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现场吹给你看!看荣威i6量产车风洞测试

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测试结果轻松达到0.25Cd

  [汽车之家 技术体验]  这是一篇纯粹的技术体验文章,所以我就直接开门见山了。最近在中国品牌里有一件大事,主角就是刚发布不久的荣威i6。上汽号称这款新车的风阻系数已经做到了0.25,这个数据在中国传统能源汽车领域里目前排名第一,全球排名第五。不过看多了PPT造车,听多了不靠谱的吹牛,这一回上汽拿出的是真实数据吗?于是我们决定玩个大的,不仅要让上汽的工程师给我们好好讲讲i6的空气动力学是怎么设计的,还得拿量产车在风洞里现场吹给我们看,当场拿成绩说话。

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■ 为什么突然开始聊风阻系数了?

  这是我们开门见山的问题,中国品牌聊配置、聊空间、聊设计、聊做工用料,现在为什么突然开始聊风阻系数了?上汽设计总监,我们的老熟人邵景峰一语道破天机:“空气动力学在国内的发展缓慢的原因,主要是国内开设专门空气动力学课程的学院太少,可能就只有吉林大学,很多车企对这块的投入也并不大。而且我们这些设计师都不是工程专业出身的,空气动力学是个非常复杂和枯燥的东西,所以一听到这个内容,上课就要睡觉了……(笑)”

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

  但实际上,国外对于空气动力学的研究一直以来都放在一个很高的优先级上,基本上全球排名前几位的车企也基本都拥有自己的风洞。尽管这玩意儿造价是天价,但大家仍然争先恐后的去建,原因就是空气动力学对于任何工业设计来说都真的太重要了。怎么个重要法呢?摩天大楼能否再大风中屹立不倒,你的爱车跑的稳不稳,油耗高不高,都和空气动力学有着密切的关系。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

  历史上有个最著名的案例讲述了不重视空气动力学的惨痛教训,那就是美国“塔科马大桥的困惑”。这座著名的海峡吊桥在设计之初就因为被发现桥面波浪状运动已使一些建筑工人晕海,人们对它的安全问题很担心。但塔科马大桥还是通车使用了,并被称这种运动对桥的结构有益。通车使用后,司机驾车在桥上会见到车的前端上下起伏,有的司机不敢走这个桥,绕道而行,也有公众会集到桥旁,把看这座桥当成娱乐。

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  1940年11月7日,在风中振颤了几个月的塔科马大桥,在风力作用下,由于没有足够的孔洞让风从中穿过,最终导致桥面扭曲变形过大,轰然倒塌。值得一提的是,后来设计师的母校买下了塌桥的钢铁,并打成了一枚枚戒指,发给每个在校学生以示忠告。

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  所以接下来也就很好理解了,空气动力学做的越好的车,风阻当然也就越小。那么风阻是怎么算出来的呢?其实我也不知道,就和你问我为何1+1=2一样,无法求证。但是,风阻的计算则是有现成公式可以套用的,我们在高中物理中都接触过,建立这个公式的大神名叫伯努利,而这个公式也很好记,就叫“伯努利公式”(为了方便记忆,你可以叫他“白努力公式”):

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  当然了,这是一个理论值的运算公式,实际测试的时候当然还会有更多的不确定因素引入。但是从这个基础公式中我们也不难发现,在同样的车速下,空气密度是一定的,同级别车型的正投影面积其实也差不多,所以真正影响到风阻大小的就是风阻系数。通过实际测算,车速100km/h的时候,大概有60%的动力输出都被用来抵抗风阻,这也是为什么各大厂家要在降低车辆风阻系数上花大功夫的原因。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  另一个数据则是风阻系数和油耗的关系,对于传统能源汽车来说,目前国际上认可度较高的说法是风阻系数每降低10%,油耗能够下降3%;而对于新能源汽车来说,风阻系数降低0.02,行驶里程就可以增加3km;所以汽车造型近百年的发展,也就是在为了降低一个又一个0.01Cd而努力。这其中三个值得纪念的车型分别是以下三款:

1.1982年第三代AUDI 100:第一台风阻系数达到0.3的量产车
2.1999年PASSAT B5:首款强调风阻系数重要性的国产轿车,风阻系数仅为0.28
3.2016年BMW NEXT 100 Conecpt:截止到目前为止全球最佳气动性能车,风阻系数为0.18

■ 荣威i6的0.25Cd处于什么水准?如何证明?结论如何?

