從奧迪產品看奧迪車的主性能

董學鋒

（中國第一汽車集團有限公司 研發總院，長春 130011）

主題詞：奧迪轎車 產品性能 差異化

1 乘用車的產品性能

汽車主要性能包括動力性、燃油經濟性、制動性、操縱穩定性、行駛平順性以通過性等[2]，但在公開的產品文件中，汽車的整備質量、允許的最大質量、發動機的功率和扭矩、燃油消耗量、最高車速、0-100 km/h的加速時間等汽車性能會隨產品一起發布或介紹，但制動性、操縱穩定性、行駛平順性以通過性方面的性能參數公開的很少，一方面非專業人員不一定都懂，另一方面用戶也不一定很關注，因此本文的產品性能僅局限于企業公開的產品動力性和燃油經濟性方面，以同一個企業的不同產品進行縱向比較，理解不同平臺之間的差異及同平臺的不同產品的差異化設計[4,5]，鑒于同一個公司的產品開發的系列化，以及它們的評價標準、測試條件、測試方法的同一性，使不同產品的性能結果具有可比性，本文以奧迪在中國市場上銷售的產品及產品性能為樣本[1]，對比評價奧迪不同產品的差異。

2 奧迪產品的整車質量

2.1 整車的允許總重量

汽車有整車整備質量、載質量和允許總質量，不同類別（用途）的車輛按不同的載荷進行設計，不同汽車公司設計規范也不同，從奧迪產品系列的質量數據，統計分析各種車型的允許總質量與整備質量的相關性。看看奧迪的不同車型的質量及載荷定義，圖2-1是用奧迪的數據繪制的奧迪系列車型的整車最大允許質量與整備質量的關系圖[1]，不同車型的統計追蹤，得出不同規律性的結果是：SUV的整車最大允許總質量的平均值為Gz=1.166m+207（其中m是整車整備質量，Gz是最大允許總質量）；轎車（大型的三廂式和小型的兩廂式）整車最大允許總質量的平均值與整備質量的關系為Gz=1.07m+346；跑車TT/TTS Coupe是Gz=m+340；R8 Spyder、R8 Coupe和TT/TTS Roadster是Gz=1.1606m，轎跑車的Coupe和Cabriolet則是Gz=1.07m+275。

2.2 最大的載質量

圖2-1 奧迪整車允許質量與整備質量

如果把最大載質量定義為最大允許總質量與整備質量之差，則將奧迪的系列轎車的最大載質量與整車整備質量用圖2-2表示，TT/TTS Coupe的最大載質量是340 kg；TT/TTS Roadster是 250 kg；R8 Spyder和R8 Coupe是270 kg；轎跑車的Coupe和Cabriolet的最大載質量有 390、395、405、425 和 435 kg，平均值是410 kg；轎車的最大載質量分別是420、435、450、455、465、475、490、505和525 kg，平均值是469 kg；SUV是450、465、495、510、515、550（650/7 座時）、585（685/7座時）、7座車在5座車之上加100 kg，5座的平均值是510 kg。

圖2-2 奧迪車的允許最大載質量

3 奧迪產品整車性能

3.1 動力的強勁度指數

在汽車的動力性方面，發動機的功率和整車質量是動力性的根本影響因素。鑒于轎車一般為5座，文中以整車整備質量作為基本的重量（質量）參數，以整車整備質量（m）和發動機功率（Pe）為橫縱坐標，定義k=Pe/(35em)為汽車的強勁度指數(m的單位用t，Pe的單位是kW)，繪出不同的強勁度指數曲線，k=2.2、2.0、1.8、1.6、……0.6，把奧迪的整車整備質量及相應的功率值體現在圖3-1中[1]，從圖可知，所有點都落在k=2.2～0.6之間。

圖3-1 動力強勁度

圖3-2標注了奧迪的跑車、高性能運動型、以及運動型轎車所在的動力強勁度的級別，跑車R8：R8 Coupe V10(K2.2～K2.0)、R8 Spyder V10(K2.0～K1.8)、R8 Coupe V8和R8 Spyder V8(K1.8～K1.6)；高性能運動型轎車：RS7 Sportback、RS5 Coupe、TTS Coupe(K1.6～K1.4)；RS5 Cabriolet、S6、S7 Sportback、S8、TTS Roaster、TT Coupe、S3 Limousine(K1.4～K1.2)；S5 Coupe、S5 Sportback、S5 Cabriolet、TT Roaster、TT Coupe(4X4)(K1.2～K1.0)；圖3-3標注了奧迪的轎跑車及SUV的車型：A5和A7(K1.0～K0.8)；Q3、Q5和Q7(K0.8～K0.6)；運動型的SUV SQ5(K1.0)；圖3-4中標注了轎車（A1、A3、A4L、A6L、A8L）所在的位置，從圖中可能看到，為滿足不同的需求，A8L裝有不同的5種動力總成，外加混合動力，動力強勁度分布在（k=1.2～0.6）之間。

圖3-2 動力強勁度(跑車及運動型)

