绿色设计在汽车工业中的应用

摘要:本文阐述了绿色设计理念在当今汽车设计中必要性,总结了绿色设计在汽车材料、减少汽车尾气排放、汽车外观造型、降低噪声污染、汽车材料回收等方面的应用,分析了绿色设计给汽车企业带来的效益,并对其美好的发展前景进行了展望。

关键词:绿色设计;汽车设计;汽车工业

中图分类号:U462 文章标识码:A 文章编号:1005-2550(2012)02-0000-00

1 引言

科技进步给人类带来了越来越多的物质享受,极大地提高了人类的生活质量,但同时对生态环境的破坏也愈来愈严重。随着汽车工业的发展,许多社会难题也随之产生:致命的石油危机、拥堵的城市交通、惊人的汽车垃圾、恶化的环境污染等。汽车工业的可持续发展变得越来越重要,绿色设计思想应运而生。绿色设计在重建人类良性生态家园的过程中正发挥着关键性的作用,将成为本世纪世界汽车市场的主导设计思想。它不但是未来文明社会发展的需要,也是众多汽车生产企业提高自身产品竞争力的需要。

所谓的绿色设计就是将防止污染、保护资源的战略集成到产品设计中去,兼顾生态学和经济性的一种全新的产品设计思想。它强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统性地分析和评价,消除潜在的、负面的环境影响,着重考虑产品的可回收性、易拆除性、可维护性和可循环利用性。而传统的产品设计思想是以人为中心,以满足人的需要和解决问题为出发点,无视后继的产品生产及使用过程中的资源污染和能源消耗,以及对生态环境的影响。可以说,绿色设计是传统设计的完善和发展,兼顾了产品的整个生命周期,从源头上减少了废弃物的产生[1]。

绿色设计是如何应用于汽车设计中的呢?绿色汽车是环保型汽车的美称,通常是指那些开发过程无污染,使用健康安全,不会破坏生态环境,在特定的技术标准下生产出来的汽车产品。它对汽车生产基地、汽车能源和汽车尾气,对汽车从生产、销售到废品回收的整个过程,以及对环境、生产技术、安全等方面,都有一定的国际标准。新技术、新能源和新工艺的不断出现,为设计出对环境友好的汽车产品开辟了崭新的前景。绿色设计在汽车工业中有广泛的应用前景,尤其在汽车材料、减少汽车尾气排放、汽车外观造型、降低噪声污染、汽车材料回收等方面,同时,也将给汽车生产企业本身带来明显的经济效益。

2 绿色设计在汽车工业中的应用

2.1 在汽车材料方面的应用

绿色设计要求汽车设计使用轻质、能耗低、噪声小、无毒和便于回收的绿色材料。例如,车内污染可归纳为两个来源,一是汽车本身。车内人造革和纺织品饰件中含有大量甲醛、苯、二甲苯等有害物质,尤其新车和内部装饰豪华的汽车更为严重。像汽车内部装饰用到的真皮、挑木 、金属、胶黏剂等,都可能释放出有害物质。二是汽车长期使用导致的空气质量下降。首先,人呼出的气体在封闭的车内淤积,得不到散发;其次,汽车空调因长时间不清洗而产生许多细菌和有害物质,导致车内空气质量差甚至缺氧;最后,汽车发动机产生的一氧化碳、汽油气味附着在车内,使空气质量下降。因此,要求设计时尽量减少汽车内的装饰品,并且要尽量采用绿色环保材料,在结构上还要做到通风。

目前在汽车上广泛使用的新材料有增强塑料、碳纤维和高强轻质合金等。例如,美国通用汽车公司的轿车就采用高强、轻质且成型方便的碳纤维材料做车身, 其圆润、流畅的造型使风阻系数非常理想,碳纤维也大大减少了汽车的整体质量和结构尺寸, 使该车的效率大为提高。据报道,欧宝汽车总质量中的塑料比例从1985年的10%增加到目前的15%。部件质量小,空气动力性好, 可以提高燃油效率;同时,选用聚丙烯为材料,价格低,耐用性和可回收性高,并且具有吸收噪音的性质[2]。

