研究數(shù)據(jù)顯示,汽車(chē)車(chē)身自重約消耗70%的燃油,若整車(chē)重量降低10%,燃油效率可提高6%到8%;車(chē)重降低1%,油耗可降低0.7%;汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量每減少100公斤,百公里油耗可降低0.3升到0.6升。在全球節(jié)能減排大氛圍下,為汽車(chē)減重已是形勢(shì)所趨,對(duì)于霧霾逐日肆虐的國(guó)內(nèi)環(huán)境來(lái)說(shuō)更是如此。
然汽車(chē)輕量化喊了多年,實(shí)際效果卻差強(qiáng)人意。據(jù)了解,過(guò)去五年,消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)導(dǎo)致車(chē)型大型化趨勢(shì)凸顯,平均車(chē)重不減反增加了100公斤。不僅如此,2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)乘用車(chē)的平均重量為1295公斤,略高于日本,低于歐盟,但百公里油耗為7.4L,遠(yuǎn)高于日本的5.0L/百公里和歐盟的5.3L/百公里。
這些對(duì)于日益緊迫的節(jié)能減排政策尤其是一再提及的油耗限制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō),無(wú)疑添了一塊“堵心石”。為促目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),政策利劍勢(shì)必會(huì)頻頻出鞘,汽車(chē)瘦身計(jì)劃在原來(lái)的基礎(chǔ)上恐怕要加碼了。
節(jié)油考試不過(guò)關(guān) 要以減產(chǎn)為代價(jià)
在節(jié)能減排方面,歐盟曾推出環(huán)保法規(guī)要求2012年CO2每公里排放量的目標(biāo)是130g,超出的車(chē)型每輛車(chē)罰款20歐。若在2015年還未達(dá)標(biāo),則超出的車(chē)型每輛車(chē)罰款95歐。
而我國(guó)在此方面的政策也日漸苛刻。根據(jù)國(guó)務(wù)院2012年公布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2012~2020年)》,到2015年,當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車(chē)平均燃料消耗量降至6.9L/百公里,節(jié)能型乘用車(chē)燃料消耗量降至5.9L/百公里以下。
為達(dá)此目標(biāo),今年10月中旬,工信部等五部委下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量管理的通知》,對(duì)不達(dá)標(biāo)企業(yè)將采取公開(kāi)通報(bào)、限制新產(chǎn)品《車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》申報(bào)、限制擴(kuò)大生產(chǎn)能力投資以及加強(qiáng)海關(guān)通關(guān)審核、進(jìn)口檢驗(yàn)、生產(chǎn)一致性核查等管理措施。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)董揚(yáng)透露,“現(xiàn)在國(guó)家能源部門(mén)正在研究將節(jié)油考核與汽車(chē)總量控制相掛鉤,未來(lái)如果車(chē)企的汽車(chē)產(chǎn)品能節(jié)油20%,就可以再多生產(chǎn)20%的車(chē)型,如果節(jié)油考核不過(guò)關(guān),就以減少汽車(chē)生產(chǎn)為代價(jià)。”
此外,工信部裝備工業(yè)司佘偉珍處長(zhǎng)表示,目前《2016~2020年乘用車(chē)燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)》報(bào)批稿已完成,計(jì)劃今年年底發(fā)布,這一目標(biāo)將油耗值標(biāo)準(zhǔn)直接指向百公里5L。
政策幾近嚴(yán)苛,逼迫企業(yè)投入更多的精力實(shí)施節(jié)能計(jì)劃。然據(jù)工信部最新公告顯示,2013年,111家乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗為7.33L/百公里。要在短期內(nèi)達(dá)標(biāo),對(duì)每個(gè)車(chē)企來(lái)說(shuō)都是一個(gè)挑戰(zhàn),然又是不得不跨越的一道紅線(xiàn),“輕量化”作為效果最快也最直接的一種戰(zhàn)術(shù),將面臨著進(jìn)一步的升級(jí)和挑戰(zhàn)。
材料升級(jí) 助推車(chē)企“瘦身”
在業(yè)內(nèi)專(zhuān)家看來(lái),汽車(chē)輕量化可從設(shè)計(jì)輕量化、采用輕質(zhì)材料替代鋼鐵、改進(jìn)制造工藝和提高現(xiàn)有材料強(qiáng)度減少材料重量四方面實(shí)現(xiàn)。而目前,新材料如鋁合金、鎂合金、增強(qiáng)塑料、玻璃纖維、碳纖維復(fù)合材料不斷革新和升級(jí),被車(chē)企廣泛用于瘦身計(jì)劃中。
