系统中，一般采用

    速率可达 22.5Mbs 的 MOST 总线或其他类似的高速总线。不同速率和

    协议的总线进行通信，全部依靠网关转发数据报文。因此，网关也基本

    是车内总线系统中比较关键的部件，就如同人的脊椎一样。

    21 世纪以来，众多更新更快的总线系统被提出和使用，例如以宝马为

    首提出的 flexray 和在特斯拉上使用的以太网等等，但 CAN 基本保持了

    在核心模块部分的绝对领导地位，其低成本和可靠性的优势暂时是其他

    总线系统无法比拟的。但也应该相信，在不久的将来，随着车联网和自

    动驾驶的成熟，ECU 的运算量和数据量会不断增加，新的更高速、更

    可靠的总线协议一定会取代 CAN 总线。

    「打通任督二脉——车联网终端的重要性」

    有了成熟的车内总线网络，下一步就是将这个网络和外部网络(移动互

    联网车际网)连接起来，方法其实也不复杂，在车内总线中增加一个

    可以联网的节点，接入一个带有联网功能的终端，业界为这个终端取了

    个名字——telematics box，简称 T-BOX。但这个节点加在哪里才能保证

    安全和高效才是比较麻烦的地方。目前市场上的产品有三种做法：

    1.OBD 盒子联网

    图 84：OBD 盒子联网将可联网的设备(OBD 盒子)插入车辆的 OBD 诊断接口，通过诊断

    CAN 读取车辆的相关行驶信息。这种方案被很多互联网企业采用，汽

    车厂商只有极少数采用。

    优点：无需改动车内的总线架构，即插即用。因为 OBD 口是汽车强制

    必须留出来的，主要用作车辆检测和后期的程序升级维护。

    缺点：一般只能读取车内数据，无法实现远程控制，功能有限。而且，只要车厂封掉汽车行驶时的诊断 CAN 通信，这种方式就没用了。

    2.Telematics(无线通信车载系统)直连 CAN 总线

    图 85：Telematics(无线通信车载系统)直连 CAN 总线

    直接将具有远程通信功能的模块接入 CAN 总线，通过 Telematics 模块

    读取各 ECU 的信息，并发送相应的控制信息，实现部分远程操控功

    能。

    优点：报文不需网关转发，信息传递直接有效，实现较为方便。

    缺点：安全性不足，一旦 Telematics 被攻击，整车的 CAN 总线几乎就

    暴露在黑客手中。3.Telematics 连在 CAN 外网络

    图 86：Telematics 连在 CAN 外网络

    如图，将 Telematics 模块加入 MOST 总线，直接与娱乐系统连接，并通

    过 MOST 网关转发相应的车辆信息和控制信息。

    优点：外部网络与娱乐系统高度融合，便于实现车联网娱乐和社交属

    性；信息需要通过 MOST 网关转发，安全性较高。

    缺点：MOST 总线成本高，MOST 网关开发难度大。

    「天赐武功秘籍——车联网云服务平台」汽车要实现车联网功能，一定要对车内的总线进行一些改造。不论在哪

    个节点，总是离不开让总线网络与外部网络相连，在距离较近时，可以

    用一些近场通讯手段(比如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee 等)直接让手机和汽

    车进行通信，这一功能在现在的汽车上基本已经普及，但蓝牙对距离有

    着极大的限制。我们现在已经有了一个带 Telematics 模块的汽车和一部

    手机，那要如何实现远程手机启动汽车这些炫酷的功能呢？——我们还

    需要一个「云」。

    「云」这个概念是互联网最先提出来的，云计算、云服务、云平台等

    等，既然车联网也是「互联网+」的概念，这个云也就绕不开了。云，说明白点，就是通过网络把很多本地任务上传到后台服务器去处理和运

    行，以此实现一些本地无法实现的功能。在车联网中，就是手机将命令

