从奥迪产品看奥迪车的主性能

董学锋

（中国第一汽车集团有限公司 研发总院，长春 130011）

主题词：奥迪轿车 产品性能 差异化

1 乘用车的产品性能

汽车主要性能包括动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性以通过性等[2]，但在公开的产品文件中，汽车的整备质量、允许的最大质量、发动机的功率和扭矩、燃油消耗量、最高车速、0-100 km/h的加速时间等汽车性能会随产品一起发布或介绍，但制动性、操纵稳定性、行驶平顺性以通过性方面的性能参数公开的很少，一方面非专业人员不一定都懂，另一方面用户也不一定很关注，因此本文的产品性能仅局限于企业公开的产品动力性和燃油经济性方面，以同一个企业的不同产品进行纵向比较，理解不同平台之间的差异及同平台的不同产品的差异化设计[4,5]，鉴于同一个公司的产品开发的系列化，以及它们的评价标准、测试条件、测试方法的同一性，使不同产品的性能结果具有可比性，本文以奥迪在中国市场上销售的产品及产品性能为样本[1]，对比评价奥迪不同产品的差异。

2 奥迪产品的整车质量

2.1 整车的允许总重量

汽车有整车整备质量、载质量和允许总质量，不同类别（用途）的车辆按不同的载荷进行设计，不同汽车公司设计规范也不同，从奥迪产品系列的质量数据，统计分析各种车型的允许总质量与整备质量的相关性。看看奥迪的不同车型的质量及载荷定义，图2-1是用奥迪的数据绘制的奥迪系列车型的整车最大允许质量与整备质量的关系图[1]，不同车型的统计追踪，得出不同规律性的结果是：SUV的整车最大允许总质量的平均值为Gz=1.166m+207（其中m是整车整备质量，Gz是最大允许总质量）；轿车（大型的三厢式和小型的两厢式）整车最大允许总质量的平均值与整备质量的关系为Gz=1.07m+346；跑车TT/TTS Coupe是Gz=m+340；R8 Spyder、R8 Coupe和TT/TTS Roadster是Gz=1.1606m，轿跑车的Coupe和Cabriolet则是Gz=1.07m+275。

2.2 最大的载质量

图2-1 奥迪整车允许质量与整备质量

如果把最大载质量定义为最大允许总质量与整备质量之差，则将奥迪的系列轿车的最大载质量与整车整备质量用图2-2表示，TT/TTS Coupe的最大载质量是340 kg；TT/TTS Roadster是 250 kg；R8 Spyder和R8 Coupe是270 kg；轿跑车的Coupe和Cabriolet的最大载质量有 390、395、405、425 和 435 kg，平均值是410 kg；轿车的最大载质量分别是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 座时）、585（685/7座时）、7座车在5座车之上加100 kg，5座的平均值是510 kg。

图2-2 奥迪车的允许最大载质量

3 奥迪产品整车性能

3.1 动力的强劲度指数

在汽车的动力性方面，发动机的功率和整车质量是动力性的根本影响因素。鉴于轿车一般为5座，文中以整车整备质量作为基本的重量（质量）参数，以整车整备质量（m）和发动机功率（Pe）为横纵坐标，定义k=Pe/(35em)为汽车的强劲度指数(m的单位用t，Pe的单位是kW)，绘出不同的强劲度指数曲线，k=2.2、2.0、1.8、1.6、……0.6，把奥迪的整车整备质量及相应的功率值体现在图3-1中[1]，从图可知，所有点都落在k=2.2～0.6之间。

图3-1 动力强劲度

图3-2标注了奥迪的跑车、高性能运动型、以及运动型轿车所在的动力强劲度的级别，跑车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)；高性能运动型轿车：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)；图3-3标注了奥迪的轿跑车及SUV的车型：A5和A7(K1.0～K0.8)；Q3、Q5和Q7(K0.8～K0.6)；运动型的SUV SQ5(K1.0)；图3-4中标注了轿车（A1、A3、A4L、A6L、A8L）所在的位置，从图中可能看到，为满足不同的需求，A8L装有不同的5种动力总成，外加混合动力，动力强劲度分布在（k=1.2～0.6）之间。

图3-2 动力强劲度(跑车及运动型)

