文档介绍：汽车轻量化
汽车轻量化英文名称:Lightweight of Automobile
定义:汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
主要指导思想:在确保稳定提升性能的基础上,节能化设计各总成零部件,持续优化车型谱。
汽车轻量化
汽车轻量化不能以简单的减重多少来衡量,必须与所设计车身的尺寸和功能相关
对于已有的功能可满足要求的汽车,轻量化的设计是降低重量而保持原功能不变,其轻量化的效果是直接的减重;
现有功能尚不能全部满足要求或需要提升的汽车,轻量化设计是完善功能而保持质量不变;
既要提高改进性能,同时也使汽车减重。
汽车轻量化设计实际上是功能改进,质量降低,结构优化和合理价格的结合。
汽车轻量化对汽车技术的不断发展起到了重要作用:
(1)降低油耗:
汽车行驶方程式为:
F =G·f+G·sinα+δ·m·a +Cd·A·v² /
其中:F 为行驶阻力;G 为车重;f 为滚动阻力系数;α为道路坡度;δ为汽车旋转质量换算系数;m为汽车质量;Cd 为风阻系数;A 为迎风面积;v 为车速。
等速百公里燃油消耗量:
其中,C为常数;F为行驶阻力,F=Ft+Fw
降低油耗
汽车行驶阻力越大,耗油越多。汽车行驶阻力包括滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力和空气阻力等四项,从上式可以看出,其中前三项均与车重成正比。经验数据显示,空气阻力约占行驶阻力的25%。目前,减少这部分阻力的措施通常有:流线型车身、全粘接挡风玻璃、隐蔽式雨刮器、下地板全封装等。 ,但这已到瓶颈,其进一步减小的可能性只能寄希望于更为流畅低矮的车身。只是这样不仅需要巨大的技术与资金的投入,且不适用于要求空间宽敞的日常用车,因而应该将目光转移到其它的阻力因素上。而剩下的75%,即滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力,从公式可以看出,均与车重成正比。因此,减轻汽车质量,就成为减轻阻力从而节约燃油的重要措施。
降低油耗
结果表明,轻量化对汽车节能减排具有重要意义
汽车自身质量对燃油消耗的影响
各类车型的燃油效率与车身自重的关系
除空气动力学阻力之外,车子运动的各类阻力都和车子质量呈线性关系
诸多乘用车,车重减少 100 kg,
每升油多行驶 1 km
实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提6%—8%,汽车整备质量每减少100公斤,—;汽车重量降低1%,%。当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
降低油耗
车重与燃油利用率的关系
油耗与CO2排放关系
降低油耗是实现节能减排的有效手段
研究表明,约 75 %的油耗与整车质量有关,降低汽车质量就可有效降低油耗以及排放。目前,大量研究表明,汽车质量每下降 10%,油耗下降 8 % ,排放下降 4 %。美国在欧洲全顺车的实验表明,在满足欧Ⅳ标准条件下,每百公里油耗 Y与自重 X满足以下关系
Y = 0 . 003X + 3 . 3434 (1)
对商用车的研究表明, 汽车质量每减少1 000 kg,油耗可降低6 %~7 %。油耗的下降,意味着 CO2 ,氮氧化物(NOx)等有害气体排放量的下降。据报道,在美国汽车质量如果减少 25 % ,燃油消耗按减少13 %计,一年可节省 2 . 7亿桶石油, 每消耗 1 L燃油,将产生 CO22~2 . 5 kg。
因此燃油消耗的降低,就意味着温室气体和其他有害气体排放的下降。
( 2)改善性能
( 2)改善性能:汽车轻量化,有利于改善汽车的行驶、转向、加速、制动等运动性能和排气性能等多方面的性能。其中,发动机的轻量化还可改善前轮荷重分担率,进而改善汽车的操纵稳定性,还可为降低噪声、振动、实现大功率化创造条件。同时还有利于减轻部件振动和降低噪声,提高舒适性能,对于某些承载件,其承载的重量减轻,有利于降低元件疲劳,提高耐久性。例如一辆重量1543 kg的汽车,若车重减轻25% ,可使该车加速到60 km/h的时间从原来的10 秒减少到8 秒。
改善动力性
汽车行驶方程式为:
Ft =Ff+Fi+Fw+Fj
其中:Ft 为行驶阻力;Ff滚动阻力;Fj为加速阻力;Fi为坡道阻力;Fw为空气阻力。
Ft —Fw/G=Ψ+δdu/gdt
令Ft —Fw/G=D,D为汽车的动力因数,表示扣去空气阻力后单位车重得到的驱动力。动力因数越大,汽车的动力性越好。因此降低了汽车质量,相应动力因数增大,汽车的动力性增强。