    发送到后台服务器，后台服务器再把命令转发到汽车中，实现相应的功

    能，反之亦然。

    汽车的 Telematics 模块中一般安装的就是普通的 3G4G 手机卡，在通讯

    的时候就可以当作是一台手机处理，这么理解起来就方便很多了。手机

    远程控制汽车就相当于手机发送了一条消息给汽车中的 Telematics 模

    块，接入车内总线的 Telematics 模块再对消息进行分析转发给相应的车

    内 ECU，实现相应的控制功能；反过来，汽车也会将车内的一些状态

    信息以此路径发送给手机供车主查看。

    现阶段通过云平台还能实现更多的功能，比如第三方数据接入，新闻、视频、知乎、微信……只要你用手机能看的东西，都可以在汽车上看

    到。还有 web 平台服务，通过网站查看汽车状态，原理都和上述功能相

    近，都是将相应的服务和数据通过云平台发送到用户的设备，基本上只

    要手机上能实现的信息和通讯功能，车联网都可以实现。

    另外，依靠 Telematics 模块还可以收集很多车辆的信息和驾驶员的行为

    数据，这些数据上传到后台后，可以进行有效的大数据分析和整合，为

    经济驾驶提供支持。而这一功能才是车联网以后发展的重点和方向，现

    阶段很多厂商提出的生态、内容的概念只是车联网技术很局限粗浅的理

    解，车联网的未来正是要依靠大数据和云运算，与智能驾驶融合，形成

    完美的智能交通系统。 原理说起来其实并不复杂，所以当很多互联网公司吹嘘自己的汽车多么

    「互联网」的时候，我们还是应该冷静理性地看待这些喜欢制造噱头的

    厂家，至少不要被这些看似高大上其实并不复杂的功能所迷惑了。

    「走火入魔——车联网安全性探讨」

    理论上讲，在不考虑功能效果的情况下，只要汽车厂商愿意，可以用车

    联网实现一切对车辆的操作，不管是转向还是发动机，只要是接入了总

    线的功能，都没问题。但为什么大部分主流产品都只提供了一些不痛不

    痒的功能？

    主要还是安全的考虑。

    之前切诺基被黑的事让 Jeep 召回一百多万辆车重新刷程序，车联网的

    出现让汽车从一个封闭的独立系统，变成了互联网上的一个节点，带来

    方便的同时也带来了安全隐患。如今手机、电脑被黑客攻击都稀松平

    常，车联网如此新兴且不成熟的技术想独善其身基本不可能了。

    也正是因为汽车厂商认识到了这项技术的不成熟，为了避免出现类似切

    诺基这样的大事故，大部分传统汽车厂商在车联网上都选择了相对保守

    策略，让用户远程开开空调、手机监控一下车的状态。而对于 EMS、EPS 等一些关键的 ECU，一般直接在软件层面断开与 T-BOX 的通讯，让其不识别 T-BOX 的指令。

    当然也有少部分比较激进的厂商，特斯拉就是个中翘楚，不仅提供了很

    多车联网功能，还开放了 OTA 空中升级功能，并在全球招募白帽子进

    行测试。这种直面技术进步的态度着实值得赞扬。另外，车联网安全这

    一领域也越来越受到互联网安全公司的注意，毕竟这是一块很有潜力的

    蛋糕。360、腾讯等都成立了车联网安全的部门，并且已经在为一些厂

    商做车载安全的解决方案。相信随着越来越多人的加入，随着技术的进

    步，车联网技术也会在便捷和安全之间找到一个新的平衡。

    「车联网趋势和未来」

    车联网概念提出才不到五年，但这并不妨碍我们对这项美好技术的畅想

    和展望。

    1.车际网技术

    第一章提到了车联网的三个组成：车内网=车内总线，车载移动互联网=

    终端+云平台，唯独没有提车际网。没错，虽然这项技术已经有很多厂

    商和机构提出和研究了，但市场中还没有应用。车联网技术中有一个

    V2X 的概念，也是从互联网 B2C 这样的概念引申而来的：V=vehicle，2=to，X=vehicleroadpassenger，强调车与外界环境的连接，车能感知

