节能型汽车的研发与技术难点

加 强 ， 发 动 机 、 后 把 前
定义 敏度和优化分析过程 悬 架 、 动 系 统 等 直 接 传 运行
检 查 分析 结 果 接 受 优 化 设 计
国 内 汽 车 制 造 中 使 用 到 的 铝 合
金包 括 ： 基 复合 材 料 、 造 铝 合金 、 铝 铸
装 配在 车 身上 。
在 节 能 型 汽 车 研 发 中 ， 过 计 算 通
机 有限 元分 析 创建 生 产 制造 模 型 ， 能
化 ” 题 ， 是 促 进 汽 车 节 能 环 保 的 问 这 科 学方 法 。解 决轻 量 化技 术难 点时 ，
需要选 定 正确 的技 术 途径 ， 制 合理 编
为 汽 车 结 构 改 造 设 计 提 供 较 大 的 帮
的生产 工 艺流 程 ， 将 整套 方 案 实施 再
到汽车 制造 加工 中。 据笔 者 的生产 根
加 工 经 验 ， 生 产 制 造 汽 车 时 需 控 制 在 有 关 汽 车 研 发 的如 下 几 个 重 点 ：
１尺 寸 方 面 ．
了节能 型汽 车 的工 艺流 程 。
终 目标 。 从 现 代 节 能 技 术 理 论 看 ， 节 能汽车 的核 心 在于 “ 能耗 、 污 染 、 低 低
小 排 量 、 能 源 、 动 力 ” 这 些 都 是 新 新 ， 汽 车 研 发 工 作 需 要 解 决 的 问 题 。当 节
汽车 节能减 排 并非 解决 问题 的根 本 。 “ 能 型 汽 车 ” 的 研 发 有 助 于 缓 解 国 节
究 方 面 或 者 在 实 际 应 用 方 面 与 国 外
均 有 较 大 差 距 。 量 化 技 术 的 发 展 主 轻
要面 临如 下 问题 ：
１技 术 难 点 ． 轻 量 化 技 术作 为 节 能 型 汽 车研
（ Ｃ柱 ）
发 的重点 技术 ， 及 到多个 学科 的理 涉
论 知 识运 用 ， 有 将这 些 不 同的理论 只
镁 合 金 的 减 重 效 果 比 其 他 材 料 要 明
显得 多 ， ： 制件 与 锌 制件 相 比 ， 如 镁 减
生产 工艺 都 关系 着汽 车 轻量 化 程度 。 如 ： 能 型 汽 车 车 身 的 材 料 广 泛 使 用 节 铝 、 、 料 等 ， 些 材 料 的 生 产 工 艺 镁 塑 这 是 很 多企业 难 以改进 的。
材 料 的 重 量 在 整 个 车 身 重 量 中
占据 了主 要 部 分 ，通 常 达 到 ８ ％ ， ０ 因
采 用 承 载 式 车 身 可 显 著 降低 车 身 重 量 ， 如 图 １所 示 ， 达 轿 车 捷 采 用 承 载 式 车 身 结 构
此 ， 发 新 型 的 轻 量 化 材 料 是 降 低 汽 研 车 重 量 的 根 本 措 施 ， 车 企 业 要 结 合 汽
这 种 结 构 的 最 大 特 点 是 车 身 没 有 明 显
变 形 铝 合 金 等 ， 些 都 是 未 来 轻 量 化 这
材 料 研发 技 术 的主要 对 象 。如 ： 造 铸
图 ２ 汽 车 有 限元 分 析 流 程
能 、 质 量 的 汽 车 材 料 才 能 减 小 汽 车 低 的 整 体 质 量 。 是 国 内 汽 车 制 造 企 业 但 为 了降低 成本 ， 旧以 传统 的钢 铁材 依
料 为 主 ， 于 一 些 低 质 量 的合 金 材 料 对
的骨 架 ， 由外 部 覆 盖 是 件 和 内部 板件 焊 合 而成 的空 间结构 ， 车 身 就 作 为 发 动 机 和 底 盘 各 总 成 的
安 装基 体 ， 有 车架 的作 用并承 受全 兼 部 载 荷 ， 结 构 设计 十 分符 合 汽 车轻 其
装 工 艺 之 外 ， 车 上 每 一 个 零 部 件 的 汽
计 算 机 技 术 在 节 能 型 汽 车 研 发 中 的 作 用 十 分 重 要 ， 够 对 汽 车 结 构 能
