隨著中國經(jīng)濟發(fā)展及城市化進程 的加快，低碳生活的逐步樹立和深入人心，節(jié)能減排、綠色環(huán)保政策法規(guī)的逐步建立和實施,資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設步伐的加快，汽車節(jié)能已經(jīng)成為汽車 產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一項關鍵性研究課題，具體表現(xiàn)在國內(nèi)物流整體向“高效率、高科技、高環(huán)保”方向發(fā)展。
汽車輕量化是社會整體水平提 升、運輸效率提升的體現(xiàn)。減輕汽車自身重量是提高汽車燃油經(jīng)濟性、降低汽車CO2排放的有效措施之一。尤其在卡車行業(yè)因為混合動力、電動和燃料電池等新能 源汽車技術的應用困難重重和前景不明，故輕量化成為目前重卡行業(yè)節(jié)能減排最現(xiàn)實而又最有效的技術措施。
實現(xiàn)卡車的輕量化是一個優(yōu)化車輛設計結構系統(tǒng)工程，它涉及整車、發(fā)動機、懸架等各個領域，甚至包括新材料以及新技術的應用。從基礎設計上通過優(yōu)化結構及合理使用新材料、新技術，在不降低承載能力前提下實現(xiàn)的整體輕量化。
汽車車身約占汽車總重量的 30%，空載情況下，約70%的油耗用在車身重量上。汽車重量每降低100公斤，每百公里就可節(jié)油0.6-1.0升。若汽車整車重量降低10%，燃油效率 可提高8%-10%；若滾動阻力減少10%，燃油效率可提高5%；若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10%，燃油效率可提高7%。因此，在中國式計重收 費和“亂收費亂罰款超載治理”情況下，一輛輕量化卡車對于整車的燃油經(jīng)濟性、車輛控制穩(wěn)定性、碰撞安全性都有實際重要性，載貨車卡車輕量化已經(jīng)形成發(fā)展大 趨勢。
然而在此情況下，對有些卡車生 產(chǎn)企業(yè)來說，所謂“輕量化”還是個偷換概念過程，如在技術還達不到要求的情況下，通過減少鋼板厚度、減少配件數(shù)量等等偷工減料，表面看是實現(xiàn)了輕量化，但 卻越過了安全底線，更何談輕量化。與此同時，在亂罰款亂收費治理超載問題得不到解決的情況下，載貨車的輕量化必定要走入誤區(qū)。在市場競爭因素的綜合作用 下，誰能夠在保障質(zhì)量的前提下有效地降低卡車自重，實現(xiàn)輕量化，將是未來各大車企搶奪市場的制高點。
現(xiàn)從各卡卡廠商推出的新產(chǎn)品來 看，復合材料在整車所用材料中的比例逐漸提高，大量使用復合材料是必然的趨勢。在實現(xiàn)輕量化的設計途徑上，一是優(yōu)化車輛結構，二是在優(yōu)化產(chǎn)品結構的基礎上 應用新材料。前者屬于低級階段，后者屬于高級階段。自重成為選車的主要的因素。即使價格稍高，自重輕的卡車也會成為客戶的首選。因為自重輕的卡車不僅拉得 多跑得快還省油，所以更受歡迎。
A、輕型卡車輕量化發(fā)展趨勢
我國輕卡在產(chǎn)品 技術方面發(fā)展的趨勢主要在以下幾個方面：第一，節(jié)能技術，用車經(jīng)濟性是客戶和國家最直接可獲利和可感知的性能；第二，安全性，包括主動安全和被動安全，這 是必過的門檻；第三，低公害，包括排放標準要求的不斷提高，減振降噪等，也是必須過的門檻；第四，功能性，包括容載量，動力性，可靠性、耐久性，駕駛、裝 卸、維修方便性，乘坐舒適性，這些都是競爭的因素；第五，電子控制、車聯(lián)網(wǎng)信息技術的應用；第六輕卡制造技術發(fā)展的主要趨勢為新材料應用、新工藝、新流 程、新裝備、新工具等。