  说到荣威i6的风阻系数0.25大概在什么水准,如果刨去未上市的概念车和新能源汽车(后者对进气的要求有限,设计上自由度更高),那么荣威i6目前在传统能源汽车中排名是全球第五,排在它前面的分别是奔驰CLA(0.22Cd)、宝马5系(0.22Cd)、奔驰E级(0.23Cd)、奥迪A4(0.23Cd)。这其中也不难看出德系老牌豪华车企,尤其是奔驰,在空气动力学方面的造诣之高。

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  那怎么证明这个数据是靠谱的呢?这是开头我们就提到过的,也很简单,拉去风洞做测试!就在上汽集团所在地嘉定,正是我国第一个也是最大整车级风洞试验场的所在地。2009年,同济大学耗资接近5个亿建造了拥有全部自主知识产权的“上海地面交通工具风洞中心”,它包括了2座汽车整车风洞(气动声学和热环境)和1个汽车造型/加工/设备维护中心。

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  参数方面,气动声学风洞喷口面积27㎡,试验风速可达250km/h,设有五带移动地面系统和六分量测试天平,测试段背景噪声在风速140公里/小时时为65分贝,是国际上同等大小汽车风洞中最安静的风洞。热环境风洞则设有7/14㎡可变大小喷口,对应试验最大风速200/100km/h,模拟温度及相对湿度范围分别为-20~+55℃和5~95%,并设有可变强度和角度的全光谱阳光模拟装置以及双轴驱动转毂系统,能模拟各种气候条件和车辆行驶工况。

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  所以,在这里实测i6的风阻系数到底是否像宣传的那么牛X,自然是再合适不过了。当然了,在这里测试的价格也是不菲,1分钟大概就要400人民币左右,既是如此,同济风洞中心还是常年被各大厂家早早预定掉,这也导致了我们只能在夜间来进行很短时间的测试。

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  测试环境当然也不是随随便便定的,现阶段风阻系数的测试都使用稳定的/固定的风速(140km/h)、对应风速的边界层抽吸、地面移动带和车轮转速,来模拟车辆在实际工况中对应的平直路线行驶状态。车辆的负重状态则模拟为前排两名75kg乘客和后排一名75kg乘客状态,所以我们会看到车辆的悬架会呈现出被压缩的状态。这一点不同的厂家可能会有不同的设定,也有模拟三名70kg乘客的,但据工程师介绍,误差也就在几个count左右,基本上是可以被忽视的。(1count=0.001Cd)

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  很快的,最终的测试结果出炉,风洞控制室的显示屏上跳出的三组数据清楚的表明:我们测试的这台荣威i6 18T(1.0T)车型的风阻系数在0.2497-0.2517之间,最大误差在1个count左右,完全符合厂家所宣传的0.25Cd的数值。那么接下来的问题也就抛出来了,如此漂亮的数据背后,设计团队和工程团队到底是如何做到的呢?

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前期设计计划和气流贴附的运用

■ 荣威i6到底隐藏着多少工程设计亮点?

  所谓的工程设计亮点,其实真正是做到了设计和工程之间的相辅相成,用邵景峰的话说,“工程和设计之间一定是同步进行、紧密相关的。如果是定型了之后再去搞空气动力学,已经来不及了。”所以除了之前我们经常提到的设计团队之外,这里就不得不提常年在背后默默工作的工程团队了。

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  上汽集团的流体技术组隶属于整车集成部,伴随着乘用车公司成立于2002年,现如今整个开发团队共有15人,其中12人为硕士或博士学历,4人工作经验达10年以上。在项目开始之初,团队就对全球风阻成绩最顶级的几款车型进行了深入研究,例如在英国米拉风洞和法国S2A风洞对标研究了奔驰CLA、奔驰C220,又在同济大学风洞研究了奥迪A4L、特斯拉Model S和普锐斯等等。这个过程不单是一个研究的过程,也是团队学习吸收海外技术并继而向其发起挑战的过程,它耗费了大量的时间、人力以及财力,总计投入超过1000万。