    周围车的状况，能感知道路标识、行人的状况，以此来对驾驶行为作出

    预判，以此为智能驾驶提供支持。

    V2X 从原理上说也并不复杂，在两辆车之间建立一个 100 米左右的近距

    离通信网络，互相传递自身的方向、车速、距离等信息，给驾驶员或自

    动驾驶系统充分的预判时间。在路牌标识中也加入相应的通信模块，提

    前通知车辆此处的道路信息，也可以让驾驶更加有预见性。针对此技

    术，业界已经提出了 802.11p 通信协议。但这一技术因为成本、政策、智能驾驶不成熟等诸多原因还没有被推向市场。

    2.驾驶行为大数据分析

    车联网云平台是可以收集车辆信息和驾驶员的驾驶习惯数据，但现在这

    个数据量还很小很小，基本上只能收集一下油耗里程等信息。等未来数

    据量足够多的时候，通过收集驾驶员的驾驶习惯数据，建立大数据模

    型，为更经济、更安全、更舒适的驾驶提供建议。比如建立车速、油

    耗、油门踏板动作、刹车踏板动作、换挡动作的模型、可以为驾驶员提

    供更低油耗的驾驶建议，更可以针对驾驶员的习惯，专门制定适宜驾驶

    员的控制程序，让车变得更加好开。

    3.智能交通

    车联网的技术，互联网化只是其中很小的一部分。这一技术的重点和未来应该是为智能交通提供支持，可以想象：整个城市的车辆信息都可以

    在云平台去监控，车与车之间能互相传递信息相互避让，车和人、车和

    路都可以形成有机的互动，那么再结合上自动驾驶技术，一个完整有序

    的智能交通网络就可以实现。

    车联网是一个新兴技术，由于业界没有标准和规范，目前市面上出现了

    很多打着「车联网」概念旗号的产品和系统。它们大都吹嘘着自己的内

    容服务和生态系统，却从来不提各自对车联网的理解和技术上的规划。

    但也可以见到特斯拉、通用、上汽、广汽等大厂在这一领域不断的投入

    和耕耘，不断推出了很多方便好用的车联网系统。相信随着技术的进

    步，随着更多玩家的加入，随着标准和法规的清晰，车联网会像现在的

    手机一样，深入每一个人的生活。第十章 回到车里，谈谈内饰

    说了这么多，最终不还是要坐在车里？有本事你坐到车底啊。

    既然大家更倾向于坐在车里，那么内饰就是一个无法回避的话题了。

    如果你是一名汽车销售员，在常年的销售过程中，你会发现，目前这帮

    爱车男女，除了对澎湃动力带来的推背感，各种强大循环进化和技术革

    新带来的省油升级，德国基因从娘胎里带来的平稳驾驶感受的关注外，已经慢慢开始关注车内坐乘体验了。新时代的购车者们，他们也要追求

    座椅的包裹感、仪表台、门板、中控等区域的色彩、纹理、设计和触

    感。

    汽车，终究是一个市场化的产品，顾客的需求自然会反馈到产品的开发

    过程中。各个主机厂近来也逐渐开始关注，于是就有了「感官质量」这

    个概念。我们发现，无论国外品牌还是自主品牌，车的外形是越来越

    靓，内饰的品质，已经成为评判一辆车高级不高级、豪华不豪华的标

    准。

    今天我们就从乘用车上最普通的两种手感的内饰入手，分析一下其从材

    料、工艺、设计开发、感官质量等方面的细节，以供参考。另外，内饰

    是一个庞杂的系统，为了方便此次讨论，主要从仪表板和中控着手。

    「大众对汽车内饰中软质与硬质材料的认知」

    我有一位非常爱车的邻居，人称老王。老王爱车，一直能从发动机缸内

    混合气体是如何被点燃燃耗化学能转换成机械能侃到门板上螺钉到底是

    用哪种。总之，他就是「懂」车。他体验过我那 A 级廉价车后感慨地

    说：「你这车不行，到处都是硬塑料，手感太差。你看哥那台，搪塑仪

    表板，全是软的，手感特别棒。」

    如果你也是爱逛汽车论坛的「键盘车神」，那你一定会经常看到这样的

