輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑

時(shí)間:2015-06-04 08:56來源:未知 作者:火凡
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　　一、節(jié)能減排需要汽車輕量化
　　
　　要實(shí)現(xiàn)國家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》提出的第四階段油耗指標(biāo)5L/100km，輕量化是重要技術(shù)路徑之一。
　　
　　汽車的行駛阻力與車重成正比，車重的不斷增加，會(huì)使汽車的能耗大部分消耗在自重上，而不是滿足客貨運(yùn)輸?shù)男枰囕p量化能夠有效減緩因車載裝備的增加而導(dǎo)致汽車增重速度加快。世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)告指出，汽車自重每減少10%，燃油消耗可降低6%～8%。巴斯夫公司統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，汽車每減重100公斤，百公里油耗可降低0.4升、二氧化碳排放可減少1公斤。
　　
　　所謂汽車輕量化，是在滿足汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)噪聲、被動(dòng)安全性和耐久性條件下的輕量化。通過優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)和零部件的用材，選擇合理的制造工藝，讓合適的材料、最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸用在汽車合適的位置，充分發(fā)揮每一部分材料的承載、吸能、加剛作用，來有效減少汽車重量。
　　
　　可見，汽車輕量化能夠有效改善汽車燃料經(jīng)濟(jì)性，提升汽車動(dòng)力性、制動(dòng)性能和通過性，降低有害氣體排放。同時(shí)，在不改變汽車結(jié)構(gòu)材質(zhì)的條件下，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)使汽車輕量化，還可以節(jié)省原材料消耗，降低材料成本。
　　
　　然而，近年來隨著消費(fèi)者對(duì)汽車安全、環(huán)保、舒適和智能化要求的不斷提高，像電子穩(wěn)定程序、牽引力控制系統(tǒng)、主動(dòng)避撞系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)、尾氣后處理系統(tǒng)等大量新的系統(tǒng)和部件被安裝在汽車上，導(dǎo)致汽車的自重越來越大。因此汽車輕量化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用就越來越重要。
　　
　　二、輕量化與車輛安全性并不矛盾
　　
　　汽車輕量化并不意味著降低汽車的安全性能和使用性能。只要設(shè)計(jì)、選材和制造工藝合理，輕量化完全能夠滿足國家汽車被動(dòng)安全性、行駛平順性、振動(dòng)噪聲標(biāo)準(zhǔn)以及耐久性要求，保證使用性能。近年來我國乘用車輕量化技術(shù)水平已經(jīng)得到了明顯提高，整備質(zhì)量平均降低5%～10%，但其被動(dòng)安全性并沒有下降，已經(jīng)從2000年前后的平均CNCAP3~4星級(jí)的水平，普遍提高到現(xiàn)在的CNCAP4~5星級(jí)水平，整車被動(dòng)安全性得到了大幅提升。
　　
　　從理論上說，汽車碰撞時(shí)的沖擊能量與汽車的質(zhì)量成正比。在同等條件下汽車越輕，碰撞時(shí)沖擊能量越小，車身結(jié)構(gòu)的變形、侵入量和乘員受到的沖擊加速度就越小，汽車對(duì)乘員的保護(hù)性能越好、越安全。
　　
　　實(shí)際上，汽車的碰撞安全性不能用車的輕重和鈑金覆蓋件的薄厚來簡單地衡量，汽車重不等于它的碰撞安全性就一定好，反之亦然。對(duì)汽車碰撞安全性的評(píng)價(jià)，國內(nèi)外都用相應(yīng)的汽車被動(dòng)安全性法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。汽車的重量輕，只要其碰撞吸能區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材和連接方式合理，也能達(dá)到優(yōu)異的被動(dòng)安全性；汽車重量大，如果碰撞時(shí)緩沖、壓潰、吸能和載荷傳遞不夠合理，也不會(huì)取得好的被動(dòng)安全性。
　　
　　汽車制動(dòng)時(shí)消耗的能量也與汽車質(zhì)量成正比，汽車越輕，在以相同初速度剎車時(shí)，制動(dòng)器要消耗的能量就越小，制動(dòng)減速度就越快，制動(dòng)距離越短，制動(dòng)性能就會(huì)有明顯改善，汽車主動(dòng)安全性會(huì)變好。因此，合理的汽車輕量化不僅不會(huì)降低汽車的安全性，還有利于汽車安全性能的提升。
　　
　　三、輕量化的技術(shù)路徑
　　
　　概括地說，汽車輕量化主要有以下三種途徑：
　　
　　一是汽車結(jié)構(gòu)的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化和多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)等。
　　
　　二是應(yīng)用高強(qiáng)度和輕質(zhì)材料;如應(yīng)用高強(qiáng)度鋼、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼，鋁鎂合金，工程塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。
　　
　　三是采用先進(jìn)的輕量化制造工藝技術(shù)。如激光拼焊、輥壓成形、高強(qiáng)鋼熱成形、內(nèi)高壓成形等先進(jìn)制造技術(shù)，結(jié)構(gòu)膠粘接和異種材料鉚接等先進(jìn)連接技術(shù)。
　　
　　上述三種途徑的有機(jī)結(jié)合與合理應(yīng)用，才能在控制成本、保證汽車性價(jià)比的前提下，有效實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。
　　
　　四、我國輕量化技術(shù)和應(yīng)用已取得突破
　　
　　近些年，我國汽車輕量化技術(shù)有所突破，車企也日益重視輕量化技術(shù)，具體表現(xiàn)為以下四方面：
　　
　　第一，汽車企業(yè)從原來的不太關(guān)注輕量化，到把輕量化作為產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)重要指標(biāo)，多數(shù)企業(yè)制定了汽車輕量化產(chǎn)品開發(fā)流程，建立了汽車輕量化技術(shù)體系。
　　
　　第二，汽車輕量化設(shè)計(jì)能力和水平不斷提高，已經(jīng)把拓?fù)鋬?yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)，優(yōu)化了汽車結(jié)構(gòu)，取得了良好的減重效果。
　　
　　第三，輕量化材料應(yīng)用技術(shù)明顯提升。高強(qiáng)鋼應(yīng)用比例平均提高了20%左右;鎂鋁合金在汽車上的應(yīng)用比例也有一定提升，全鋁大客車車身、掛車、車廂和發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋板等產(chǎn)品相繼問世；工程塑料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在車身覆蓋件、內(nèi)外飾件、前端模塊上的應(yīng)用也越來越多。
　　
　　第四，先進(jìn)的輕量化制造工藝技術(shù)得到了普遍應(yīng)用；高強(qiáng)鋼熱成形A柱、B柱加強(qiáng)板、前防撞橫梁、車門防撞梁等；內(nèi)高壓成形前、后副車架、扭力梁、吸能盒；三維輥壓成形門檻加強(qiáng)板，中通道、地板橫梁等，均已經(jīng)開始在自主品牌汽車上得到應(yīng)用。
　　
　　上述輕量化設(shè)計(jì)、用材和先進(jìn)制造工藝方面的技術(shù)成果均已應(yīng)用在自主品牌汽車上，讓合適的材料、合理的結(jié)構(gòu)用在汽車合適的位置，優(yōu)化了汽車碰撞時(shí)的緩沖、吸能和能量流傳遞路徑，在自主品牌整車重量明顯降低的情況下，提高了整車碰撞安全性。近年來，許多新上市的自主品牌車型的被動(dòng)安全性均達(dá)到CNCAP5星級(jí)水平。　　 (責(zé)任編輯：admin)
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