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  而实车的开发过程同样要支出大量的人力和时间成本,荣威i6的空气动力学开发流程要简单的分为4个过程,分别是:概念设计、1:3缩比油泥模型测试、1:1等比例模型测试和试制样车/量产车测试。在这个过程中,工程师们通常先使用计算机进行虚拟数值风洞仿真测试,原因很简单,用计算机模拟成本低一些,这也是全球车厂共同的做法。

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  在计算机上得到一个大致的理论结果之后,然后工程团队才会进入真正的风动进行论证。事实证明,往往计算机上模拟的很好的方案,到了现实中却还有很大的改进空间,因此两种测试通常都在不断的交替进行之中,根据得出的结果修改再修改。根据厂家提供的数据,单是i6一款车型,虚拟风洞仿真分析的次数就超过了1000次,而真实风洞的测试时间则超过了250小时,期间方案的修改优化更是不计其数。

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  如今我们看到的荣威i6量产车型,就已然是最终的定型方案了。如果要把这台车身上有关空气动力学的设计进行一一分析的话,就不得不从三个方面来进行考量:1.气流贴附 2.气流切割 3.整体优化。

1/气流贴附

  气流贴附,顾名思义,就是让气流尽可能的紧贴车身表面流动。我们都知道越是圆润光滑的表面,气流的运动速度越快,而气流跑的越快,就代表着风阻越小。所以我们看到设计团队为荣威i6打造了一个宽大的弧形车头,这样的设计不仅耐看,同时当气流经过车头的时候,也能够有一个顺滑的分流。车头采用了低风阻的设计,包括进气格栅在内的各个迎风角度上都兼顾了行人碰撞和迎风面积,在这其中取了一个比较平衡的值。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  “雾灯”位置的隔板和保险杠边缘间的厚度做的很薄,断面的曲率经过调整后起到了导流的作用。A柱被设计的倾斜度很高,而且仔细观察会发现A柱中央有一条明显的折线,这也是断面曲率调整后的结果,使得A柱能够更贴合玻璃的角度,气动性能更好,风阻自然也会更低。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  轮圈造型也很讲究,理论上来说完全不开孔的轮圈风阻是最低的,“所以我们经常看到车展上的概念车,轮圈是全部封起来的,甚至我们看到过一些更前卫的概念车上,他的轮圈条幅间距是可调的。”设计总监邵景峰介绍说,“但实际量产的时候由于要考虑到重量、美观和散热等多方面因素,当然还有成本,所以肯定不会设计成概念车的样子。”荣威i6根据不同配置的车型共有两款不同造型的轮圈,但它们之间实测的风阻系数差异不到1count,基本不会对车辆整体的风阻系数造成影响。

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气流切割是里程碑式的发现

2/气流切割

  理论上来说,水滴形的车身设计是最有利于气流贴附的,历史上也确实出现过很多水滴形设计的汽车,比如最著名的1959年创造时速410.5公里世界纪录的MG EX181。所以曾经的人们真的一直认为,车尾做的越尖,动气动力学表现就越好,但是后来发现并不是这样。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  按照理论公式设计出来的水滴造型汽车,或者就像EX181那样只能乘坐一个人,而如果要保证后排的乘坐空间,就要把车位设计的很长很长,才能达到工程师想要的空气动力学目标,那显然不切实际。所以那个年代就诞生了很多的所谓流线型的汽车,车身线条看起来很漂亮,给人风阻很低的视觉效果,然而后来人们把这些车放到风洞里一吹就发现问题了。看似平滑的车尾线条却无法避免因气流无法迅速分离车体而导致的能量损耗,换言之,风阻一点都不小。