此外，從近三年可以看出：輕卡 的增量結構將會發(fā)生明顯變化，輕卡正向高技術方向發(fā)展，新材料、輕量化、數(shù)字化、網(wǎng)絡智能化、舒適化、功能多元化、乘用車化和人性化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)為 低噪聲、安全可靠、皮實耐用、維修便捷、節(jié)能低排放、多功能以及新能源的使用。從輕卡產(chǎn)品發(fā)展趨勢上看：
a. 在動力系統(tǒng)設計上，已普遍采用增壓中冷裝置與高壓共軌，優(yōu)化改善了燃燒性能，使發(fā)動機的性能與燃料經(jīng)濟性得到很大的提高，這提高了發(fā)動機與整車的匹配性， 使得車輛的動力輸出更為強勁、加速性好，又符合了國家的對柴油機型發(fā)動機的排放標準。動力公司如康明斯、索菲姆、菲亞特、曼恩、納威斯達等發(fā)動機，均采用 電控渦輪增壓高壓共軌發(fā)動機、燃油與燃燒優(yōu)化、智能電控、排放處理、濾清系統(tǒng)五大等核心領先技術。
此外，重型發(fā)動機延伸至中輕 卡，如中國重汽集團杭發(fā)公司首臺MC05發(fā)動機直列四缸、水冷、四沖程、增壓中冷、高壓共軌發(fā)動機。動力系統(tǒng)采用電控渦輪增壓成趨勢，是自主動力最強、重 量最輕、體積最小的發(fā)動機，可滿足國Ⅳ排放標準，同時具備升級到歐Ⅴ、歐Ⅵ排放潛力的發(fā)動機，成為市場競爭的利器。如奇瑞開瑞綠卡搭載全新設計輕質(zhì)量缸 體、缸蓋的美國康明斯ISF2.8發(fā)動機，沒有缸套，最終形成的總成干重僅為214kg，并配上全鋁合金殼體的德國ZF變速箱，不僅重量輕，而且強度非常 高。
b. 駕駛室造型設計上， 輕卡窄體、中體、寬體及雙排、排半、單排駕駛室更趨勢于乘用車化前臉造型更趨向于立體動感凌厲，整體顯得更加大氣厚重。前大燈組更加飽滿犀利，吸納歐美鋼 性線條元素，轉(zhuǎn)角處保持日系車圓潤飽滿基因。緩沖裝置采用乘用車型或分斷式吸能緩沖保險杠。此外，整車可翻轉(zhuǎn)液壓駕駛室懸置、隔音、隔熱減震材料等細節(jié)品 質(zhì)上，都提供了堪比轎車的品質(zhì)呈現(xiàn)。
c. 功能性設計上，集成電子油門、助力轉(zhuǎn)向、離合助力、電動空調(diào)、電動車窗等轎車化舒適配置，靠攏乘用車標準。如液壓減震座椅、定速巡航等多項轎車化配置。 ABS制動防抱死系統(tǒng)，感載比例閥加排氣蝶閥制動為標準配置設計，其優(yōu)化獨立儲氣單元，包括干燥器，四回路保護閥，螺旋冷卻管，多彩色管路等系統(tǒng)。
d. 車身車架設計上，在車型設計上，寬（窄）體駕駛室、長（短）軸矩、長（短）車身、加強型底盤、大動力、高速重載與車聯(lián)網(wǎng)等，已經(jīng)成為輕卡研發(fā)的大趨勢與未 來市場的主流產(chǎn)品。采用高強度的鉚接大梁和抗腐蝕車架等等，這些新設計可以有效增強車輛的輕量化和高速行駛中的穩(wěn)定性與安全性。此外，摒棄傳統(tǒng)的鋼板材 質(zhì)，采用全新設計的竹膠板與鋼制外板相螺接的新式鋼制/膠木結構貨箱，在實現(xiàn)輕量化的同時也確保了承載力。
B、中重型卡車輕量化發(fā)展趨勢
1、采用單層車架大梁相比鋼板彈簧，車架的重量更大，有效減輕車架重量，將會大大的減輕整車的整備質(zhì)量。隨著設計水平、制造工藝的提高，材料性能的提高，單層車架在標準載荷的工況下是完全可以勝任的。