进 行 优 化 设 计 ， 保 证 汽 车 结 构 性 能 在 的 同 时 达 到 环 保 、 能 效 果 。 有 限 元 节
节能 型汽 车 研发 工作 的需要 ， 主研 自 发 或对 外 引 进轻 质 、 性 能 、 成 形 、 高 易
● 定义 一 个分 析 过 程
：錾
之 后 ， 原 来 的 刚 性 车 将 架 去 除 ，但 对 车 头 、 侧 围 、 尾 、 板 等 零 部 车 底
件 的 结 构 性 能 给 予 了
内汽车使 用难 题。
１减轻 重量 ．
东
能 型 汽 车 在 全 国 范 围 推 广 之 后 ， 型 新
汽 车 燃 料 将 普 遍 运 用 ，如 醇 醚 燃 料 、
“ 车 轻 量化 ” 节 能 型 汽 车 的 重 汽 是 点 技 术 ，轻 量 化 目标 是 在 满 足 汽 车 使 用 性 能 要 求 的 前 提 下 ，尽 可 能 降 低 汽
实 现 汽 车 的 轻 量 化 中 最 关 键 的
图 １ 捷 达 轿 车 的 承 载 式 结构
一
点 是 汽 车 材 料 的 更 新 ，使 用高 性
建造 部件 设定 材 料 加 约束 和 外 载 定义 力学 参 量 设定 工 艺参 数
来 的材 料消 耗 问题 。
２ ．车 身化材 料 ， 也 这 是 解 决汽 车 轻量 化技 术 难点 的 关键 。
目前 ， 量 化 材 料 研 发 技 术 主 要 针 对 轻
：囊袭 慧茎
・ 修 改 设 计变 量
铝 合金 、 合金 、 合金 三方 面进 行 。 镁 钛 １铝 合 金 ．
界 各 国 经 济 发 展 的 主 要 障 碍 ， 汽 车 而
作 为 日常 交 通 的 重 要 工 具 ， 能 源 消 其 耗 量 逐 渐 上 升 已 经 成 为 导 致 能 源 危
根 据实 验数 据显 示 ， 当汽 车 整 体 “ 车 轻 量 化 ” 研 发 节 能 型 汽 汽 是 车 的 重 要 技 术 ， 核 心 思 想 是 在 满 足 其 汽 车 正 常 使 用 要 求 的 条 件 下 ， 汽 车 对
重 超 过 ６ ％ ；镁 制 件 与 钢 制 件 相 比 ， ０ 减 重 超 过 ４ ％ ：镁 制 件 与 铝 制 件 相 ０
比 ， 重超 过 ３％。 减 ０
３ 钛合 金 ．
分 析 、 部 加 强 设 计 等 都 是 计 算 机 的 局
设 计 方 法 ， ： 限 元 分 析 中 ， 用 如 有 采 ＭＳ Ｐ ｔ ｎＮａ ｔａ 有 限 元 软 件 ， Ｃ．ａｒ ／ ｓｒｎ ａ 对
２降 低 污 染 ．
汽车 动 力 、 低 燃 料 消耗 、 小 排 气 降 减
污 染 。但在 研 发节 能型 汽车 阶段 ， 应
、
节能型 汽 车研发 推广 的优 势
节 能 型 汽 车 的 研 发 运 用 ， 了 在 除 经 济 效 益 、 汽 车 重 量 上 实 现 改 进 之
当 前 ， 中 国 市 场 而 言 ， 年 汽 就 每
重 量 降 低 １ ０ ４ ０ ｇ等 不 同 幅 度 之 ０ ～０ ｒ ａ 后 ，汽 车 在 驾 驶 期 间 的 燃 油 效 率 、 百 公 里 耗 油 量 、 产 成 本 等 都 出 现 不 同 生
机 的 一 大 驱 动 因 素 。节 能 汽 车 的研 发 使 用 在 很 大 程 度 上 缓 解 了 汽 车 的 能
助 ， 在 计 算 机 上 实 现 自动 化 模 式 调 并 试 ， 证 汽 车 节 能构 造 的性 能 ， 化 保 优
制 造 的 发 动 机 连 杆 ，在 强 度 上 与 ４ ５
钢 调 质 相 当 ， 汽 车 重 量 可 减 小 ３ ％ 但 ５ 左 右 ， 悬 架 弹 簧 、 门 弹 簧 、 门 的 在 气 气 制造 中也很 适合 。
车 的 销 售 数 量 涨 幅 高 达 ２ ％以 上 。 ０ 另