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  好在不久之后,汽车空气动力学发展史上一件里程碑式的事件就诞生了,有工程师无意中发现,把水滴形车身的尾部断掉,和没断效果是一样的,甚至断的越利落,空气动力学表现还越好。其原理就是气流能够在车尾高速分离,使尾部产生一个低速的涡,而低速涡又产生高压,推动汽车向前。目前全世界对于这一设计理解的最透彻,贯彻的最到位的就是最新款丰田普锐斯,其断尾式设计让人印象深刻,并且风阻系数仅有0.24,当然也确实有不少消费者诟病其造型让人难以接受。

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  扯远了,让我们再回到荣威i6上来。现在我们知道了气流切割对于降低风阻来说非常重要的,所以在荣威i6的车尾就可以看到许多类似的设计。例如尾部后翼子板和尾灯组成的气流分离面,在这里可以看到一处锐利的锋边。气动工程师左辉辉告诉我们,其实设计师希望车尾能够做的尽可能平滑,但是从空气动力学的角度来说,这条棱线有助于气流在这里迅速的分离车体。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  C柱和行李厢的夹角,C柱与后翼子板侧面的夹角,都经过了不断的优化,使形面的过度尽可能的平滑。尾部的细微上翘其实也是根据车顶和后风挡的角度经过精确测算的,它所形成的一个向下的压力可以抵消车尾的升力。同时尽可能向外延伸,之后又反切的设计,同样让气流在车尾部迅速得到分离,产生对风阻有力的低速涡,提升车尾的负压。如果仔细观察,你会很容易发现在荣威i6上,后备厢上沿才是最突出的位置,而非保险杠,这一设计也是处于空气动力学所做的考量。

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  此外,后保险杠的设计需求则与前保险杠正好相反。还是这个问题,设计师希望后保险杠也能够做的圆润美观,工程师的思路却最好是棱角分明、前圆后方,当然这是很难实现的。所以开玩笑的时候左辉辉说,所有的气动工程师都喜欢凯迪拉克的钻石切割车尾,但每个品牌的设计语言都不一样,所以很多时候就设计和工程两方面就需要各做一些妥协。

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  当然了,妥协之余,工程团队也会想更多的办法在尾部再做一些帮助气流快速分离的措施,比如车尾部的引流版,工程团队同样要求设计师在底部做出一条折线,用来帮助车底的气流快速的分离出去。

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细节优化和全覆盖底盘护板

3/整体优化

  在做气动性设计的时候,不可能只单独考虑一个方面。有了流线型的车头,有了切分的车尾,风阻就可以变小了吗?其实也未必,更多的还是需要工程团队在细节上进行优化。整个荣威i6项目的风洞实验是按照阶段开发要求来做的,前期主要优化车身外造型设计,后期重点优化系统间的气动干涉问题。

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  在250多个小时的试验中,车身外造型的重点区域优化了如前保险杠、发动机舱盖、后视镜、A柱、顶盖、C柱、后保险杠等等,干涉问题的优化主要包括轮胎扰流板、发动机舱流动、下车体护板等。优化的主旨都是通过减少分离产生的能量耗散来降低风阻系数,同时也降低了气动噪声源。我挑一些重点的优化项目给大家细讲。

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  首先是上汽自主研发的AGS主动进气格栅,这是上汽首次在量产车型上使用这项技术,而同级别的车型中,以往我们只是在一些合资车型上才会见到这项配置。AGS在低温状态下是关闭的,可以快速的提高发动机水温,而在高速工况下AGS也会关闭,这样可以降低大概6%的整车风阻。实测的结果显示,AGS关闭后90km/h的等速工况下,可以降低0.016Cd的整车风阻,百公里大概节约0.3L汽油。

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  此外,AGS最大的设计难点并不是硬件,而在于其开闭策略的制定,这与车辆的速度、外界环境温度、湿度、水温以及发动机转速等等都有关联。荣威i6的AGS系统共分为了11个挡位,标定这些挡位的开闭逻辑也耗费了不少时间。同时,我们可以看到前进气格栅的开口并不是做的越大越好,而是在保证进气量的前提下,和AGS的宽度做了匹配,而AGS格栅的两侧还做了密封处理,防止空气正面冲击发动机舱,产生影响风阻的紊流。

