你的发动机盖,其实是用来保护路人甲的

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楼主 2022-08-23 13:45:18
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解释标题之前,我们先来正经地讨论一下发动机盖:


在结构上,一般是由外板和内板组成,中间涂以减震胶减震,内板多为骨架形式,起到增强刚性的作用。部分车型还会采用外层隔音棉进行隔音,或者采用止震片减震。外板采用一体冲压成型,内板则存在一体冲压和拼焊两种方式。




随着汽车法规缩紧,车身材料越发受到重视,但综合制造难度、维修成本等因素的考虑,现今铝合金现主要集中用于四门两盖这样的覆盖件上。例如发动机盖,钢制发动机盖一般在15kg左右,而铝合金发动机盖则不足8kg,重量大大降低,这在“分斤必争”的油耗上无疑是雪中送炭,是否采用铝合金发动机盖也成了我们评价厂家厚道与否的依据之一。

 

如此轻薄节能,是否能同时兼顾安全性呢?


大可放心,发动机盖作为覆盖件,本身强度要求不高。而在碰撞吸能概念蓬勃发展的现代,我们又想办法给它提升了一个Level,比如在2014年通用与美国斯坦福大学通过在发动机盖下表面安装一个吸能装置的方法来提高碰撞吸能能力。该装置由不同种类和不同厚度的材料结合组成,后来这项技术被应用在了ATS Coupe上。



 

更为普遍地,发动机内板通常会采用诱导折断设计,这能够有效避免严重撞击后,发动机盖被撞入乘员舱的情况。



 

汽车安全概念如今深入人心,从溃缩吸能设计、安全带、安全气囊到儿童座椅,都想尽办法保护一场事故中车内人员的安全。相比之下,行人似乎“手无寸铁”,他们的安全却被严重忽视。


这就聊到发动机盖的HIC(head injury criterion)头部伤害指数。



发动机盖的HIC技术


我们来看看车前端与行人发生碰撞的数据统计:


伤害类型

原因

比例

腿部伤害

保险杠与行人下肢发生碰撞

45%

头部伤害

行人与前挡风玻璃发生碰撞

35%

头部伤害

行人与发动机罩发生碰撞

20%


可以看到,头部伤害占据了相当大的比重,而由于前风挡材料较为固定且作为非活动件不便于优化,又考虑到一次头部碰撞往往发生在发动机盖上,保护行人的这项重任就自然落在了发动机盖上了。                                   


从公式中可以看出,HIC不仅与头部加速度值有关,还与加速度的时间有关。这里要注意的是发动机盖对行人的保护在中低速情况下明显,高速状态也无能为力


这里以C-NCAP为例,介绍一下HIC:


1. HIC值按滑尺比例尺计算。设定一个高性能界限(伤害指标高于它时可得满分),一个低性能界限(伤害指标低于它时均为零分);

2. 伤害指标位于这两个界限之内时按线性插值得出相应的分数;

3. C-NCAP中的HIC高性能界限为650,低性能界限为1000。既若HIC≤650,该项得分为满分,头部遭受三级伤害概率小于5%;若HIC≥1000,该项得分为零分,表示头部受到三级伤害概率约为33%。


怎样才能降低HIC值?


希望铝合金发动机盖能够一招鲜的朋友可能会失望了,事实上,改变发动机盖材料在降低头部伤害值上的贡献并没有我们想象中大。材料屈服强度对于降低头部加速度以及伤害值并不敏感。


我们可以通过CAE仿真模拟验证:


碰撞点

HIC

铝制(0.9mm)

钢制(0.9mm)

铝制1.0mm

C1

1370

1409

1528

C2

1683

1498

1657

C3

566

405

512

C4

876

670

850

C5

700

245

316

C1、C2、C3、C4、C5是发动机盖上以中线为界,五个典型点


可以看到铝制发动机盖和钢制发动机盖在厚度相同的情况下HIC值会低些;但考虑到保证刚度要求,铝制发动机盖需要增加厚度,厚度增加后,我们发现铝制发动机盖优势就不大了。


而在确保布置空间的情况下,通过减小发动机盖板厚度、改变盖板结构和内外板之间的连接关系、合理的减振胶布置以降低发罩的几何刚度来优化发罩的行人保护性能是一种有效的方法。


是的,在这里,设计相比材料更为重要。

 

车辆的行人保护性要求降低发罩的刚度,以减小行人头部加速度和头部伤害值,这是违背我们的传统理念的。

 

不得不说,以乘客为中心的时代正在受到冲击。



发动机盖还能有什么玩法?


◆  弹起式发动机盖


所谓弹起式发动机盖,就是当车辆与行人发生碰撞时,车辆可撑起发动机罩后部,将发动机罩抬高一定高度,以减缓发动机对行人头部的撞击,我们也称它为主动式发动机盖。



这项技术在丰田、通用、捷豹、沃尔沃、奔驰、特斯拉、日产等汽车上均有采用


虽然设计理念很值得称道,但这项技术还不够成熟,尤其是修复成本问题,这主要体现在以下三点上:


1. 发动机盖弹起后驾驶员不能自行将其降下,需要前往4S店才能解决;

2. 维修时间和费用较高;

3. 触发系统太过于灵敏



当年沃尔沃的行人安全保护气囊就是在此基础上升级而来,但颇高的成本使得这项技术并没有得到大范围应用



动辄上万的维修费用加上数十天的维修时间,你消费得起吗?


在我看来,这项技术还是相当有前景的。事实上这项技术的改进工作已经在进行,比如奔驰就在执行装置上进行了改进(执行装置主要是压缩弹簧式和火药顶升式),使用压缩弹簧式,确保发动机盖弹开后还能收回。 


◆  “透明”发动机盖


当然了,也许有些朋友会诟病巨大的发动机盖会影响行驶视野,这大可不必担心。随着增强现实技术的普及,这种影响会被弱化,以路虎VISOIN概念车为例,它就巧妙地采用了虚拟成像技术将发动机盖透明化,行驶视野得到了大大的优化。



这项技术并没有停留在概念阶段,路虎全新发现5就配备了这项技术


◆  粘性发动机盖


除了初始的碰撞伤害,研究者们又提出了二次碰撞伤害概念。


据美国科技网站Tech Times的报道,谷歌为其自动驾驶汽车粘性引擎盖申请专利,并称其为“粘人纸”,旨在降低交通事故的死亡率。由于车体前保险杠、引擎盖、侧门都有粘性覆盖物,因此当发生车祸时,一旦碰撞,保护层能够粘住行人,防止其被撞飞,减少碰撞后发生的二次损伤。

 

切不可小看二次伤害带来的影响,由于一次碰撞后的不确定性,对于二次伤害,行人基本无法抵御



发动机盖是车身上最佳的画板


作为车身上作为显眼的部件,发动机盖往往还需要做一个称职的花瓶。虽然车身侧围有着更加广阔的空间,但这块画板被四门所分割,而且限制于定调的职责,设计师们在外侧围上大做文章是颇具难度的。


是的,一个好的发动机盖能给整车造型提气,比如:


◆  道奇


不可否认,值1970年以来,发动机盖上将进气系统突出的设计已然成为了道奇的代名词,而道奇则对此爱不释手,包括蝰蛇、挑战者T/A、挑战者T/A Plus、ChargerDaytona以及ChargerDaytona 392等等车型上均有所应用。



 

◆ 科沃兹


科沃兹的前脸造型可谓是A级车的典范,特别是发动机盖与整体相呼应的的运动化设计大大降低了这款车的廉价感。




文/Lois

    图/网络

    制/autocarweekly


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