    评测，例如「仪表板是搪塑的，显得很高级」「软质内饰，品质感很好」「仪表板大量使用了硬塑料，手感不好，不过这个价位也就这样

    了」……

    很明显，无论是消费者还是汽车类媒体，都很关注汽车内饰的品质感，手感的优劣是我们考察一辆车内饰品质好坏很重要的一个方面。下面我

    们就一步一步，揭开软质和硬质内饰零部件的面纱，看看它们究竟是什

    么。

    「内饰中软质、硬质材料分别都是些什么？」

    要讨论这个问题，我们首先要搞清楚内饰件材料的构成。我们以仪表板

    为例，进行说明。

    软质仪表板和硬质仪表板的材料构成是不一样的。首先我们看图 87，这张图表示了一般硬质仪表板的材料构成，其一般是整体注塑或者模压

    而成，骨架和皮纹是一体的。这种材料结构一般是我们的通常说的硬塑

    仪表板，一般在低端廉价车型上。当然，即使高级车型，并不是所有的

    人可触及的区域都是软质的，有些区域也是硬质材料，比如门板的下部

    分。

    这种类型的硬质内饰件，一般采用的材料有 PP(聚丙烯)，ABS(丙

    烯腈-丁二烯-苯乙烯)，PPO(聚苯醚)，PC(聚碳酸酯)，SMA(苯

    乙烯一马来酸酐共聚物)，ABSPC 合金等。

    图 87：一般硬质仪表板的材料构成

    而我们的软质仪表板就要复杂一点了，其材料一般是由软质表皮、发泡

    缓冲层、硬质骨架组成，如图 88。软质仪表板的表皮是 PVC(聚录乙

    烯)，ABSPVC，TPO，TPU 等通过搪塑或者真空吸塑制成，发泡层一

    般是 PU(聚氨酯)，骨架层材料比较多变，一般有硬纸板(是的，你

    没看错)，金属板，PCABS，PP，PPO，SMA 等。

    图 88：软质仪表板的材料构成

    了解了上面不同仪表板的材料组成，我们不难发现，硬质仪表板根本就

    不包含有软质手感的材料；而软质仪表板，其软质手感主要是表皮和缓

    冲发泡的起作用。

    「如何利用大自然的鬼斧神工制造软妹子和糙硬汉？」

    上面我们已经简单介绍了软硬质仪表板的制造工艺，接下来，我们比较

    详细地介绍一下不同质感的内饰是如何制造实现的。从工艺路线来划分

    的话，大致有以下三个路线：

    1. 硬质仪表板：注塑(仪表板本体及其他零部件)→焊接或粘接(主

    要零件)→装配(其他相关零件)；

    2. 吸塑仪表板：注塑(骨架)→阳模吸塑(表皮与骨架)→切割(孔

    与边)→装配；

    3. 软质仪表板：注塑或压制(骨架)→阴模吸塑或搪塑(表皮)→发

    泡(缓冲层)→切割(边、孔等)→焊接(主要零件，如需要)→

    装配

    咦，吸塑仪表板是什么？这其实是一种介于硬质与软质仪表板中间的一

    种仪表板，你可以理解为一种中间状态，就是去掉了发泡缓冲层，手感

    比软质仪表板差一点，但由于有真空热成型的表皮，手感比硬质仪表板

    好一点。

    关于切割、焊接、装配这些工艺，我们在这里不详细展开，因为这些基

    本上不影响我们要讨论的内饰零部件的触感问题。我们主要集中在模具

    成型这个过程上，因为这是决定零部件表面质量及品质的主要工艺。

    先说硬质仪表板，主要涉及的成型工艺是注射成型(InjectionMolding)，是一种将注射用原料(粒状或粉状塑料)置于能加热的料

    筒内，受热、塑化后用螺杆或柱塞施加压力，使熔体经料筒末端的喷嘴

    入到所需形状的模具中填满模腔，经冷却定型后脱模，即得到具有要求

    形状的制品。其工艺过程大致如图 89 所示，可以粗略地分为以下几个

    阶段：

    塑化→ 注塑→ 保压冷却→ 开模顶出

    图 89：硬质仪表板注射成型工艺过程

    经过这样一个过程，PP 或者其他材料有粒状原材料，变成一个内饰产

    品零部件，如果用图表示，如图 90。没错，就是这么神奇!

