1.前言

近年來，汽車需求量的不斷增長使得能源緊張和環境污染的問題日益突出，世界主要汽車生產國紛紛加快部署，將發展新能源汽車作為國家戰略，大力發展和推廣應用汽車節能技術。我國國務院于2012年6月印發了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012～2020年）》（國發[2012]22號）以促使緩解燃油供求矛盾、減少尾氣排放，改善大氣環境。其中明確了“以純電驅動為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向，當前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化，推廣普及非插電式混合動力汽車、節能內燃機汽車，提升我國汽車產業整體技術水平”的技術路線，以達到技術水平大幅提高，新能源汽車、動力電池及關鍵零部件技術整體上達到國際先進水平，掌握混合動力、先進內燃機、高效變速器、汽車電子和輕量化材料等汽車節能關鍵核心技術，形成一批具有較強競爭力的節能與新能源汽車企業的目的。^【1】

2.汽車輕量化的意義及要求

     據統計，2011年世界汽車產量達80，271，475輛，其中中國汽車產量達18,418,876輛，按每輛車平均排放200g/km，每年行駛3萬公里，2011年世界汽車共排放4.8億噸CO2 。據預測，至2016年世界汽車年產量將增加到1億1千5百萬臺，而增加部分的一半將來自中國^【2】。中國汽車的節能減排水平將對世界汽車排放總量產生重大影響。

有研究表明，汽車自重每減少10% ，燃油經濟性改善 6-8%，排放量將降低5-6%，而燃油消耗每降低1L，CO2 排放量將降低2.45k^【3】。由此可見汽車輕量化是實現節能減排的重要手段。

汽車的輕量化是指在保證汽車整車質量和性能不受影響的前提下，最大限度地減輕各零部件的質量，在降低燃油消耗、減少排放污染的同時，滿足高輸出功率、低噪聲、低振動、良好的操縱性，以及高可靠性等綜合指標。^【4】

3.輕量化的現狀

我國自主品牌轎車自重較國外同類產品重約8%-10% ，而在重量相當的情況下，自主品牌轎車安全性較國外同類差2~3 個等級。而商用車與進口汽車在輕量化方面差距更大：商用車自重較國外同類產品高約 10%~15%。據發改委汽車中長期對策研究中心的數據測算，我國平均單車年消耗石油2.5t，而美國為 1.6t，日本為 1.0t，歐洲為 1.1t。

鑒于國內汽車輕量化技術與世界水平的較大差距，主要汽車生產國輕量化與改善燃油效率值的策略以及汽車輕量化的發展趨勢，中國汽車工程學會、中國第一汽車集團公司等單位于2007年12月成立汽車輕量化技術創新戰略聯盟，以期望達到車型輕量化、同時提高安全性能的目的。

汽車輕量化主要從三個方面來實現：1使用高性能輕質的新型材料，2采用現代先進的制造技術，3優化車身結構和零部件結構。

第一種方法使用多種輕質材料用于汽車制造工業，其中高強度鋼的使用起到了顯著效果，鎂鋁合金正逐步應用，同時塑料材料復合材料的應用也正在進行中。第二種方法先進制造工藝的應用則包括熱壓成型技術、激光拼焊板技術、RTM樹脂傳遞模塑成型工藝等。第三種方法主要利用有限元法和優化設計進行結構分析和結構優化，以減輕車身結構和零部件結構質量。當然，以上三種輕量化措施并不是相互獨立相互分離的，其實它們相互交織相互滲透，只有當所有輕量化措施有機結合才能獲得最優效果。

作為汽車輕量化關鍵實施方法之一材料，寶鋼、太鋼已分別試生產出強塑積為20、30 GPa%的第三代高強度鋼，目前國外在先進高強度鋼和超高強度鋼的工藝性能對產品性能的影響方面做了深入研究；在變形鋁合金方面，國外著重研究預退火鋁板的可成形性分析預測和高強度鋁活塞材料的應用問題；在鑄造鋁合金方面，國外半固態鋁合金已獲得應用，新型變質過共晶鋁硅合金也已用于制造轎車發動機無缸套過共晶鋁硅合金氣缸體上；長玻纖增強PP釜內合金的進氣歧管也已開發成功，其他擴大應用工作也在展開，值得注意的是，碳纖維增強塑料在汽車上的應用已經開始.2010年歐洲車身會議上豐田公司介紹的Lexus跑車的CFRP客艙，其碳纖維增加塑料的用量占到白車身質量的65%）。

特殊組織相變控制的鑄造技術已成功用于試制美國軍用20、25英寸的車輪，并通過美方檢驗；碳纖維增強塑料加工方法的適應性，日本開發了可快速且低成本制造CFRP的技術，RTM（樹脂傳遞模塑）成型工藝，RTM工藝可使高強度高剛性的熱塑性CFRP快速成型。

2008年，梅賽德斯C級轎車四缸柴油發動機采用塑料油底殼（PA66 GF35），相比原始的鋁合金油底殼，塑料油底殼有效的減重1.1㎏（減重60%），并且由于塑料模具的較低價格，以及無金屬的后續加工，有效的使成本降低30%-40%。

2011年法蘭克福車展上戴姆勒與巴斯夫共同展出概念車“SmartForvision”，此車采用全塑料輪轂，此種輪轂單件重6㎏，相較傳統輪轂能有效減重3㎏，而車輪屬于非簧上旋轉質量，其減重效果可達18㎏。

4.我國汽車輕量化主要問題

    我國汽車輕量化技術在理論技術以及實際應用方面均存在較大差異，輕量化技術的發展也面臨各種問題：首先，輕量化給供應商、主機廠的利益驅動不足，大部分變更除了CAE分析還需要大量的實驗來驗證其可靠性，而部分主機廠又不能提供有效的指導，同時輕量化不僅前期投入較大而且過程比較漫長，見效慢，使得部分廠家不愿意投入大量資金做前期研究，抱著有成熟應用跟風即可的心態；其次，輕量化技術需要運用多學科交叉融合所形成的綜合性、系統性知識體系，它涉及眾多學科的研究領域，而目前國內各研發機構往往只注重于單個技術的研發，很少開展各技術間的交叉、融合。

5.結束語

    作為有效的節能減排手段，汽車輕量化技術已經成為汽車工業發展的重要研究課題之一，輕質材料、優化設計和新制造技術等幾方面，都有巨大的潛力有待發掘。