圖3-3 動力強勁度（SUV）

圖3-4 動力強勁度（轎車）

3.2 動力性與燃油經濟性

動力性與燃油經濟性是矛盾的，也就是說，動力性好的，一般燃油經濟性就差。將動力性（0～100km/h的加速時間作為橫坐標，把燃油經濟性作為縱坐標，在圖3-5中引入Qc=35S-μ（Qc是NEDC工況的綜合油耗，S是0～100 km/h的加速時間），式中μ作為評價動力經濟性的綜合指標，定義為動力經濟性指數，圖中給出了（μ=0.6、0.7、0.8、0.9、1.0和1.1）的等動力經濟性線。μ越大越好，圖中的點是奧迪系列產品的相關數據（綜合油耗和加速時間）圖3-5中除A3 Sportback E（混動）之外，所在點都在（μ=0.6～1.1）之間。在圖3-6中標識出了奧迪跑車和SUV在動力經濟性綜合圖的位置，奧迪R8 Coupe和R8 Spyder偏于動力性，0～100 km/h的加速時間為4s左右，但燃油經濟性14 L/100km左右；動力經濟性指數介于0.6～0.8之間，平均在0.7左右；而奧迪的SUV基本在0.7～0.8之間，平均值在0.75左右。奧迪跑車TT和TTS,主要集中在μ=

0.9 ～1.1之間，是動力性和經濟性兼顧的車型。

圖3-5 動力經濟性

圖3-6動 力經濟性（跑車和SUV）

奧迪轎跑車和運動型如圖3-7，動力經濟性指數分布在μ=0.8～1.0之間，主要集中μ=0.9附近。但相比之下RS5、RS7、S6、S7和S8更偏于動力性，集中在線的左上部位；奧迪的轎車情況見圖3-8，主要分布于μ=0.7～0.9之間，集中靠近μ=0.8附近的較多。

圖3-7 動力經濟性（轎跑車和運動型）

圖3-8 動力經濟性（轎車）

3.3 基于整備質量的燃油經濟性和動力性

在中國和歐洲，汽車的燃油消耗限值是基于整車整備質量和NEDC的標準試驗工況制定的，整備質量越大，燃油消耗限值也越大。圖3-9是奧迪產品的不同整備質量下的綜合油耗，在區域外，奧迪R8和RS5因強化動力性而油耗偏高，而A8L hybrid和A3 Sport?back E則因為用了混合動力，油耗很低。

圖3-9 基于整備質量的燃油經濟性

以整車整備質量為橫坐標展開的加速時間見圖3-10，總體的趨勢是質量越大，汽車的加速時間越長，最高車速為250 km/h以下一般轎車（包括SUV）主要集中在圖中陰影的范圍內，只有特殊需求的高性能運動型或跑車，強調動力性能，相比之下0～100 km/h的加速時間短，在圖中陰影的范圍之下。

圖3-10 基于整備質量的動力性

圖3-11的縱坐標是最高車速，最高車速也是汽車的動力性指標之一，R8的最高車速300 km/h左右、其它都在250 km/h及以下。出于行駛安全的考慮，除特殊的車輛之外，車速設計限制不超過250 km/h，從高速公路的限速，到駕駛員的技能，再到車輛及輪胎的性能，都不允許車輛的速度過高。圖3-11（a）是奧迪跑車（R8和TT/TTS）,車速在250 km/h及以上，圖3-11（b）是運動型轎車或高性能運動轎車，車速基本是250 km/h；圖3-11（c）是轎車，個別高動力的達到250 km/h，但多數在250 km/h以下。

圖3-11 基于整備質量的動力性

3.4 最高車速與加速時間

如果以加速時間為橫坐標，以最高車速為縱坐標，圖3-12，單從動力性上說，左上是高動力性能的車型，特點是最高車速大、加速時間短，但消耗動能也大，油耗（或電耗）也高；右下動力性有所遜色，加速時間長、最大車速小，但動能消耗也小，有利于節能減排；在奧迪車系中，動力性能最好的車型當屬R8，

表1 0～100 km/h的加速時間

圖3-12 最高車速及加速時間圖

其它車型采用了250 km/h的限速措施，最高車速為250 km/h的車型，以0～100km/h的加速時間排序見表1，共有19個車型可達到250 km/h的最高設計限速值。由于SUV車型質量大，迎風面積和風阻系數也都較大，克服風阻能耗多，因此與同樣質量的轎車相比，動力性會差些，奧迪Q3、Q5、Q7在圖中的底部，其它車型都在SUV車型之上，SUV點的連線也成了性能的墊底線。

3.5 汽車比功率與最高車速

按文獻[3]，汽車比功率描述為單位汽車總質量具有的發動機功率，比功率的單位如果用kW/t，汽車的比功率為：

此處，mz是總質量，為整車整備質量m與EPA的試驗質量（即2×68 kg=136 kg）之和，汽車比功率與最高車速（比功率曲線）見圖3-13，此圖與文獻[3]轎車的比功率曲線表達相同的含義；奧迪車型的Wm做到了（3～4）×10-4(m2/kg)，說明在控制風阻方面達到了較高的水平。

圖3-13 汽車比功率及最高車速圖

4 結束語

汽車開發要解決結構、性能、成本和美學等問題[2]，文中的有些概念是利用經驗數據及相關理論，推演評價方法，有些是本人首次提出，比如利用質量與動力功率引出動力強勁度指數，反映了人們常說的“推背”感；將動力性和燃油經濟性合成一個評價指標，強調動力性與燃油經濟性兼顧，用動力經濟性指數來表達能源動力利用技術水平的高低。