    图 90：由原材料变成内饰产品

    吸塑仪表板与软质仪表板的骨架成型工艺与硬质仪表板一样，一般是注

    塑成型；吸塑仪表板的表皮一般是通过阳模真空吸塑成型。开启阳模真空抽吸系统，使表皮紧贴在阳模的型腔表面上冷却后脱模，经定型后的

    表皮或者直接复合在基材骨架上，直接获得产品。我们的吸塑仪表板就

    是通过将表皮直接复合基材骨架上而成的。

    对于软质仪表板，骨架通过注塑工艺制作。表皮的成型方法分阴模真空

    成型(In Mold Graining，IMG)和搪塑成型(Slush Molding)，接下来

    我们分开详述。

    先说阴模真空成型，即阴模真空成型及模内压纹(Inner Mold Grain)技

    术，简称 IMG，是一种使用刻有皮纹图案的阴模，将不带皮纹的膜料在

    模内成型出内饰件形状的带皮纹的表皮。其工艺流程大致图 91 所示：

    上料→加热→真空成型皮纹→冷却→脱模

    图 91：软质仪表板的阴模真空成型工艺

    与吸塑相比，没有了复合在基材骨架这个过程，所以此过程生产出来的

    只是表皮。

    再说搪塑成型，首先将带有表面花纹的搪塑模具加热到搪塑表皮的成型

    温度，然后将粉箱与搪塑模扣合，使之按设定的程序旋转。当粉料熔化

    并粘附于模具表面达到一定厚度后，脱开粉箱。接着，继续加热模具外

    表面，以使模具内表面的搪塑表皮得到塑化烧结。最后，快速冷却模具

    外表面(不喷淋)，使表皮冷却成型。其工艺流程如图 92 所示：

    模具预热→模具与粉盒合拢→旋转，搪塑成型→冷却→脱模

    图 92：软质仪表板的搪塑成型工艺

    搪塑的大致工艺过程如上图所示。搪塑这种工艺是国外发明的，叫

    Slush molding。Slush，翻译过来有「溅、泼」的意思；而搪，有「均匀

    涂抹」的意思。所以，搪塑成型有一个直译的名称，涂凝成型。搪塑这

    个翻译，可谓雅。

    再说发泡工艺，仪表板发泡层，大多使用 PU。发泡层是将表皮和骨架

    连接起来的桥梁。一般发泡机将 PU 泡沫制备好之后，通过发泡模，将

    其注入到表皮与骨架中间，经过一系列物理化学反应，交联固化，在其

    间形成 PU 泡沫，将表皮与骨架连接起来。其工艺流程图如图 93 所

    示。

    图 93：发泡工艺流程图

    所以，如果我们来做个总结，软质仪表板的制造的工艺流程大致会是这

    样的：先将表皮通过吸塑或者搪塑工艺制造出来，在注塑得到骨架；然

    后将表皮放置安装到发泡模的下模，把骨架放置安装到发泡模上模；接

    着用发泡机浇注 PU 发泡剂，通过发泡得到缓冲层；最终脱模经过切割

    修剪等其他工艺，得到最终的产品。接下来，我们看一下，一辆车是如何确定内饰使用何种材质及工艺的。

    「如何评价软妹子和糙硬汉——内饰感官评价」

    要讨论这个问题，我们要引入一个叫感官质量(Perceived Quality)指顾

    客通过看、触摸、感觉等主观感受体验到的、产品呈现出来的质量，如

    图 94 所示。

    图 94：感官质量

    一般而言，一款新车型的开发定义阶段，整车厂通过对标和自身车型的

    定义，会确定这款车型使用什么样的材料和工艺，原则就是最低的成

    本，超越对手。为了达到这个要求，有两条路线，一条是推陈出新，使

    用新材料新工艺，节约成本，达到比对手更好的效果。这个是我们应该

    推崇的，但是现实往往很残酷，因为对于一台量产车型来说，使用新材

    料和新工艺的风险还是比较大的，要有做好各种试错的准备。为了减小

