商用车轻量化势在必行

商用车轻量化势在必行

在中国，汽车轻量化一直很少有人关注，长期以来仿佛轻量化主要是轿车的事情，与商用车关系不大。但是最近有两个因素开始加速轻量化进程，一个是新能源汽车，一个是记重收费方式。

一般来讲，电动客车的电池组重量达2吨，甚至更高。2吨重量，相当于40人的体重。一辆10米的客车，重量在7吨，载客50人左右，总重10吨左右。如果配备2吨的动力电池，自重增加到9吨，载客能力减少到20人左右。在交通高峰期，公交车总是要超载的，所以还要有一定的能力储备。

解决这个问题的办法就是轻量化。北京科技大学教授余达太说，“如果无法做到车身轻量化，又要保证载客量的话，目前纯电动客车的续驶里程很难超过200公里。”

最近报道国内电动客车轻量化取得了成效，山东沂星的纯电动客车由于采用轻量化技术，单层客车比同类型产品轻3吨以上，双层客车则轻5吨以上，载客人数可以达到40-80人，还可以超载，以满足作为公共汽车的需要，与传统客车的载客数量接近。

由于国内多数收费站实行“计重收费”，很多用户开始关注重卡的自重，这也是很奇怪的一个轻量化推动力。从2008年起，我国重卡行业掀起了一股“轻量化”的热潮，自动变速器、铝合金壳体变速器、少片簧悬架、橡胶悬架、空气悬架、复合材料、高强度钢板车架等技术得到迅猛的发展。

汽车轻量化可显著提高燃油经济性，减小汽车自身质量､提高燃油效率是今后汽车技术发展的主要方向之一｡有研究显示，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%至8%；滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%；车桥、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。汽车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上，汽车自身的轻量化对油耗有重大影响。

汽车减轻自身质量应满足三个基本条件：不能影响构件的强度和刚度；不能使成本负担过重；修复成本不能太高。设计人员在应用轻量化材料时，除了进行强度和刚度等的技术计算外，还要进行价值工程分析，例如，一种厢式车需应用铝合金来取代钢制车厢，需获得多种资料(有关钢材与铝合金型材的售价、两者造价、燃油费、运价、预期运程、预期空载与满载比、预期使用寿命等)作为价值工程分析的基础。另一种观点认为应该考虑轻量化之后总的节油经济效益，从整个汽车的生命周期看，油耗费用是汽车生命周期总费用的主体，占汽车生命周期费用的71%，而其他费用如产品回收处理费､汽车原材料加工费､汽车原材料运输费､汽车生产制造费分别只占1%､16%､3%､9%｡也就是说由于轻量化使制造成本有所上升，但是由于带来油耗的降低和综合经济效益的提高，轻量化还是可以带来较好的使用经济型和社会经济效益。

商用车轻量化有适用轻量化材料和采用轻量化设计两大途径。

在材料方面，当前材料的组合仍以高强度钢材､铝､镁和塑料为主｡比如东风商用车的发动机、变速器大量采用铝合金，并在一些零部件上尝试使用镁合金。地板、车架纵梁等采用高强度钢板进行生产，部分管路、工具箱等部件使用塑料、橡胶等材料。新型轻量化材料的开发与应用，逐渐成为汽车材料的研究热点，铝合金车体由于在轻量化、密封性、抗腐蚀性、美观性等方面优于钢结构车体，是轻量化比较好的选择。有报道，商用车的车厢（驾驶室）、车架（含纵梁）、发动机、变速器、保险杠、油箱、车轮、传动轴、挡板、牵引座、举升油缸等等，都可以使用铝合金材料。一辆拖挂40吨的重卡和半挂车运输系统，一共有22个车轮，加上前后备胎共有24个，如果换成锻造铝合金车轮，重量可减轻近600kg。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车

体的抗凹陷性、耐久强度和大变形冲击强度等安全性。2007年，德国曼将玻璃钢复合材料——片状模塑料(SMC)应用到TG系列重卡驾驶室。而曼、雷诺、沃尔沃、奔驰、依维柯、达夫等欧洲重型卡车制造商的驾驶室材料中，都大量选用了SMC。这些新材料因具有优良的力学性能(高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损等)和化学性能(耐热冲击、耐氧化、蠕变等)，使整车的安全和可靠性能进一步提高。

汽车轻量化不仅仅是使用轻量材料，还要有好的结构设计，保证车身的安全性。全承载式车身与半承载式车身相比，车身上能做到轻量化，由于全承载式车身可以建立其准确的有限元模型，通过有限元分析，优化组合成尽可能等强度的空间结构梁系，能够以比较准确的计算分析为指导，充分发挥材料的潜力，达到质量最轻而强度足够的优化目标。据安凯的资料介绍，12米全承载客车的总重量可比普通10米客车轻0.7吨的。采用模块化设计，包括对悬架、发动机、车桥等零部件进行模块化设计，通过减少冗余的零部件实现整车轻量化。DAFFTG采用选浮桥和17.5英寸的小尺寸轮胎，就能减少450KG的自重。这样的悬浮桥设计在满载的时候可以放下起到承载的作用，减少对路面的负担。轻载的时候将中间轴提升，可有效减少油耗。将悬架从多片簧改为少片簧，将鼓式制动器变为盘式制动器，采用膨胀式桥盒的单级减速桥，在一些车辆上选装空气悬架也是轻量化的有效途径。

材料的回收也是一个新的课题｡复合材料与内饰材料等的回收､再生利用性问题，将成为汽车行业急待解决的大难题，如欧盟的废旧车辆回收指令要求在2015内回收或重新利用他们自己产品的汽车材料必须达到90％，铝合金材料的车身使用寿命可达25年，铝的回收再利用也是比较方便的。