图3-3 动力强劲度（SUV）

图3-4 动力强劲度（轿车）

3.2 动力性与燃油经济性

动力性与燃油经济性是矛盾的，也就是说，动力性好的，一般燃油经济性就差。将动力性（0～100km/h的加速时间作为横坐标，把燃油经济性作为纵坐标，在图3-5中引入Qc=35S-μ（Qc是NEDC工况的综合油耗，S是0～100 km/h的加速时间），式中μ作为评价动力经济性的综合指标，定义为动力经济性指数，图中给出了（μ=0.6、0.7、0.8、0.9、1.0和1.1）的等动力经济性线。μ越大越好，图中的点是奥迪系列产品的相关数据（综合油耗和加速时间）图3-5中除A3 Sportback E（混动）之外，所在点都在（μ=0.6～1.1）之间。在图3-6中标识出了奥迪跑车和SUV在动力经济性综合图的位置，奥迪R8 Coupe和R8 Spyder偏于动力性，0～100 km/h的加速时间为4s左右，但燃油经济性14 L/100km左右；动力经济性指数介于0.6～0.8之间，平均在0.7左右；而奥迪的SUV基本在0.7～0.8之间，平均值在0.75左右。奥迪跑车TT和TTS,主要集中在μ=

0.9 ～1.1之间，是动力性和经济性兼顾的车型。

图3-5 动力经济性

图3-6动 力经济性（跑车和SUV）

奥迪轿跑车和运动型如图3-7，动力经济性指数分布在μ=0.8～1.0之间，主要集中μ=0.9附近。但相比之下RS5、RS7、S6、S7和S8更偏于动力性，集中在线的左上部位；奥迪的轿车情况见图3-8，主要分布于μ=0.7～0.9之间，集中靠近μ=0.8附近的较多。

图3-7 动力经济性（轿跑车和运动型）

图3-8 动力经济性（轿车）

3.3 基于整备质量的燃油经济性和动力性

在中国和欧洲，汽车的燃油消耗限值是基于整车整备质量和NEDC的标准试验工况制定的，整备质量越大，燃油消耗限值也越大。图3-9是奥迪产品的不同整备质量下的综合油耗，在区域外，奥迪R8和RS5因强化动力性而油耗偏高，而A8L hybrid和A3 Sport⁃back E则因为用了混合动力，油耗很低。

图3-9 基于整备质量的燃油经济性

以整车整备质量为横坐标展开的加速时间见图3-10，总体的趋势是质量越大，汽车的加速时间越长，最高车速为250 km/h以下一般轿车（包括SUV）主要集中在图中阴影的范围内，只有特殊需求的高性能运动型或跑车，强调动力性能，相比之下0～100 km/h的加速时间短，在图中阴影的范围之下。

图3-10 基于整备质量的动力性

图3-11的纵坐标是最高车速，最高车速也是汽车的动力性指标之一，R8的最高车速300 km/h左右、其它都在250 km/h及以下。出于行驶安全的考虑，除特殊的车辆之外，车速设计限制不超过250 km/h，从高速公路的限速，到驾驶员的技能，再到车辆及轮胎的性能，都不允许车辆的速度过高。图3-11（a）是奥迪跑车（R8和TT/TTS）,车速在250 km/h及以上，图3-11（b）是运动型轿车或高性能运动轿车，车速基本是250 km/h；图3-11（c）是轿车，个别高动力的达到250 km/h，但多数在250 km/h以下。

图3-11 基于整备质量的动力性

3.4 最高车速与加速时间

如果以加速时间为横坐标，以最高车速为纵坐标，图3-12，单从动力性上说，左上是高动力性能的车型，特点是最高车速大、加速时间短，但消耗动能也大，油耗（或电耗）也高；右下动力性有所逊色，加速时间长、最大车速小，但动能消耗也小，有利于节能减排；在奥迪车系中，动力性能最好的车型当属R8，

表1 0～100 km/h的加速时间

图3-12 最高车速及加速时间图

其它车型采用了250 km/h的限速措施，最高车速为250 km/h的车型，以0～100km/h的加速时间排序见表1，共有19个车型可达到250 km/h的最高设计限速值。由于SUV车型质量大，迎风面积和风阻系数也都较大，克服风阻能耗多，因此与同样质量的轿车相比，动力性会差些，奥迪Q3、Q5、Q7在图中的底部，其它车型都在SUV车型之上，SUV点的连线也成了性能的垫底线。

3.5 汽车比功率与最高车速

按文献[3]，汽车比功率描述为单位汽车总质量具有的发动机功率，比功率的单位如果用kW/t，汽车的比功率为：

此处，mz是总质量，为整车整备质量m与EPA的试验质量（即2×68 kg=136 kg）之和，汽车比功率与最高车速（比功率曲线）见图3-13，此图与文献[3]轿车的比功率曲线表达相同的含义；奥迪车型的Wm做到了（3～4）×10-4(m2/kg)，说明在控制风阻方面达到了较高的水平。

图3-13 汽车比功率及最高车速图

4 结束语

汽车开发要解决结构、性能、成本和美学等问题[2]，文中的有些概念是利用经验数据及相关理论，推演评价方法，有些是本人首次提出，比如利用质量与动力功率引出动力强劲度指数，反映了人们常说的“推背”感；将动力性和燃油经济性合成一个评价指标，强调动力性与燃油经济性兼顾，用动力经济性指数来表达能源动力利用技术水平的高低。