Biltillverkare går ner i kilon för att uppfylla bränsleeffektivitetsstandarder

Biltillverkare sätter några av sina bästsäljande fordon på en diet i ett lopp för att möta strikta nya bränsleeffektivitetsregler som kommer att börja i mitten av nästa decennium.

Aluminium bil: Range Rovers aluminiumkaross, som visas här, har hjälpt till att sänka fordonets vikt med över 400 kilo.

Trenden har fått biltillverkare att introducera lättare fordon och påbörja demonstrationsprojekt som är utformade för att skära hundratals kilo av sina mest populära fordon. Förra månaden, till exempel, fick GM stora utmärkelser för sin nya Cadillac ATS sedan som väger 3 315 pund (1 503,7 kg), vilket gör den till ett av de lättaste fordonen i sin klass, till stor del tack vare en motorhuv helt i aluminium och motorfästen i magnesium , och andra lätta material.

Varje biltillverkare vi pratar med pratar om hur de kan göra mer 'lättviktning', säger Patrick Davis, programansvarig för fordonsteknik vid det amerikanska energidepartementets Kontoret för fordonsteknik . Att använda lättviktsmaterial är ett viktigt sätt som biltillverkarna planerar att uppfylla bränsleekonomistandarder fram till 2025.

När de överväger de nya bränslestandarderna, som kräver att bilar har en genomsnittlig mil-per-gallon-betyg på 54,5, kan biltillverkare inte lita på att konsumenterna ska köpa fler hybrid- eller elbilar, eller mindre, mer effektiva modeller.

Att minska vikten på konventionella bilar erbjuder ett sätt att garantera bättre bränsleeffektivitet: varje 10-procentig viktminskning ger 6 till 7 procents förbättring av bränsleekonomin. Viktbesparingar kan leda till ytterligare förbättringar av bränsleekonomin genom att tillåta biltillverkare att använda mindre, lättare motorer och andra komponenter. Davis säger att DOE:s förhoppning är att alla bilar ska vara 35 procent lättare år 2025.

Tillsammans med aluminium och magnesium använder biltillverkarna mer kolfiber. Materialet är lättare än stål men absorberar fortfarande mer energi, vilket kan bidra till att göra lätta fordon säkra. Men det kan kosta tre gånger så mycket att göra. Oak Ridge National Lab (ORNL), som arbetar med Dow och Ford, utvecklar nya prekursormaterial som tillsammans med förbättringar av tillverkningen kan halvera kostnaden för kolfiber, säger Raymond Boeman, programchef på ORNL.

Efter decennier av att trampa på kilona blir alla möjliga bilar lättare. Mazdas 2014 Mazda6 är 8 procent lättare än den tidigare modellen; chassit är 16 procent lättare och dess stötfångare, med ett nytt harts som Mazda hjälpte till att utveckla, är 20 procent lättare. Jaguar och Volvo planerar båda att introducera lättviktsplattformar – strukturer som kan användas i ett brett utbud av framtida modeller – med omfattande användning av lättviktsmaterial som borstål och aluminium.

Biltillverkare bantar också ner sina tunga fordon, som har några av de största potentialerna för att minska bränsleförbrukningen. Ford har ersatt en del av stålet i ett av sina mest populära fordon, pickupen F-150, med aluminium; och det har samarbetat med Dow och ORNL i ett försök att minska vikten på detta fordon med 750 pund (340 kg) i slutet av årtiondet. Den nya Range Rover, som började säljas förra månaden, ersatte tillräckligt med stål med aluminium för att minska sin vikt med mer än 400 kilo. Trenden har skapat en boom i aluminiumindustrin, som förväntar sig att efterfrågan på aluminium i bilar kommer att växa med 25 procent per år under de kommande åren.

Även mindre bilar sparas inte på yxan. Bakrutorna på nya Fiat 500L kommer att vara gjorda av plast, vilket gör dem hälften så tunga som glas. Peugeot bygger i samarbete med oljejätten Total en demonstrationsversion av sin lilla 208 som är 200 kilo lättare tack vare kompositer och plast. Den lättare designen kan resultera i en bil med hälften så mycket koldioxidutsläpp som sin föregångare.

Fordonslättvikt kommer också att vara avgörande för mer avancerade, bränslesnåla bilar, som elfordon. I år kommer BMW att introducera den elektriska i3, som kommer att innehålla kolfiberkomponenter för att minska vikten, vilket hjälper till att kompensera vikten på batteripaketet och utöka dess räckvidd. BMW har också samarbetat med Toyota för att minska vikten på fordon genom ett forskningsprogram som inkluderar planer på att utveckla bränsleceller och avancerade batterier; den tyska biltillverkaren är en del av ett konsortium det är att bygga en elbil som bara väger 400 kilo utan batteri.

Davis säger att biltillverkare har ökat sin användning av lättviktsmaterial i decennier (se vår berättelse från 1997, A Practical Road to Lightweight Cars ), men att viktbesparingarna till stor del har gått till att låta dem lägga till nya funktioner som krockkuddar och infotainmentsystem . Nu planerar de att minska totalvikten och förbättra bränsleförbrukningen. Men han säger att det kommer att ta lite tid för förändringarna att påverka den genomsnittliga fordonsvikten, eftersom biltillverkare introducerar nya modeller med några års mellanrum och när de väntar på volymproduktion och materialframsteg för att sänka kostnaderna.

När biltillverkare gör sina fordon lättare, tar de också hänsyn till säkerhetsproblem. I en nyligen genomförd presentation som analyserar den potentiella effekten av ett större antal fordon med lägre vikt Försäkringsinstitutet för vägsäkerhet noterade att historiskt sett dör ungefär dubbelt så många människor i de lättaste bilarna som i de tyngsta. Bättre fordonsdesigner, inklusive säkerhetsfunktioner som förhindrar olyckor genom att hjälpa förare, kommer att behövas för att hålla förarna säkra (se Audi krymper den autonoma bilen och Kommer automatiserade bilar att spara bränsle?).

Dölj