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汽车轻量化日趋流行 汽车界掀起瘦身革命

信息来源:uooqoo.com  时间:2009-11-09  浏览次数:304

  在我们的潜意识里,一度有这样一种想法——东西越大越好,所谓“大块头更有安全感”。然而,事实果真如此吗?遥想手机当年,“大哥大”大行其道,电池越厚、拔出天线越长就越有面子,而现在的手机却是越做越小,小虽小了,但功能变得更多更强,轻薄小巧俨然已经成为手机的发展潮流。由此看来,手机如此,汽车何尝不也是正走在相同的发展轨迹之上?在全球都在倡导节能减排的大环境下,汽车的轻量化正好为汽车的未来发展指明了方向。
  汽车轻量化——给个理由先
  所谓汽车的轻量化,就是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能多地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗以降低排气污染。当前,出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。
  汽车轻量化的好处多多。研究显示,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100kg,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%。此外,车辆每减重100kg,CO2的排放量可减少约5g/km,因此,汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。在驾驶方面,轻量化以后,汽车的整体加速性将会得到显著提高,操控的灵敏性随之变高,车辆控制的稳定性、噪音、振动等方面也均有改善。
  轻量化的车身设计,还可以使车身结构更加合理,车内空间也将随之增大。在内部空间尺寸基本不变的前提下缩小外形尺寸,还可减少材料消耗,降低车身重量,同时还可减少占路面积和停车面积。然而,我们最关心的莫过于汽车的安全性方面。
  根据牛顿第三定律,作用力=反作用力,两车相碰时无论轻重所受力量相同;而与硬物碰撞时,车身越重,所受的反作用力越大,受到的损坏也越严重。因此,从被动安全性考虑,汽车质量越小,碰撞时的惯性就越小,高刚性轻量化的车身可以抗击更强的碰撞冲击。此外,车身越轻,车身的惯性越小,制动距离也会越短,这无疑为汽车的主动安全性方面带来更多保险。
  汽车轻量化的“三板斧”
  汽车的轻量化并不是意味着偷工减料。作为汽车行业发展趋势的轻量化技术,是以先进的车身设计、高新材料的大量采用和先进的生产制造工艺为前提的。
  轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化,实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。结构合理设计主要包括以下三个方面:一是通过结构优化设计,减小车身骨架及车身钢板的质量,对车身强度和刚度进行校核,确保汽车在满足性能的前提下减轻自重。二是通过结构的小型化促进汽车轻量化,主要通过其主要功能部件在同等使用性能不变的情况下缩小尺寸。三是采取运动结构方式的变化来达到目的,比如采用轿车发动机前置前驱和超轻悬架结构等,使结构更紧凑,或采取发动机后置后驱的方式,达到使整车局部变小,实现轻量化的目标。
  其次是高强度钢板的使用。采用高强度钢板在等强度设计条件下可以减少板厚及重量。钢板厚度分别减小0.05mm、0.1mm和0.15mm时,车身分别减重6%、12%和18%。采用高强度钢板还提高了汽车车体的抗凹陷性、耐久强度和大变形冲击强度等安全性。
  轻量化的最主要手段就是轻质材料的大量应用,如铝、镁、陶瓷、塑料、碳纤维复合材料等。机体是发动机中单件质量最大的零件,一般都超过发动机质量的1/4,甚至接近1/3。与铸铁发动机相比,全铝合金发动机可以轻一半的重量。后来是铝镁合金在汽车上的广泛使用,镁合金的密度为1.8g/cm3,是铝合金的2/3,不足钢的1/4。早在1938年,大众就第一次对甲壳虫[综述图片论坛]轿车的变速器壳体使用镁合金材料,现已广泛应用于车身、发动机、变速器、悬架等部件。丰田的1ZZ-FE发动机,使用塑料进气管、不锈钢制的排气管等各种轻量化零件,被丰田宣布为世界上同排量中最轻的一款,只有96kg。后来,丰田的“1/X”混合动力车车身骨架通过采用重量更轻、刚性更强的CFRP(即碳纤维复合材料),车体重量仅为420kg,这款车曾创造出百公里耗油2.7升的超低燃耗纪录。
  碳纤维材料或将引领汽车“瘦身革命”
  为达到极致轻量化,不少汽车厂家在汽车的制造和改装过程中开始尝试大量应用碳纤维增强复合材料。也许不少人在问,碳纤维何许物也?
  其实,碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,抗拉强度却达到钢的7-9倍,以其制造的汽车可以节约燃油30%。碳纤维最初只应用于军事、航空航天等高科技领域,随着近年来碳纤维行业的逐步发展,才慢慢向汽车以及其他民用领域扩展。
  前面曾经提到的丰田“1/X”混合动力车,由于车身骨架采用碳纤维材料,创造出百公里耗油仅2.7升的超低燃耗记录。此外,三菱EVOX极致轻量化的车身改造,均缘于大量碳纤维套件的使用,如牌照框、导风罩、散热孔罩等构件均采用碳纤维材料。
  在今年的日内瓦车展上,兰博基尼全球首发了Gallardo系列的最新高性能轻量版车型——LP570-4Superleggera。该款车型仍然采用了四驱的形式,主要是通过运用更轻的车身材料来降低整备质量。在车身覆盖件、空气动力套件等部分,包括前后保险杆、引擎盖框架、车外后视镜、扰流尾翼、彻底扰流板以及车门内侧、中控台面板、方向盘、排挡周围等部件均采用碳纤维材质打造,誓将轻量化进行到底。相对于普通版LP560-4来说,LP570-4不仅最大功率还提升了10马力,而且整车质量还减轻了近70kg。
  目前,阻碍碳纤维在汽车领域商品化的关键因素是制造成本。不过,随着碳纤维行业的不断成熟与发展,以及节能减排和汽车轻量化大方向的指引,碳纤维材料或成汽车界“瘦身革命”的领导者。可以预见,碳纤维轻量车身必将掀起一股新的变革潮流,一个新的市场突破点正在形成。

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