    这种风险，就有了第二条路线，往往整车厂都会选择与对标车型相近或

    者相同的材料和工艺，基本上不会出大的问题，再在材料和工艺上搞搞

    微创新，足以。

    所以在市场上，同一级别的车型，基本上内饰品质都差不多。要在大体

    同质的基础上做出差异化，这就要考察主机厂的设计审美水平和零部件

    供应商的功力了。

    项目初期定义产品的材料和工艺，基本上感官质量的水平就定下来了，会有一个预定分值，主机厂会有一个专门的部门(一般是造型部门)对

    项目开发各个阶段感官质量的水平打分，得分不能小于预定分值，一旦

    小于，则是感官质量不合格。进入详细设计阶段后，一般有两种方法进

    行感官质量的评判：

    1.三维数模虚拟评审

    主要是通过专门的三维软件，在已经创建好的零部件详细数模上，对外

    观面用专门的皮纹库、色彩库、材料库中调用相应的材料属性，皮纹属

    性进行渲染。渲染出来的效果很逼真，相关部门人员对渲染后的数模进

    行评审打分，如果有不符合 PQ 评分标准的，对三位数模进行修改改

    进，比如加大一下圆角，去除一些鼓包、修改一下型面的饱满度……诸

    如此类。

    2.实物模型验证

    通过铣削加工，把反映造型和实际零件搭接关系的数字模型(数模)用

    聚合材料(代木)加工成实体零件，并通过背部结构定位固定，从而获

    得等比例真实反映零件的特征造型和搭接关系的实物模型。

    这两种方法都只能获得外观效果的验证，无法对手感的品质进行确认，要对触感的感官质量进行评定，还要到模具样件阶段才能进行。

    说了这么多，我们对内饰件的材料、工艺、感官品质的定义都应该有了

    一个大概的印象。我们往往说，高级车上软质内饰用的多，低端车上采

    用硬塑料，但其实这并不准确。关于内饰使用何种材质，不仅仅是由车

    的豪华程度，而且也要与车的气场契合。如果在一辆悍马上发现硬塑的

    仪表板，我们也不会诧异，因为悍马本身就是美式硬汉型的车型。另外

    就是，性价比。一辆车上内饰的品质基本上要和车的定位契合。所以，我们普通消费者购车，选择适合自己的那一款就可以了，至于内饰是否

    上层，这还不得看你兜里的钱够不够嘛。番外篇之「试驾之旅」

    最后来讲个试驾的小故事作为结尾吧。当然，这依然是个隐藏信息量爆

    棚的烧脑小故事。这里的试驾和你去 4S 店交了驾驶证签了字开十分钟

    的试驾没有半点关系，这里的试驾直接决定了内向小瘦子未来的工作量

    和你们能买到一辆什么样的车。

    1.套马杆的汉子

    小宝研究生毕业之后，阴差阳错地成了一名汽车工程师。上班的第一

    天，领导就叫他去帮老王组织一次试驾，小宝激动得一夜都没睡好。

    第二天一早，老王找到小宝，告诉他马上要进行的试驾是一次套圈试

    驾，用来给 OO 项目确定性能目标和 Benchmark。听得似懂非懂的小宝

    脑海里飘过一段神曲：「套马的汉子你在我心上」，结果一走神，小宝

    除了下周一去试车场出差之外，其他的都没搞太明白。

    到了试车场，小宝就遇到了成为汽车工程师之后的第一个难题——不会

    开车!

    虽然把极品飞车开得很溜，可还没考过驾照的小宝，就只能跟着司机们

    在一旁看着。到了正式试驾的几天，小宝要么到附近的山上看竹海，要

    么在试车场内，看别人一圈一圈地开来开去。最后的总结会，他听着大

    家分别评论了这些车辆的操控性、驾驶性、空间、振动噪声，最后圈定

    了 XX 作为 OO 的对标车。在回家的路上，小宝唯一确定的就是，要赶

    快考出驾照!

