近日在上海汽配會期間舉行的2014中國國際汽車零部件關(guān)鍵技術(shù)論壇,圍繞汽車智能化促進駕駛安全、汽車動力總成中的實用創(chuàng)新、汽車輕量化發(fā)展趨勢三大主題分享了最新技術(shù)創(chuàng)新。
在論壇的三大主題中,汽車輕量化成為人們關(guān)注的熱點話題。從2009年開始,我國已取代美國成為世界第一汽車大國、第二大石油進口國和消費國,同時也是世界第一大二氧化碳排放國。在此背景下,為了減少對能源的依賴,保護環(huán)境,發(fā)展汽車輕量化技術(shù)已成為必須研究的重要課題。
汽車輕量化市場的發(fā)展趨勢
近些年來,隨著傳統(tǒng)化石能源儲量枯竭期的逐漸臨近,以及其燃燒排放導(dǎo)致人類生存環(huán)境日趨惡化,節(jié)能減排已成為全球關(guān)注的熱門話題。美歐紛紛出臺政策鼓勵汽車改善燃油效率,減少排放。
在美國,2012年8月奧巴馬政府發(fā)布了2025年公司平均燃油經(jīng)濟性(CAFE)法規(guī)的最終版本。按照新法規(guī),美國市場上各車企2017~2025年款新車的燃油經(jīng)濟性平均值應(yīng)當(dāng)達(dá)到54.5英里/加侖,約合百公里4.3升油耗,比2012年車輛水平幾乎提高一倍。
在歐盟,2014年2月歐洲議會通過一項改革,從2020年1月1日起,歐盟將開始銷售獨特的新型汽車,這些汽車的二氧化碳平均排放量為95克/公里,而2015年汽車二氧化碳排放量為130克/公里。如果超過95克/公里這一標(biāo)準(zhǔn),汽車制造廠家將會受到經(jīng)濟處罰。
汽車輕量化對于改善燃油效率,減少排放的作用是很大的。一般來說,車身質(zhì)量每減輕100kg,可節(jié)油0.02L/100km~0.03L/100km,二氧化碳排放量可減少5g/km。因此,美國和歐盟的舉措將推動汽車原始設(shè)備制造商尋找替代材料生產(chǎn)輕型車,從而推動輕量化材料市場出現(xiàn)顯著增長。預(yù)計到2017年,全球汽車輕量化材料市場的收入有望實現(xiàn)1000億美元。
汽車輕量化有適用輕量化材料和采用輕量化設(shè)計兩大途徑。在材料方面,當(dāng)前仍以金屬、鋼鐵和塑料為主。
一是金屬材料。近些年來,汽車技術(shù)最明顯的變化就是大量使用輕質(zhì)材料。鋁合金輪轂就是一個實例。輪轂質(zhì)量每減輕1kg,1L汽油可多行駛800m,而每少用1L汽油,可減少CO2排放1270L。同時,鋁合金的熱導(dǎo)率高,能有效地防止輪胎磨損異常而導(dǎo)致爆胎現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外,鎂合金的密度為1.8g/cm3,是鋁合金的2/3,不足鋼的1/4,當(dāng)前已廣泛應(yīng)用于車身、發(fā)動機、變速器、懸架等部件。
二是鋼鐵材料。鋼材是汽車節(jié)能減排及安全的關(guān)鍵。汽車上會使用一些高強度鋼,這種鋼材或是加入了特殊材料,或是進行了特殊的工藝,可以比普通鋼材更有韌性,強度也更高。采用高強度鋼在等強度設(shè)計條件下可以減少板厚及重量。鋼板厚度分別減小0.05mm、0.1mm和0.15mm時,車身分別減重6%、12%和18%。采用高強度鋼還提高了汽車車體的抗凹陷性、耐久強度和大變形沖擊強度等安全性。
三是塑料。按照性能要求的不同,多達(dá)100種不同類型和等級的塑料都被用于普通車輛中,尤其是碳纖維和高性能玻璃纖維增強復(fù)合材料以超輕、超強等獨特性能不斷進入汽車領(lǐng)域。碳纖維比鋼的強度高3倍多,密度卻要輕4倍多。隨著電動汽車對車身輕量化提出更高的要求,碳纖維強化塑料越來越受到關(guān)注。它在整個車身上的使用將從根本上改變傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車對鋼板和鋁、鎂等輕質(zhì)金屬的依賴。
