6.轻量化:铝、镁合金应用比例提高
汽车轻量化对燃油效率提升的贡献明显。据工信部的油耗公告,按照不同车辆综合工况的油耗水平拟合结果为:汽车重量每降低100千克,可节约百公里油耗约0.28升。在实际使用中,相关研究显示:若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%,减少二氧化碳排放约50克/公里;汽车整备质量每减少100千克,百公里油耗可降低0.3-0.6升。
针对车身、动力系统及底盘系统的替代材料使用是目前最主要的轻量化手段。车身、动力及传动系统、底盘和悬挂系统是汽车整备质量上的三个最主要组成部分,分别约占整车质量的1/4左右。在保证功能和安全性的基础上,用密度更小的材料代替原有材料,是目前最有效的轻量化手段。例如,在汽车车身和底盘结构上,汽车厂商大量应用高强度钢等材料,在提高车身和底盘强度的同时降低了车身质量;发动机的制造利用轻质合金如镁、铝合金代替铸铁,减轻了发动机质量,同时获得了更好的发动机性能;绝大部分车型都开始将各种轻质材料引入汽车内外饰,既提升了汽车档次,又减少了内饰耗材和重量。
汽车车身:高强度钢板是当前主流,碳纤维材料在F1及超级跑车中已有应用。轿车车身占轿车自重的30%,高强度钢板厚度分别减少0.05、0.1和0.15mm时,车身减重分别为6%、12%和18%。而从成本方面考虑,一般的高强度钢板单件均价相比普通钢板件高10%-25%,而零件厚度可以比普通钢板减薄10%-20%,因此在汽车上使用高强度钢板成本基本不变。碳纤维车身质量轻、强度高,技术优势明显,但由于成本较高,目前仍主要应用于赛车和跑车上,例如瑞典超级跑车柯尼塞格(KoenigseggCCXR)采用了轻量化的全碳纤维车身钢制副车架,全车净重仅1180公斤。宝马将碳纤维作为公司轻量化的主要技术研发方向,目前已推出的宝马i3和i8采用了大量碳纤维材料,预计在未来1-2年内将实现纯碳纤维轮毂、方向盘等部件的量产,并逐渐应用到更多车型上。