2、采用變截面少片簧結構板簧變截面少片簧是由幾片縱向方向上變截面的板簧組成的，不但可以減輕重量，還可以通過減少板簧間的摩擦而提高駕乘的舒適性、延長使用壽命。另外采用橡膠懸掛或者空氣懸掛也可以減輕懸掛系統(tǒng)的重量。
3、使用復合材料駕駛室是采用 復合材料最多的總成，尤其是外覆蓋件：前面板、包角板、翼子板、保險杠，甚至頂蓋，都使用了大量的復合材料。這樣一方面有效的減輕了整車重量，另外一方面 由于復合材料成形性好，造型結構上較金屬沖壓件可以更復雜、更加美觀、尺寸更加精確。目前國產(chǎn)重卡仍偏好全鋼結構的駕駛室結構，這主要和中國重卡的惡劣工 作環(huán)境有關。從近年來各重卡廠商推出的新產(chǎn)品來看，復合材料在整車所用材料中的比例逐漸提高，大量使用復合材料已成為一種必然發(fā)展趨勢。
4、使用鋁合金材料鋁合金比鋼 材密度小，因此在一些復合材料無法替代的部位，使用鋁合金材料，包括鈑金件和鑄造件。鋁合金鈑金件最有代表性的就是油箱，油箱采用鋁合金材料，不但自重減 輕，而且油箱內(nèi)不易生銹，免除定期清洗的麻煩。車身也可以采用鋁合金代替冷軋鋼板。輪輞、發(fā)動機機體、變速器機體等，也可以大量采用鋁合金鑄造，可以在保 證有足夠強度、剛度的同時，最大限度的減輕重量。
5、使用高強度鋼材使用高強度鋼板，可以減薄鋼板厚度，從而減輕重量。歐美重卡，重卡使用的鋼材幾乎100%是高強鋼。以前國產(chǎn)重卡采用高強度鋼板的比例較少，最近幾年逐漸廣泛使用，甚至自卸車的車廂都開始使用高強度鋼板，以提高廂體強度、減輕自重。
6、使用拼焊板駕駛室由鋼板沖 壓焊接而成，由于各部位的結構和受力情況不同，因此不同部位的鈑金件也會采用不同牌號的鋼板，一輛重卡的駕駛室可能采用幾十種不同牌號、不同厚度的鋼板。 然而隨著CAE技術的發(fā)展，經(jīng)過模擬實驗和分析，可以計算出同一個鈑金件的不同部位的受力情況，為了減輕一些零件局部的不必要厚度，激光拼焊技術應運而 生。激光拼焊技術是將經(jīng)不同表面處理、不同鋼種、不同厚度的兩塊或多塊鋼板通過激光焊接方法，自由組合成為一塊鋼板。
7、采用鑄造件。傳統(tǒng)的沖焊結 構零件，由于材料和制造工藝的限制，各部位只能是等厚度的，為了確保零件的整體強度和剛度，沖焊件往往都比較厚重。 結構件可以通過有限元軟件進行CAE分析，對結構進行優(yōu)化，根據(jù)各部位的受力情況設計成復雜的變厚度、變截面的結構，在保證有足夠強度的前提下最大限度的 削減不必要的局部厚度，從而大大減輕零件重量。
8、采用真空輪胎和超寬輪胎。 采用真空胎和超寬輪胎也能在一定程度上降低自重。與傳統(tǒng)輪胎相比，真空胎不但減少了內(nèi)胎，輪輞的結構也相應減少了，整車全部換成真空胎，行駛阻力小，能夠 在一定程度上降低油耗。重卡的驅(qū)動輪一般都用雙輪胎，如果改為超寬單輪胎，不但能夠減少輪胎數(shù)量，還能減少輪輞的數(shù)量。另外超寬單輪胎的接地面積不比雙輪 胎小，除了能夠降低自重外，還可以提高行駛穩(wěn)定性、避免雙輪胎的“吃胎”現(xiàn)象。 此外，真空胎在輪胎穿孔的情況下，胎壓不會急劇下降，完全能繼續(xù)行駛，大大提高了高速行駛的安全性，而新式鋼制/膠木結構貨箱具有耐磨、耐腐蝕、減震和抗 震功能，對于外來碰撞所造成的變形能自動修復，運送精密儀器和易碎貨物更安全。
9、整合零件功能、減少零件數(shù)量整合所有零件功能、將多個零部件集成，實現(xiàn)零部件的多功能，減少零件數(shù)量，使其結構更加緊湊，也可以在一定程度上減輕整車重量。列如：將油箱和工作臺踏板結合，將油箱與SCR的尿素罐結合等。
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