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为什么现在的汽车都爱搞轻量化?

发布日期:2015-06-09 00:00 来源:http://www.cedar-composites.com 点击:

研究实验表明,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。

近来,几乎每一款新车在上市时,厂商的产品宣传文案里总是少不了“全新一代车型采取轻量化技术后,比上一代车型轻了XXX斤”,不难看出,如今各大车企都在主打轻量化,那么为什么现在的汽车都要“玩”轻量化呢?

首先我们得说说什么是汽车轻量化。汽车轻量化的概念就是在保证汽车的强度、刚度、模态以及安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性和操控性,减少燃料消耗,降低排气污染。

从赛道到民间 轻量化趋向普及化

汽车轻量化最早出现在赛车和超跑身上,通过在车身结构上用铝合金、镁合金代替钢材料的方式,减轻整车的重量,从而降低车辆的惯性,使得车辆在赛道上不管加速、减速、还是过弯道,更快更灵活,而且轻量化的运用,还会使得整车的重量分布更为均匀,提升赛车和超跑的操控性。

随着我国汽车保有量不断攀升,能源短缺、雾霾污染等问题日益凸显,“节能减排”成为每个车企的追求目标,这使得轻量化也被广泛的应用到普通汽车身上。轻量化的广泛应用,使得车辆在提升操控性和动力性的同时,还能有出色的节油表现,研究实验表明,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。


此外,轻量化之后的汽车比曾经整备质量较大的汽车,在很大程度上还更安全。因为车越轻,自身携带的动能(动能取决于速度和质量)就越少。在碰撞发生时,需要汽车缓冲区吸收的动能也就减少了。在碰撞事故中导致车内乘员受伤的主要原因就是动能没有被车体吸收而是要由车内乘员共同吸收。所以安全的车,在同等速度碰撞时应该是所带动能尽可能少,而车身吸收的动能尽可能多,而轻量化后的车身更易吸能溃缩,从而保证车内人员安全。

因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆操控稳定性、动力性能、碰撞安全性都有很大的益处。

汽车轻量化百利而无一害?

从汽车轻量化的优点看,轻量化似乎是一件大好事,但凡事都是一把双刃剑,目前汽车轻量化面临的问题就是成本高,这体现在三个方面上,研发成功高、制造成本高、用车成本高。

研发方面,对于一贯使用钢为主要材料的传统汽车制造商来说,换用其他轻量材料意味着研究合理的结构简化和轻质材料的运用工艺。比如铝合金与其他材料不好连接,所以要掌握铝合金的焊接或黏合加工技术,投入的研发就比高强度钢的焊接困难许多。其它新材料也面临类似的问题,比如镁合金耐腐蚀性差、废品率高。碳纤维成型工艺困难,材料在加载情况下的变形性能和强度等,都需要投入大量的人力和财力。

除了研发成本之外,制造的成本也不便宜。尤其是碳纤维这样的新材料,目前在汽车制造领域,也只有像宝马、兰博基尼等极少数企业掌握了相对低成本的制造方式,因此才能做出诸如BMW i3这样大量运用碳纤维构造的车,并且价格也逐渐变得让大家能接受。

在车主用车方面,维修成本也会较高。诸如铝合金、铝镁合金如果出现变形,无法像钢板那样通过钣金修复,只有轻微形变可以做修复,稍微大一点的变形基本就需要靠更换或部分切割再焊接的方式修复,维修的物料和人力成本自然就上去了。

随着近些年铝合金、镁合金普及化率的提升,成本也逐渐被平摊。曾经只有极少数超级跑车和顶级豪华轿车才能使用的铝合金,现在也逐渐下放到相对低级别的车型上,不过相对低级别车型的轻量化材料还是占比较少,所以要实现广泛的汽车轻量化还需要一个漫长的过程。

轻量化的趋势不可阻挡

无可置否,轻量化将是未来汽车发展的方向,在节能环保的大背景下,国际车企对轻量化的重视程度相对较高,宝马、奥迪、捷豹等推出了不少轻量化车型。

中国合资车企与自主品牌同样在轻量化领域追赶潮流。上海大众推出的全新明锐,就通过设计轻量化、材质的轻量化以及工艺的轻量化,使得车身减重最多达到90千克。奇瑞选用了杜邦公司的Zytel PA高性能聚合物聚酰胺树脂/尼龙材料,以及Vamac乙烯丙烯酸酯橡胶材料,可以将进气歧管乃至气缸前盖、风管等零部件重量减少30至40%。

未来汽车轻量化会持续发展,并且高成本、效果好的新兴材料会越来越多的取代传统的高强度钢,但受限于研发成本等诸多因素,会是个较为漫长的过程。不过随着轻量化材料的普及,相信不久的将来,轻量化汽车会走进千家万户,和“新能源”技术一起共同打造更加清洁环保的生态环境。



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