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汽车轻量化:一次新的技术突破机会

| 2020-09-06

我国石油进口依赖度增加,能源、环保压力不断增大。在节能减排被空前重视之时,作为能源消耗大户的汽车行业无疑更令人关注。如何降低汽车耗能,除了小排量、发展新能源汽车等措施之外,有效减轻车重,实施汽车轻量化也是节约能源的重要举措之一。

但由于受到技术、企业意识、安全等各方面的限制,实施汽车轻量化对于我国自主品牌汽车来说,依然任务艰巨。

汽车重量还有下降空间

汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。

实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3~0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。

去年底,工信部发布了《工业转型升级投资指南》,在这份指南中,汽车轻量化产业也被放在比较突出的位置。

有德国汽车专家认为,通过对汽车结构的改造和制造材料的优化,汽车重量还有15%的下降空间。

中国汽车工程学会秘书长、汽车轻量化技术创新战略联盟理事长付于武曾表示,汽车轻量化技术目前已被众多汽车企业高度认同和重视。在全球汽车领域最顶尖的技术主要集中在两个领域:一个是发动机和变速箱技术,另外一个就是汽车轻量化技术。

近两年,我国车企追求轻量化的风潮渐渐走入国内公众视野。早在去年4月的上海国际车展,汽车轻量化趋势就已初露端倪;9月的长春车展更是国内汽车轻量化成果的一次集体展示;今年的北京车展,汽车轻量化也是车企重点展示的技术之一。

随着消费者对节能减排和车辆安全性的要求越来越高,汽车厂商不得不努力寻求更坚固、更轻的造车原料。目前,欧洲大型汽车制造商正在实施“超轻型汽车工程”,目标是在稳定价格基础上,减轻车重30%。

存在较大差距

有业内专家认为,虽然汽车轻量化已是大势所趋,但国内汽车轻量化相关产业还未形成较大规模。毕竟,国内汽车在轻量化技术方面与国外先进水平相比存在较大差距。例如高端铝及钢用量都比国际先进水平少一半,镁合金则差距更大。目前,北美每辆汽车镁合金的使用量平均为3.5千克,欧洲先进水平则能达到14千克,而国产汽车每辆仅1.5千克。

除了材料技术,设计水平不高也影响了我国汽车轻量化的发展。

中国工程学会轻量化技术创新战略联盟委员会主任陈一龙认为,汽车轻量化技术并非仅仅依靠材料,汽车轻量化是设计、制造、材料技术集成的工程。例如,东风牵引车减重1400公斤,其中结构优化占19%,功能配置优化占40%,两者共占59%,真正新材料新技术只占41%。把轻量化看成材料供应问题是我国从事逆向设计、仿制造成的结果,是当前阻碍我国轻量化水平提高的主要技术瓶颈之一。

据悉,国产汽车轻量化目标是2013年目标车型中的燃油轿车减重5%~8%、混合动力客车减重10%;同时,要攻克7项技术,建立设计和评价方法,包括高强度钢零件的先进成型技术、纤维增强塑料的模块设计和应用技术、形变铝合金的开发和制造、多目标轻量化技术的集成应用和共性技术平台建设等。

数据显示,中国乘用车重量平均比欧洲汽车重5%~10%,商用车的数字则是17%。例如,国内载重40吨的牵引车自重为9吨,国外先进同等车型只有7吨;而国内自卸车自重则比国外重3~4吨。此外,从保有量来看,目前我国乘用车和商用车的比例为7:3,耗油量却相反。经测算,如果国内商用车自重减轻10%,其油耗量就可以降低4.8%。到2020年,我国商用车自重若能比2007年的水平平均降低20%~35%,每年则可节约燃油2500万~3000万吨。

技术瓶颈待突破

有市场评论指出,要想真正实现国产品牌汽车的轻量化,知易行难,存在种种困难。

北方工业大学的汽车技术与产业发展研究学者郭硕文接受媒体采访时表示,我国汽车轻量化技术的研发面临两大困难:一方面,要打破轻量化技术的发展所涉及的众多学科之间的壁垒,形成综合性、系统性知识体系;另一方面,国家应该发挥作用,做出战略性和前瞻性的超前部署。

事实也证明,尽管早在2008年,汽车轻量化产业创新联盟就已经建立,但是在这一领域企业基本处于单打独斗状态。郭硕文说,汽车企业对汽车轻量化关注度明显不够,尤其是国产品牌。如果持续下去,汽车企业将会失去一次技术跨越的绝好机会。

而且,国内一些企业在实施“轻量化战略”的同时,经常会出现偷工减料的行为,导致汽车安全性受到影响。

以商用车为例,目前国产的重卡轻量化技术手段包括采用铝合金油箱、采用少片簧或橡胶悬挂、把斜交胎换子午线轮胎、双胎改单胎等,大多停留在比较简单的零部件替换和轻质材料使用阶段。将驱动桥改为转向桥、双层梁改为单层梁,也是国产轻量化重卡常用的技术手段。但受到国产金属材料技术水平的限制,造成减重幅度有限或是在减重的同时大幅降低车辆的承载能力。

中国汽车工业协会专家委员会专家谭秀卿认为,某些企业的轻量化产品是在偷工减料,通过减少钢板厚度和配件数量实现轻量化,最终会威胁到行车的安全。安全是底线,跳过安全谈轻量化没有任何意义。

有数据显示,轻量化汽车材料市场在2010年的收入达到380亿美元,并估计在符合环保法规的需求推动下,到2017年该数字有望达到953.4亿美元。

发展汽车轻量化,中国汽车企业需要付出更多的努力。

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