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商用车轻量化发展趋势
2021-07-07 来源:铁金刚科技订阅号

轻量化是在确保强度、安全性、可靠性等汽车综合性能指标的前提下,兼顾“质量-性能-价格”三角因素,最大限度地减轻各零部件的重量。通过将商用车自重减轻,达到降低油耗,以此减少有害物排放、节省计重收费支出、提高载质量利用系数、增加运输利润。

自2019年以来,随着国家经济结构的转型和新排放标准的推进,各大整车厂面临较大产品升级的压力,其中商用卡车产品主要升级趋势为轻量化,这对汽车安全、高效运输和节能减排等方面具有较大促进作用。

目前国内卡车运输需求主要是物流输运与工程施工:以基础设施建设为主的重型卡车需求逐步降低;以物流运输为主的商用卡车需求不断提高;与此同时,各地监管部门对“多拉快跑”的持续整治和公路执法力度的提升,商用车轻量化优势逐步凸显。

从客户角度衡量,轻量化已成为大势所趋,客户如今对于货运效率的要求不断提高,对合规轻量化商用车的需求也越来越大。轻量化使商用车合规装载更多货物成为可能,在保障道路交通安全的同时,既能大幅提升燃油经济性,又可提升物流业运输效率,而从业者对轻量化的追求也逐渐从盲目转为理性。因此,整车厂需要在满足原有市场需求基础上,研发新需求的轻量型商用车。

一、商用卡车轻量化优势和好处

1.减少尾气排放

商用车研发使用先进的制造技术和新材料实现轻量化,在不降低承载能力的条件下减少尾气排放,并有效降低柴油机工作过程中排放的碳氧化物、氮氧化物以及各种颗粒物等有害气体。国家政策要求自2021年7月1日起,生产、进口、销售和注册登记的新生产柴油车应符合国家第六阶段排放标准要求。

2.提高燃油效率

商用卡车轻量化对节能减排具有重要意义。行业统计数据显示车身减重100公斤,每公里排放可减少8-12克二氧化碳,相当于提升了8-10%的燃油效率。铁金刚集团研究院在行业访谈亦获得“整车减重10%,可降低油耗6%~8%,节省电能6%~9%”的数据。另据了解,商用车行驶100公里的排放量约为乘用车的3~4倍。汽车重量每减少10%,可降低排放5%~6%。对于商用车而言,车辆每减重1000kg,按年行驶10万公里计算,用户可获益3.5万~7万元。因此,商用车实现轻量化也是客户追求经济利益的需要。

一般整车厂多采用降低风阻阻力和提高动力系统效率来实现轻量化。由于发动机动力输出降低,从而延长在经济转速工作时间,让燃烧效率更加充分,继而符合排放要求。

要实现商用车轻量化,材料、工艺和结构三个方面缺一不可,关键在于如何解决轻量化之后的耐久性问题。清楚了解各种材料的使用性能,针对不同工况下使用不同强度的材料,有的放矢地进行轻量化设计,轻量化并不是越轻越好。例如快递物流车通常是标载的,所载货物体积大、重量轻且较为单一,以高速公路为主的路况较好,这种细分市场车型就比较适合轻量化设计。

相反,重型渣土车型常行驶在非标准道路,路况较差,扭转载荷振动载荷较多,不仅不适合轻量化,还要在局部采取加厚设计;

还有一些车型常拉钢卷或较重的物资,这种车辆的载荷比较集中,也不适合轻量化。轻量化的车型最忌讳集中载荷,即重量集中在一个点,在坎坷路面中产生的载荷甚至可以达到自身重量的3~5倍,剧烈冲击下很容易造成车身断裂。

3.降低安全隐患

长期以来,“多拉超载”等超载现象在国内道路普遍存在,长期重载、超载会严重影响车辆安全性,降低正常制动性能,增加制动距离,导致交通事故率上升。2016年以来,各地监管部门密集开展超限超载治理工作,将原有6轴以上卡车的55吨承载限额降低到49吨,同年交通安全事故发生有所减少,从一定程度上降低了安全隐患。

二、轻量化商用车特点

卡车的轻量化是一个系统工程,它涉及整车、发动机、悬架等各个领域,甚至包括新材料以及新技术的应用。

1.空间利用最优化

在满足整车设计的基础上,商用卡车的承载空间要尽可能的加大,从而提高车型的市场竞争力。在承载空间方面,商用卡车主要用途为货物运输,只要外观符合相关规范,其所能承载的空间越大,则使用性能越强。

在结构空间方面,商用卡车需要考虑轻量化的空间大致包括如下:车架内部发动机、安装水箱等空间,车架后部悬架、轮胎与驱动桥处的匹配,前轴中心线对转向轮的转向空间保证。

在布置空间方面,车架设计应满足商用卡车的各种上装需要,上装主要利用副车架与车架相连,并有更多的预留连接空间,上半部分的结构空间同样也需要考虑,上接连接件主要采用骑马螺栓紧固,占用的车架空间更多,通过接板连接,仅仅占用车架外部空间,对车架的不利影响相对较少,是未来商用卡车空间轻量化重要趋势。

2.可靠性显著提高

商用卡车轻量化最重要的在于整车可靠性,所以对于各个系统的可靠性要求极高,在整车寿命周期内,确保内部零件不发生损伤与破坏,零件与整车伴随一生。如果零部件损伤或破坏,必将会导致卡车功能缺失,并对驾驶员与成员的安全造成威胁。

与此同时,目前采用的轻量化新材料、制造工艺以及结构优化设计等方面,最高可为商用卡车“减重”70%,无论是传统燃油商用卡车还是新能源汽车领域,轻量化所带来的燃油经济性改善予以及提高续航,均是用户购买商用卡车的第一个重要因素。

总而言之,商用车轻量化,主要从设计方面、制造工艺方面以及新材料应用方面展开进一步的扩展与完善,从而实现轻量化技术的集成。商用卡车作为汽车的一个种类,与人们日常生活息息相关,实现其轻量化,必将有利于构建低碳环保生活。

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