2.2 在减少汽车尾气排放方面的应用

减少汽车尾气排放的有效方法是对汽车进行技术改造和寻求替代能源。例如,日本丰田公司开发的汽油超稀空燃比及其控制系统,能够在保证汽车动力性的前提下,减少排放污染,降低燃油消耗。同时,该车采用电子化油器,进行废气再循环,采用催化装置,改变点火正时等。尤其是采用微处理机控制的燃油喷射系统,不但可以大幅度地提高发动机的动力性能和经济性能,而且还可以大幅度地减少排放污染,因此受到了广泛重视。目前,全世界生产的轿车中有90%左右已装有微处理机控制装置[3]。

但是,无论对汽车怎么改造,目前还是消除不了燃烧汽油造成的排气污染。况且石油的储量是有限的,地下资源不能再生,因此,我们必须积极寻求新的替代能源。如电动汽车、太阳能汽车、混合动力车,甲醇、液化石油气、天然气、氢气、燃料电池等燃料。目前,最容易实现的是混合动力车。混合动力车是日本工程师内山田竹志结合汽油发动机和电动机的优点研制的、具有开创性的复合动力驱动系统。使用该系统的汽车在起步阶段和低速行驶时,靠电动机来驱动车轮,而在汽车进入正常速度时, 驱动力由发动机提供, 同时汽油发动机产生的小部分能量可转换为电力。这种车比普通汽油机的二氧化碳排放量降低了一半。

当然,最理想的是零污染。目前,零污染汽车有燃烧氢气的汽车和电动汽车两种。据报道,美国加州就规定,到2004年,汽车厂在加州出售的汽车中,10%要为零排放车辆。可见零污染汽车的开发研究越来越受到关注。例如,德国联邦铁路公司(DB公司)己研制出一种燃料电池为动力的样车NECAR3。但要使电动车具有很好的经济效益,还得经过一段时间的努力。

2.3 在汽车外观造型方面的应用

在高度发展的现代化城市中,人类生存的空间越来越少,感觉越来越拥挤。寸土寸金的房价,越来越严重的堵车,如何节省空间是人们面临的难题。很多汽车厂商在不断开发体积小、油耗低的新型车,用于城市使用需求。例如,丰田的三门RAV4、大众的Cross高尔夫、奥迪Q1等。对于在汽车的造型设计上,可以发挥设计师的天才创意,设计出比如折叠的、可伸缩的汽车。当汽车不使用时,通过机体的变形节省出普通汽车1/4甚至1/2的体积。虽然这些创意还没投入生产,但足以打开一条汽车设计的新道路[4]。

2.4 在降低噪声污染方面的应用

汽车噪音污染包括三方面。一是汽车喇叭的响声;二是汽车本身的噪音,如汽车发动机运转、风扇转动产生的噪音;三是汽车行驶时轮胎与地面产生的摩擦声。另外,汽车窗户、隔板等因车体行驶发生振动以及汽车在高速行驶时产生的风噪声使得车内形成一个噪声区。对于汽车喇叭的响声,从设计上来讲,可通过安装低频率喇叭来缓解。例如,本田奥德赛就安装有4个喇叭,其中两个为低音喇叭。对于汽车本身的噪音,诸如风噪声等就和汽车的外形相关,可通过汽车空气动力学来控制。对于轮胎与地面产生的摩擦声,可以尽量使用较小的轮胎,减小轮胎与地面的摩擦。加强汽车的密封性能方面,也可以尽量用整体模具,少用零部件,来提高零部件的精密度,以此从根本上控制噪音。