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  A柱集水条的风阻优化也是中国品牌车型里比较少见的,之前类似的设计多见于大众的一些车型。通过集水条与前风挡之间的凹槽设计,可以有效的约束A柱气流,减少无序的气流分离,大概可以降低约1.2%的风阻,90km/h等速油耗可以降低1%左右。同时,这样的设计还可以防止雨水飞溅影响侧窗的视野,一定程度上又提高了行车安全性。

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  后视镜风阻系数早先公布的是0.01,量产之后被优化到了0.009,这一数值已经和奔驰CLA的后视镜处于同一水准上了。有人说为什么后视镜不放在门上,而要放在三角窗的位置?左辉辉给我们解释到,由于每款车型的设计不同,所以后视镜放在什么位置上,其实是有讲究的。他们也尝试过把后视镜放在门上,但是气动效果并没有放在三角窗来的好。

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  整个后视镜的零件设计周期超过了一年,期间团队不断的对其进行优化。我们可以看到现有的后视镜不仅数据优秀,而且造型也非常漂亮,气流在经过后视镜的时候会往里收,而不是往外扩,这样的设计有利于减小流向尾部的涡流。后视镜的基座被做的很薄,并且迎风面呈现锥形的造型,上下沿的倾斜角度也是经过测算之后的结果。

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  在后视镜的设计过程中有一个小插曲,现在我们在量产车的后视镜上可以见到一条细小的棱线,而当时设计的时候其实是没有的。在做风洞测试的时候,当车速达到约80km/h,之前的后视镜就会产生很大的风噪。这个问题一度让工程师们束手无措,即使是后来请来了保时捷的气动设计团队寻求帮助,对方也仅仅是能将问题的范围缩小至后视镜罩的上沿。最后,还是经过了无数次的造型微调之后,才找到了这个看似微不足道却十分有效的解决方案——将后视镜棱线上沿抬升1mm。

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  轮拱的造型上也有讲究,一个良好的气动设计,需要在气流通过轮拱前端的时候,能够被成功的引导并绕过车轮。“我们经常见到有些车辆,尤其是改装车,会出于美观,或者是为了操控而牺牲一些气动性的让车轮凸出车身之外,其实这样是会增加风阻的。对于家用车来说,车轮还是需要尽量的藏在车身内部一些,或者与边缘齐平也是可以的。”左辉辉说。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

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  最后则是车底的优化,荣威i6在早期建立1:1等比例模型的阶段就已经开始对底盘进行全方位覆盖测试了。而在最终量产之后,i6也是不惜成本的标配了全覆盖底盘护板。这里有两个关键词,分别是NACA DUCT技术和高尔夫球形曲面技术。前者是一种由前美国国家航空咨询委员会(NACA,NASA的前身)开发的进气口造型,具体原理就不解释了,目的就是可以帮助进气顺畅,减小风阻。而在i6的车头护板上,可以见到多出使用NACA DUCT技术的地方。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

  而在靠后方的车身护板上,参考的又是高尔夫球表面凹坑的这样一个设计。其实最早的高尔夫球都是光面设计的,但是打起来的时候会发飘,后来人们发现有一些用过的高尔夫球,表面有很多小凹坑之后,打出去反而会好控制很多。结果根据测算,光滑的表面虽然可以加速气流的通过速度,但是稳定性上却不是特别好。放到车辆的底盘上来,它和车身就有所不同了。车辆的底盘不仅需要气流通过速度快,更需要有很强的高速稳定性。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

  于是我们看到荣威i6的车身护板也采用了类似高尔夫球的曲面技术,并且在两侧还有一些小的导流槽设计,这样的话就可以让车辆在高速行驶的时候更加的稳定。同时呢,虽然根据配置的不用,以及未来新能源车的布局考量,i6会有两套不同的后悬架结构,但是因为车身护板的末端又采用了反斜面优化,刚好避免了气流直接撞击后悬架增加阻力。有了这样完整的底盘护板之后,可以在90km/h等速环境下降低9.2%的风阻和7.3%的油耗。

