根据国务院颁发的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》,到2020年,我国当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里,节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。这一规划催促汽车生产商,抓紧时间,想方设法降低能耗。由此,汽车业界刮起了一股“减重”风,即轻量化。
若轿车质量减轻10%,则燃油效率可提高6%到8%,可节约油耗7%~8%,降低排放4%;载货车质量降低1000kg,油耗可降低4%。在全球节能减排大氛围下,减重作为汽车节能减排的一剂良方已成为汽车界人士的共识。
据了解,过去五年,消费结构升级导致车型大型化趋势凸显,平均车重不减反增加了100公斤。不仅如此,2012年的统计数据显示,我国乘用车的平均重量为1295公斤,略高于日本,低于欧盟,但百公里油耗为7.4升,远高于日本的5.0升/百公里和欧盟的5.3升/百公里。这些对于日益紧迫的节能减排政策尤其是一再提及的油耗限制标准来说,无疑添了一块“堵心石”。
在节能减排方面,欧盟曾推出环保法规要求2012年CO2每公里排放量的目标是130g,超出的车型每辆车罚款20欧元。若在2015年还未达标,则超出的车型每辆车罚款95欧元。
而根据国务院2012年公布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,为达2020年的节能减排目标,早在2014年10月中旬,工信部等五部委就下发了《关于加强乘用车企业平均燃料消耗量管理的通知》,对不达标企业将采取公开通报、限制新产品《车辆生产企业及产品公告》申报、限制扩大生产能力投资以及加强海关通关审核、进口检验、生产一致性核查等管理措施。
据工信部2016年7月公示的《2015年度乘用车企业平均燃料消耗量情况》,我国116家乘用车企业共生产/进口2111.36万辆乘用车,行业平均燃料消耗量实际值7.97L/100km。其中,国产车平均燃料消耗量实际值为7.66L/100km,进口车经销商进口乘用车95.5万辆,平均燃料消耗量目标值为8.89L/100km,实际值为8.99L/100km。共有31家车企2015年平均油耗未达标。要在短期内达标,对每个车企来说都是一个挑战,又是不得不跨越的一道红线,“轻量化”作为效果最快也最直接的一种战术,将面临着进一步的升级和挑战。
根据中国汽车工业协会的一份报告指出,在过去20余年里,国外汽车重量下降了20%~26%,在未来10年内,轿车自身重量还会下降20%。目前全球中型汽车平均质量约为1200公斤-1400公斤,汽车制造发达国家已确定目标在2015年将中型轿车整车质量将到1000公斤以下。
减量化是一种颠覆传统设计理念的革命性设计手段,并不是单纯的以减轻车身品质作为最终目标,它要从结构方面考虑,本着功能集中的设计原则,尽最大可能地减少零部件的数量,减小零部件体积和外部尺寸,使结构更加紧凑;从而达到在符合各种法规和标准的前提下,在不影响整体性能的情况下,达到节能、环保、回圈经济的目的。在海外,最新型的电动汽车特斯拉ModelS和福特F-150,为了减重,采用了全铝车身。其铝合金使用量已占全车总重量的25%。
与此同时,BMW i系列车型还采用了碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和铝合金,大幅减轻车重。一般的发动机车型的重量在1400公斤左右,而i3因配备马达和电池增加了200公斤。宝马通过在车厢采用CFRP,在底盘部分采用铝合金结构件,将车重减轻了340公斤,使发动机降至1260公斤。
目前,新材料如铝合金、镁合金、增强塑料、玻璃纤维、碳纤维复合材料不断革新和升级,被车企广泛用于瘦身计划中。其中,作为备受汽车厂商青睐的减重材料,铝的密度仅为钢铁的1/3,使用成本远低于钛合金、碳纤维等材料。车体、底盘这两项占据了整个汽车重量的60%以上。因此只要车体和底盘方面使用更加轻质的材料的话,对整车重量的降低立竿见影。有关专家介绍,理论上,铝制汽车可以比钢制汽车减轻重量达30%~40%,其中铝质发动机可减重30%,铝散热器比铜的轻20%~40%,全铝车身比钢材减重40%以上,汽车铝轮毂可减重30%。铝合金材料是汽车轻量化的理想材料之一。
与此同时,相对于铝镁合金,工程塑料重量更轻,比碳纤维的成本也更低;近年随着其硬度、强度、拉伸性能的不断提高,安全性得到进一步保证,成为车企在汽车减重方面关注的焦点。据了解,目前德国、美国、日本等国的汽车塑料用量已达到10%~15%,有的甚至达到了20%以上。从现代汽车使用的材料来看,无论是外装饰件、内装饰件,还是功能与结构件,到处都可以看到塑料制作的影子。且随着工程塑料硬度、强度、拉伸性能的不断提高,塑料车窗、车门、骨架乃至全塑汽车已逐步出现,汽车塑化进程正在加快。随着技术的进步,塑料并正在冲破人们固有观念“太单薄”而承担更多的安全责任。汽车塑化不是轻量化的全部,却是关键的一步,轻量化不是节能减排的唯一途径,却是目前最重要最快捷的方式。