2.5 汽车材料回收方面的应用

汽车使用几十年总归要报废,利用它们循环再生是对汽车工业可持续发展提出的一项战略要求。为了减少汽车垃圾,绿色汽车需要从开始生产就考虑废弃后的再利用,以保证一万多个部件均可以循环再利用。在设计汽车零部件时,要注明部件的具体材料代号。组装时,各零件要尽量使用相似材料,这样就无需拆卸、直接一同回收。给每一个零件进行标记,在回收旧汽车时方便拆卸分类,以达到节约资源和能源、保护环境的目的。目前,世界各国都对汽车材料回收非常重视。据报道,美国汽车制造商在电池、反应注射成型设备(RIM)、冷却器端盖、复合金属板等方面回收汽车零部件;日本汽车工业协会致力于处理环境问题,对废车的回收率达100%,回收质量达到75%。日本汽车专家们正进行技术开发,将残剩的粉碎渣用固化机进行压缩、固化, 并将固化物干馏汽化,作为气体能源加以有效利用;在欧洲,人们在汽车材料回收方面也做了许多工作,诸如回收利用废车的保险杠。德国大众将回收的聚丙烯与未用过的材料混合,开发新车保险杠。BMW回收废车保险杠中的PBT和聚碳酸酯材料,用在新车零部件中。欧宝使用典型的面向环境的设计方法,进行材料选择和面向制造、面向拆卸、面向回收的设计,计划每年对20个以上的汽车部件使用万吨的回收塑料,并计划对新车Astra和Calibre中所用的塑料进行100%回收【5】。

3 绿色设计带来的经济效益

绿色设计在汽车工业中的应用,将会产生明显的社会效益和环境效益,主要表现在节约资源和能源,实现资源的永续利用,减轻了环境污染,实现社会、经济和环境的健康协调发展。同时,绿色设计还可以提高汽车生产企业的竞争力,降低汽车生产企业产品的整体成本,塑造完美的汽车生产企业形象,迎合消费者日益增强的环保意识等。具体来说,绿色设计给汽车生产企业带来的经济效益有:

1)绿色设计可以提高资源使用效率,改善汽车品质,降低汽车生产成本。绿色设计符合循环经济减量化、再利用、再循环的原则,可以减少每辆汽车的原材料使用量,降低最终废物的排放量,减少“三废”治理费用。因此,汽车生产企业通过对汽车进行绿色设计,可实现节约资源、提高产品质量、降低生产成本、改善公司财务绩效等多重目标。

2)绿色设计可以增强汽车品牌的竞争力,扩大市场份额。将企业、消费者、环境、政府等多方面利益整合到一起。在推进低碳经济、倡导绿色消费的今天,把汽车产品的环保质量通过各种渠道推向市场,可以提升汽车生产企业的整体形象。还可以通过提升汽车产品的环境友好度增加汽车产品的销售量,使汽车企业获得规模效益,最大限度地保证汽车生产企业的经济利益【6】。

4 结语

总之,绿色设计是未来汽车设计的总趋势,在汽车工业中应用绿色设计是当今绿色消费、可持续发展的必然需求,也是汽车产品在当今国际市场上竞争的必然结果。未来的汽车绿色设计将趋向全球化、社会化、集成化、并行化、产业化,将给汽车生产企业与整个社会带来明显的效益。当前,我国政府要加强对汽车生产企业的“绿色”教育,培养广大消费者的“绿色消费”理念,同时还要加强对绿色制造的监督、立法和税收方面的引导,鼓励和促进绿色设计和制造技术的深入研究和学科发展。使我国的经济走上绿色、低碳、环保和可持续的发展道路。

参考文献:

[1] 肖茜,郑惠强.绿色设计在汽车工业的应用展望[J].北京汽车.2002(4).P:21-22

[2] 刘晓阳.低碳经济背景下的绿色设计分析[J].科技信息.2010(7).P:335-335

[3] 周熹.绿色设计在汽车中的应用展望[J].艺术与设计.2009(9).P:21-22

[4] 杨雨凡,周俊良.浅谈现今汽车工业中的绿色设计[J].科学之友.2011(1).P:135-136

[5] 沈晓夫.汽车工业中的绿色设计[J].自然与人居环境.2007(4).P:44-47

[6] 孙永泰.汽车的“绿色”革命[J].北京汽车.2002(4).P:24-25