    2.让轮胎尖叫

    时间过得飞快，小宝已经毕业两年了，OO 项目也差不多开发了大半。

    这两年里，小宝别的收获不知道有没有，试驾的盒饭倒是吃了不少。别

    人的试驾见多了，小宝对 OO 项目的第一次开发试驾格外期待。他听老

    王说，这是 OO 项目的第一次工程试驾，不但要发现振动噪声、驾驶质

    量、操控性等方面的问题，还要通过试驾确定下一步调试的方向。

    提前半年，老王就开始跟小宝制定试驾的计划。小宝第一次正式组织试驾，心里还是有些忐忑，好在老王经验丰富，早有准备好的 To Do List

    给他参考，林林总总地列了几十项。

    首先是准备试驾的车辆，新鲜出炉的 OO 工程样车要准备三四辆，用于

    评估；还得精心挑选一下配置，尽量涵盖不同动力组成高配低配；临近

    试驾时还要仔细检查车辆状态，翻修车辆，把体现最新的工程方案的样

    件都换上去，再把软件和标定都刷新一遍，连一个螺丝钉都不能放过。

    另外，还要准备竞争车型用于对比，项目的头号竞争对手 XX 自不必

    说，同级别的新锐 YY 也是未来的主要对手，必须拉来一起评估，做到

    心中有底。

    然后是敲定参与人员名单——两天的试驾，工程师一天，领导一天。除

    此之外，采购申请、出差申请，预订酒店和试车场地，办理临牌保险运

    车申请，甚至采购饮料零食、借对讲机都要落实。

    以前跟着别人试驾，小宝只能在边上看，这次到了试驾的那天，小宝很

    是过瘾地把每辆车都开了两圈，全油门起步，双移线，在每个弯道都把

    轮胎开得尖叫，让车子在失控的边缘游走。到了总结的时候，小宝的心

    脏还在肾上腺素的作用下扑扑直跳。

    在轮流发言的环节，小宝才注意到自己的评估表差不多是白纸一张，一

    天的注意力都在怎么让轮胎尖叫上了，其他的那些性能没怎么留意；至

    于操控性，好像也没怎么区分出来几辆车的差异。

    试驾结束后的一天，小宝向老王请教起开车的技巧。老王听了，猛吸了

    一口烟后说：「试驾时要把注意力放在车上。这样吧，下次试驾让老司

    机带着你一起开车。」

    3.像伺候媳妇一样察言观色

    半年之后，OO 离小批量生产只有几个月了，老王和小宝又要组织一次

    验收试驾。有了上次的经验，到了试驾那天，小宝一步不落地跟在老王

    身边。

    早晨出发时，老王并没有急着启动发动机，而是先调节了一下座椅和方

    向盘，然后这摸摸那摸摸。好不容易启动发动机，又磨磨蹭蹭地原地切

    换一下档位，打了几圈方向，打开空调又关闭空调。本以为要起步出发了，结果又熄火重新再来一次。小宝有些莫名其妙，刚想问，老王说

    了：「上车时不要急，先评估按钮和储物空间是否满足人机工程的要

    求，后面是看看冷车启动和怠速的噪声和抖动，顺便评估一下方向盘的

    静态操作力。」

    在去竹海的一路上，老王都在安安静静地开车，也没见有什么特别操

    作，最多就是把中空屏上的功能都调出来试了试。可中午休息时，老王

    已经在本子上密密麻麻地记录了很多。小宝又有了疑问，老王就笑着答

    道:「早晨这一路上，我注意到了几次换挡时的顿挫，有几个工况下能

    听到轰鸣声，偶尔有一点抖动……」

    小宝听得云里雾里，连忙问：「我怎么什么都没注意到啊？」

    老王耐着性子说：「下午你来开，听我指挥就行了」。

    下午进了试车场，小宝按照老王的要求反复操作又仔细体验，果然也发

    现了老王提出来的几个问题。「开车评估时要有一致性，每次操作要尽

    量保持一样，这样才能准确地对不同车辆进行评估，也能再现问题」，「再来再来，过这个减速坎得用同一个速度啊，不然怎么知道哪辆车的

    冲击大啊」，「你得敏感点啊，把车当媳妇一样伺候，要会察言观色