汽車輕量化不僅僅是使用輕質(zhì)材料,還要有好的結(jié)構(gòu)設(shè)計保證車身的安全性。使用全承載車身結(jié)構(gòu),在設(shè)計時經(jīng)過有限元分析和計算,優(yōu)化了車身結(jié)構(gòu),使得整車的重量更輕。
我國支持汽車輕量化的政策建議
由于汽車輕量化可以有效實現(xiàn)節(jié)能減排,我國應(yīng)高度重視并盡快采取措施從多個方面鼓勵和支持這一技術(shù)在汽車行業(yè)的推廣和應(yīng)用。筆者建議從以下四個方面著手。
一是設(shè)計長遠(yuǎn)規(guī)劃,完善現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。國家應(yīng)該制定長遠(yuǎn)政策加以規(guī)劃和發(fā)展,通過政策杠桿促進新的商業(yè)模式的形成,培育服務(wù)消費市場,推進汽車輕量化的發(fā)展。在做好《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》GB27999-2011的實施工作的同時,借《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》契機,鼓勵整車企業(yè)開發(fā)應(yīng)用輕量化材料如鋁鎂、高強度鋼、塑料等。
二是加大財政補貼,拓寬融資渠道。對于購買采用輕量化技術(shù)的汽車的消費者,國家減少需繳納的車輛購置稅和汽車消費稅,以刺激購買需求。將采用輕量化技術(shù)的汽車品牌列為節(jié)能推廣的名目之列,可采用汽車企業(yè)先行墊付,隨后向國家申請退費的方式。深入推進銀企合作,增加銀行對汽車企業(yè)開展輕量化研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)所進行的授信,對消費者購買采用輕量化技術(shù)的汽車降低貸款利率。鼓勵擔(dān)保公司對汽車輕量化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)融資擔(dān)保執(zhí)行優(yōu)惠擔(dān)保費率,以降低企業(yè)融資成本。
三是產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,加強科技創(chuàng)新。優(yōu)先篩選具有明確發(fā)展目標(biāo)、明確應(yīng)用對象和市場需求容量及能夠先期有一定量資金投入的汽車企業(yè)作為輕量化產(chǎn)業(yè)化重點對象,利用高校及科研機構(gòu)在輕量化技術(shù)開發(fā)上的技術(shù)積累,按企業(yè)化的管理進行項目的實施。針對輕量化領(lǐng)域高技術(shù)人才,提供創(chuàng)造發(fā)揮聰明才智的長效機制。加強校企聯(lián)合,鼓勵既了解企業(yè)運作模式,也懂技術(shù)理論的具有汽車行業(yè)企業(yè)工作經(jīng)歷的人員傳道授業(yè)。
四是做好行業(yè)聯(lián)盟,搶奪標(biāo)準(zhǔn)制定。汽車輕量化技術(shù)涉及眾多共性技術(shù)和前沿技術(shù),通過聯(lián)盟的形式可以實現(xiàn)技術(shù)資源的整合與共享,對關(guān)鍵問題進行戰(zhàn)略性、前瞻性的部署與實施,有利于促進汽車輕量化技術(shù)研發(fā)成果向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)化。長期來看,誰的技術(shù)能成為標(biāo)準(zhǔn),誰將占有全球產(chǎn)業(yè)的先機。因此,我國應(yīng)挑選幾個國內(nèi)已經(jīng)較為成熟的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,由點帶面實現(xiàn)擴展,爭取將一些領(lǐng)域以我國的標(biāo)準(zhǔn)為國際承認(rèn)。