以上海大眾推出的全新明銳為例,通過(guò)設(shè)計(jì)輕量化、材質(zhì)的輕量化以及工藝的輕量化,使得車(chē)身減重最多達(dá)到90公斤;其中,在動(dòng)力系統(tǒng)上,輕量化的汽缸體就比一般的汽缸體重量要輕7公斤至10公斤。而去年量產(chǎn)的寶馬i3外殼材料為塑料、底盤(pán)材料為鋁合金,與傳統(tǒng)同類(lèi)車(chē)型相比,實(shí)現(xiàn)減重250~350千克。
然從材料的應(yīng)用來(lái)看,其中鋁合金技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,早在1990年開(kāi)始銷(xiāo)售的日本本田NSX車(chē)采用了全鋁承載式車(chē)身,比用冷軋鋼板制造的同樣車(chē)身輕200kg,引起全世界的矚目,目前已逐漸覆蓋及車(chē)身、車(chē)架、制動(dòng)盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、活塞、進(jìn)氣歧管、搖臂等地方。作為大范圍量產(chǎn)的輕量化材料鋁合金固然理想,然也有自身的缺點(diǎn),比如工藝復(fù)雜且后續(xù)維修費(fèi)用高。而鎂合金相比于鋁制板材件,車(chē)身板件的成本要高出3至4倍。另外,且因其板材的特殊性,在修復(fù)工藝方面或許與傳統(tǒng)的鋼鐵板件存在一定差異。
再來(lái)說(shuō)碳纖維復(fù)合材料,碳纖維的車(chē)身目前多見(jiàn)于超跑,昂貴的價(jià)格一直讓平民車(chē)對(duì)其敬而遠(yuǎn)之,事實(shí)上,碳纖維材料本身并不昂貴,然而要把碳纖維加工成適合車(chē)輛行駛、碰撞的成品才真正是其價(jià)值所在。目前,諸多廠(chǎng)商正在加緊研發(fā),促其成本的降低,然這需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。
而工程塑料, 相對(duì)于鋁鎂合金,其重量更輕,相對(duì)碳纖維,其成本更低;近年隨著其硬度、強(qiáng)度、拉伸性能的不斷提高,安全性得到進(jìn)一步保證,成為車(chē)企在汽車(chē)減重方面關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)了解,目前德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)的汽車(chē)塑料用量已達(dá)到10%~15%,有的甚至達(dá)到了20%以上。
以塑代鋼 給汽車(chē)塑身更大空間
如上所述,工程塑料性能的提升,使其在汽車(chē)上所覆蓋到的范圍越來(lái)越大,由原有的內(nèi)飾件逐步拓展至尾門(mén)、車(chē)窗、骨架乃至全塑汽車(chē)的呈現(xiàn)。之所以能快速興起,除減重外,還與其生產(chǎn)、維修成本低、可塑性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)密切相關(guān),這些給汽車(chē)塑身過(guò)程創(chuàng)造了更多的空間和價(jià)值。
以尾門(mén)為例,據(jù)汽車(chē)外飾件零部件領(lǐng)先供應(yīng)商延鋒彼歐介紹,相對(duì)同樣大小的鋼材,塑料尾門(mén)在重量上可以減輕20%到30%。
此外,塑料尾門(mén)的造型自由度較大,由于外板采用注塑一體成型,可以化解鈑金零件沖壓角度的限制,使整車(chē)的造型更加流暢和具有動(dòng)感。值得一提的是,注塑成型可以在一個(gè)零件上個(gè)集成一些小的裝配結(jié)構(gòu),從而代替了原來(lái)鈑金件還需要焊接各種金屬緊固件的功能,減少了零件數(shù)量,降低了工裝設(shè)備的總投資成本。而與此更進(jìn)一步的是塑料尾門(mén)模塊。它可以將所有尾門(mén)上的線(xiàn)速、功能件(車(chē)燈、雨刮、清洗水管等)先預(yù)裝到粘接好的塑料尾門(mén)上,形成一個(gè)塑料尾門(mén)模塊產(chǎn)品,然后直接把它裝配到整車(chē)上,類(lèi)似即插即用的概念。
塑料尾門(mén)作為塑料件還有一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)是低速碰撞后的可自動(dòng)復(fù)原特性,這是由于外板采用了低模量的熱塑性材料,當(dāng)尾門(mén)遇到后端的低速碰撞時(shí),凹陷的外板區(qū)域在外力移除時(shí)可以自動(dòng)復(fù)原,從而不需要再去進(jìn)行維修,能夠滿(mǎn)足歐洲的insurance test規(guī)定的降低保費(fèi)的要求。這一特點(diǎn)在停車(chē)位擁擠的大都市尤其顯得重要。
而從整體經(jīng)濟(jì)成本上,歐洲曾做過(guò)測(cè)算,當(dāng)產(chǎn)量偏低時(shí),塑料尾門(mén)在總體投資方面會(huì)低于鈑金尾門(mén)和鋁制尾門(mén)的方案。當(dāng)日產(chǎn)量小于600套時(shí),塑料尾門(mén)的方案的總體投資會(huì)有最高到50%的節(jié)省。
重量減輕,性能卻提升,目前,諸如尾門(mén)及前保險(xiǎn)杠等部件目前已經(jīng)普及了塑料材質(zhì),車(chē)窗、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、骨架等涉及更高級(jí)別安全性能部件的塑化進(jìn)程正在加快。隨著技術(shù)的進(jìn)步,塑料并正在沖破人們固有觀(guān)念“太單薄”而承擔(dān)更多的安全責(zé)任。當(dāng)然,汽車(chē)塑化不是輕量化的全部,然卻是關(guān)鍵的一步,輕量化不是節(jié)能減排的唯一途徑,然卻是目前最重要最快捷的方式。節(jié)能大考在即,減肥該加速度了!