一
外 ， 主 要 目的 是 降 低 汽 车 污 染 。 实 最
现 “ 能 减排 ” 是 节 能 型 汽 车 的最 节 才
方 面 ， 界 各 国 开 始 面 临 着 严 重 的 世
屠 晓
能源 消耗 问题 ， 过 提 高油价 来 促进 通
１％－ ２ ９ ２ ％
０９ ．Ｌ ．～１ ６
１１ ２３ ．～ ＿Ｌ
４７ ０ ７元
４ ５ 元 ９３
危 机 ， 车 “ 量 化 ” 术 得 到 了 全 面 汽 轻 技
推 广 。但 受到科 学 技术 水 平 的限制 ，
注 ： ＋” 上升 。 “ 为 “一” 减 少 为
我 国汽 车 轻 量 化 技 术 无 论 在理 论 研
源 压 力 ，－自 然 界 不 可 再 生 资 源 进 行 ￣－ ， ｊ 了优 化 配 置 ， 现 了 经 济 发 展 和 环 境 实
表 １ 某 款汽 车轻 量 化 研 发 的 结 果
重 量 降低 幅 度 （ ） ｍｇ
１Ｏ ０ ２０ ０
燃油效率（ ） ＋
７ ９ ％～ ％ １ ％一１ ％ ０ ４
量 化 的标 准要 求 。
３结 构 方 面 ．
铝 合 金 ， 用 于 气 缸 盖 、 塞 、 气 歧 适 活 进
管 、 臂 等 ； 形 铝 合 金 ， 用 于 车 身 摇 变 适 面 板 、 身 骨 架 、 轮 、 饰 件 和 悬 架 车 车 装 系统零 件 等 。
２镁 合 金 ． 镁 合 金 在 节 能 型 汽 车 研 发 中可
节能型汽车的 研发与技术难点
针 对 存 在 的技 术 难 点 加 以 处 理 。
一
的质 量进 行严 格控 制 ， 而 实现 改善 从
程 度 变 化 ，不 仅 降 低 汽 车 的 组 合 质 量 ， 也 显 著 降低 汽 车 的 制 造 成 本 ， 为
汽 车 制造行 业创造 更 大的经 济效益 。
运 用较 少 ， 料 生 产 技 术 不 先 进 制 约 材
了轻 量化 的实 现 。 ３工 艺 难 点 ．
用 于离 合 器 壳 体 、 表板 骨 架 、 合 仪 离 器踏板 、 动 踏板 固定支 架 、 椅 等 。 制 座
节 能 型 汽 车 生 产 工 艺 比 普 通 汽 车 制 造 要 复 杂 得 多 ， 了 整 个 汽 车 组 除
百里油耗量 （） 一
０４ ０７ ．～ ．Ｌ ０６ ．Ｌ ．～１１
生产成本 （） 一
２ ９ 元 ２３ ３２ ４ １元
保 护相 协调 的趋 势 。
二 、 车轻量 化技 术 的难点分 析 汽
为 了 缓 解 国 内 汽 车 能 源 使 用 的
３０ ０
４０ ０
１ ％～ ８ ５ １ ％
天然气 、 合 燃料 、 燃料 等 ， 些新 混 氢 这
型燃 料将 逐步取 代 汽油 、 油 。 柴 ３优 化 能 源 ． 自然 能 源 危机 已经 成 为 制约 世
车 的整 车 质 量 ， 由此 可 发 挥 多 个 方 面
的 节 能 作 用 。笔 者 对 某 一 款 汽 车 的轻 量 化 处理 进 行 了详 细分 析 ， 表 １ 见 。
综 合 应 用 ， 能 发 挥 其 效 用 。 但 由 于 才 本 位 主 义 ， 研 究 单 位 为 了 维 护 自身 各 利 益 ， 自的 技 术 研 究 无 法 融 合 到 一 各 起 ， 直 接 阻 碍 了轻 量 化 技 术 研 究 工 这 作 的顺利 开展 。 ２材 料 难 点 ．
三、 车轻 置化 改造 的重 点 方面 汽
节 能 型汽 车 的研 发需 解 决 “ 量 轻
汽 车进 行 强度 计 算和 模 态分 析 等 ， 如
图 ２所 示 。
钛 合 金不 仅 具备 减 重作 用 ， 具 还
备高强 度 、 腐 蚀 、 高 温 的效果 。 抗 耐 但
由 于 这 种 材 料 价 格 昂 贵 ， 用 于 高 档 仅 豪 华 汽 车 的 制 造 ，如 ：， ｌ 钛 合 金 ｃ＋ａ系