上汽集团 荣威i6 2017款 基本型

  另外还有一些细小的优化,比如前进气格栅镀铬饰条的弧度设计、空调新风进风口的布局、B柱和C柱超薄贴面、备胎仓等区域的气流管理等,实际整车上几乎处处都涉及到空气动力学的优化,这里也就不再多做介绍了。

编辑点评:

  写了那么多之后,我真的不知道编辑点评还能写点什么,这是实话……在验证荣威i6的风阻系数以及和上汽工程师的交流中,可以感受到对方十足的诚意和对产品的高度自信,0.25Cd也不是终点,据说之后的产品还会有更出色的空气动力学表现。文章结尾处是上汽流体技术组负责空气动力学的工程师左辉辉在对话结束后给我们发来的拿手机录制的原创讲解视频,我们经过简单的剪辑之后将它贴在下边,有兴趣的朋友可以点开播放,还是很涨姿势的。而这一期的上汽荣威i6风洞测试和技术分享文章也就到这里了,各位下次再见。(文/图/摄 汽车之家 黄正桥 视频后期/刘巍巍)

以下是上汽工程师左辉辉原创空气动力学讲解视频——

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  • 荣威i6 2017款 20T 手动豪华版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    8.08 41.06 7.60
    测试文章:好开实用是关键 测试荣威i6 20T手动挡
    评测编辑-曹昊旻:

    手动挡i6变速箱和离合器踏板上手很容易,而且行程长不容易熄火,再加上良好的动力匹配,城市里开非常舒服。在配置方面它也很实用,尤其是CarPlay,比原来的大屏还实用。就是侧气囊和后排出风口这两项稍微有点减分,完善被动安全配置就好了。

    评测编辑-盛元珺:

    i6手动挡可以说是一款特别容易上手的车型,1.5T的发动机配上6速手动变速箱,整车的动力表现也很棒。离合器踏板轻重事宜,结合点也很好找,就算新手开也不容易熄火。特别值得一提的是它配有电子手刹功能,大大提升了坡起的便利性。至于缺点就是这车的配置不算特别丰富,特别是安全配置,如气囊数量等后续还有提升余地。

    评测编辑-祁子鑫:

    之前测试过双离合版本的i6车型,整体表现让我感到很满意。这次手动挡车型在底盘方面依旧保持了之前的水准,手动挡车型属于简单易操作的类型,这个与以往的荣威产品特性基本相同。即使你开车技术并不是很熟练,但依旧能够很好地掌控它。配置上,侧气囊和后排空调出风口如果能够加上就更好了。

  • 荣威i6 2017款 试装版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    7.99 39.64 7.00
    测试文章:看得见的野心 抢先测试上汽荣威i6 20T
    评测编辑-盛元珺:

    荣威i6的外观内饰造型都比较养眼,0.25的低风阻成为了它新的宣传亮点,而且整车造型能符合大部分人审美,老少咸宜。而内饰则与RX5一样依旧主打科技牌,YunOS系统、10.4英寸大屏等等,并且这车还首次引入了支付宝功能,新鲜事。动力方面,1.5T发动机与7速双离合变速箱的搭配比RX5上的更默契,低速顿挫感抑制得很不错,动力输出线性,悬架表现也很舒服。总之,这是款各方面表现很均衡的车,值得推荐。

    评测编辑-祁子鑫:

    这辆荣威i6的表现让我看到了上汽的进步,变速箱表现非常平顺,这与我几个月前驾驶的RX5有了很大进步。此外这款车外形看着不难看,内部空间也够大,实用性和舒适性都不错。从目前得到的消息,这款车的售价将会和合资品牌入门级紧凑型车相似,目前来看产品力不差,价格和品牌将成为关键。

    评测编辑-盛元珺:

    荣威i6的整体表现着实让我们感到意外,不单是0-100km/h的加速时间踏进了8秒大关,双离合变速箱也与我们之前测试过的RX5相比有了更好的表现,同时悬架的表现也颇有韧劲。这些都让我们看到了上汽的不断进步。作为一款颜值颇高,而整体表现又十分均衡的车,如果搭配一个合理的价格,很难不成为畅销车型。

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指导价:暂无报价
级别:紧凑型车
发动机:暂无信息
变速箱:暂无信息