    啊」，「描述声音时能不能专业点啊，别总是写咔咔声」……一下午下

    来，小宝算是初步入了门，大概知道哪些是驾驶性问题，哪些是 NVH

    的问题，哪些又是操稳性的问题了。

    4.半路杀出个程咬金

    一晃又半年过去了，OO 小批量生产出来的样车也下线了，小宝和老王

    这段时间天天泡在车上调试车辆，可问题清单上还是有几条扎眼的红

    色。用老王的话来说，「这些娘胎里带来的问题现在没辙，等着领导买

    单吧。」

    正式投产前两个月，小宝和老王开始准备项目开发阶段的最后一次试

    驾。本以为万事俱备只欠东风，结果主要的竞争对手 XX 换代产品上市

    了，仔细一看技术参数不禁叫苦不迭，新 XX 加速比 OO 快，油耗还比

    OO 的目标值低一点，这不是半路杀出个程咬金吗？老王赶紧四处打电

    话，看看能不能在试驾时找来一辆新 XX 对比一下，几番折腾，终于从

    一家 4S 店那里租了一辆展车。到了试驾那天，各路领导开完新 XX 之后，都面色凝重。到了总结的时

    候，老王拉出问题清单，请各位领导一一针对问题给出评价。这几个问

    题倒还好说，可对比起新 XX，市场部的候总觉得 OO 在动力性和油耗

    都不如竞争对手的情况下，恐怕难以达到预期销量。最后还是胡总咬了

    咬牙：「先量产再说，不按期投产的话损失更大。」会议结束之后，老

    王和小宝苦笑着对视了一下，虽然可以量产了，但是 OO 的前景看起来

    蒙上了一层阴影……

    5.田忌赛马

    又是半年过去了，OO 总算是如期上市了。为了配合市场部的宣传活

    动，小宝被借调去协助组织媒体试驾。临行之前，小宝有些惴惴不安地

    问老王：「这些记者编辑要是问起来跟新 XX 的对比可咋办？」

    老王皱着眉头想了半天：「咱们来个田忌赛马，把话题转移到咱们有优

    势的性能上去。」

    到了媒体试驾的日子，一开始小宝回答那些记者们的问题时还有些紧

    张，几天后就可以厚着脸皮说：「新 XX 确实在加速上略好一点，公告

    的油耗数据也稍微低一些，可普通城市驾驶时客户很难真正感受出这么

    小的差异，而且它的车身重量过轻，钢板比较薄，在隔音和安全性上远

    不如 OO……」

    OO 上市以后，正遇上了车市整体井喷，销量一路攀升。没多久，老王

    就跳槽去了新东家，据说工资翻倍了。小宝已经开始带着新毕业的徒弟

    一起做下一代 OO 的试驾了。作者说

    我是内向小瘦子，一名一线的汽车工程师，要自己动手搬缸盖那种。随

    身带着 10 号扳手和塞尺，喜欢红色薄底帆布鞋。

    我有长睫毛，他为我指明气流的方向；我有好耳朵，他是我的麦克风；

    我有柔软的手，他带我感受冲压件的起伏；我有好眼睛，他帮我发现漆

    面的每一处瑕疵；我有好鼻子，他帮我感受排放的成分；我有好屁股，他是我的六自由度加速度传感器。我被金属塑料橡胶玻璃簇拥，我和力

    学机械物理电子周旋。我，为自己带逛。

    如果你也对汽车感兴趣，欢迎来知乎与我交流，我的知乎主页

    是：https:www.zhihu.compeoplenei-xiang-xiao-shou-zi

    目录

    关于本书

    「盐」系列电子书出版序

    汽车是怎么造出来的

    开篇 当我开车的时候

    第一章「教练，我想造车」

    第二章 第一印象最重要

    第三章 怎么样的车身是好车身

    第四章 风阻的那点事

    第五章 呼吸之间——进排气

    第六章「燃烧吧，小宇宙」之发动机

    第七章 变速箱当然就是要变速

    第八章 混合动力——不那么遥远的高科技

    第九章 车联网是什么？

    第十章 回到车里，谈谈内饰

    番外篇之「试驾之旅」

    作者说 ......