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林逸:悬架技术在中国越来越受到重视 政策红利依旧持续

2019-04-27 20:28:16 张诗萌

悬架技术在中国越来越受到重视,政策红利依旧持续。根据林逸演讲原文整理。

林逸:悬架技术在中国越来越受到重视 政策红利依旧持续

非常荣幸这次能来和大家交流一下有关商用车悬架的发展趋势。我是一个大学教授出身,在学校工作了40多年,主要研究方向就是汽车动力学,涉及到汽车的结构和汽车悬架密切相关。

所以我的硕士论文、博士论文都是搞的汽车悬架,也长期在付理事长领导下负责咱们汽车工程学会悬架分会的工作,主任当了大概十几年,去年光荣退休了,现在是名誉主任。

我对悬架技术还是一直很关注,但是说实在话,我对商用车悬架关注的不够,这次受天津中心的委托帮助来编写商用车悬架发展趋势也是临时抱佛脚,调查了一些情况,所以今天报告不见得全面,重点放在技术上。

第一个方面是关于商用车悬架的产业发展状况简介,刚刚的两位前辈都已经说过了,中国商用车的发展可以用两个词语来描述,一个为缓中趋稳,另一个为稳中向好,刚刚安总也说了,虽然去年中国整个汽车产业第一次负增长,但是商用车还是正增长的,尽管增速有所放缓,但还是相较稳定的。

我本人对中国汽车工业的发展也持乐观态度,最近听了一位经济学家说中美贸易战中,中国的经济会领先美国一两年再触底反弹,我本人也是同意 观点的。

中国现在已经处于恢复阶段了,美国大概明后年就会恢复,我认为中国汽车工业可能2018年是最低点,2019年我认为会好于2018年,以后还会更好。所以我认为搞汽车的人还是有饭吃的。

两位前辈做了很多的市场分析,主要放在技术上。中国的商用车经过了这么多年的发展,悬架的形式一直比较稳定:以钢板弹簧为主,我这里有个图显示:一直到2016年,中国的钢板弹簧悬架在货车悬架当中仍然占据80%以上的市场,现象和国外商用车有比较大的区别。

比如说欧洲,他们在二三十年前就已经是商用车的悬架有百分之七八十是空气悬架,有很多重型载货车用到钢板弹簧悬架或者其他别的形式。为什么有这样的差异?

我认为主要原因在于,中国这么多年商用车的发展一直处于低成本竞争的模式,而钢板弹簧悬架是汽车悬架形式当中成本最低,也是我国生产基础最好的,所以大家还是把主要精力放在钢板弹簧的悬架上。

不过我想说一下造成这种现象的原因主要在于国内道路的限制,欧洲采用空气悬架主要是因为高速公路的修建费用不高,而载货汽车对高速公路的破坏最主要是车轮的动载荷,悬架刚度越高对公路破坏就越大,所以欧洲较早在载货车行业大力推广空气悬架。

而我们国内情况就不同,中国载货汽车由于运输成本太高,主要是过路过桥费太多,不超载的话中国货运不赚钱,造成中国物流成本是美国日本的大概七八倍甚至到十倍这样一个高度。

导致中国公路运输存在这样一个怪现象:普遍超载,而空气悬架有个短板就是超载特性不好,国外以前有过试验,空气悬架超过20%的话寿命可能会降低80%,这样一个短板限制了空气悬架在中国的发展。这才是中国目前货运汽车普遍采用钢板弹簧的原因。

当然最近一二十年来中国空气悬架发展很快,引进了国外很多先进技术,国内也有好多自主品牌的空气悬架商在发展,包括这次主办方。我以前没有来过,我也是刚刚才知道我们这里对载货车空气悬架的研发做了很多工作,这是非常可喜的。

第二个方面介绍一下商用车悬架的环境分析,目前来看整体商用车用车环境是往好的方向在改变。

首先从环境保护 方面来看,刚刚两位前辈也说了,中国现在已经把低碳化列为中国汽车工业最根本的一个科技方向,各种国内的标准法规行业主管部门都在推进汽车低碳化的发展,所以在环保政策方面,国家去年刚刚发布国标17651中特别的规定,很多货运汽车品种一定要装空气悬架,以促进汽车悬架形式的发展和技术进步。

而在产业政策方面,2017年上海汽车工业学会正式发布了《节能与新能源汽车产业发展规划》, 产业规划当中对技术的发展做非常详细的分类与分析,并且列入很多具体数据,我建议咱们搞汽车的人还是应该好好读一读 规划,这是集行业内几百位工程师历时一年多,经过仔细分析提出的产业规划,其中对汽车的发展形势,各种技术的发展都有了明确的限制。

1+7模式专门有一个关于汽车节能技术的介绍,这里面对悬架,发动机,变速箱以及各种主要零部件都有具体的技术规划。

然后再来看一看国家标准,我们国家商用车对悬架形式的要求,交通部有相关规定,如果你作为客车运输的三类企业的话,那么你的空气悬架装车量要达到一定比例,才可以进入到客运公司目录中来,这些规定间接的促进了中国客车开始批量搭载空气悬架,但是2017年颁布国标7258中有规定,对大型客车以及总重超过12吨的危险货物运输车,半挂车, 蓝板车等等均要配备空气悬挂,特别是在危险品运输上强制要求一定要装用空气悬架,空气悬架在运输过程当中比较平稳,对危险品的运输会起到很多的保障作用。

还有在轴荷限制上也是一样,这也是2016年新发布的标准, 标准中规定超过多少载重量的汽车装空气悬架的载荷要比不装用空气悬架要高1000公斤。这样一些新出的标准当中都对空气悬架的发展基于极大的支持。

所以我对这一部分进行总结:在悬架产业方面突出扶持空气悬架产业方面政策红利依旧持续。

第三个方面为关于商用车悬架技术发展趋势分析,汽车技术现在是新四化,不管是电动化、智能化对汽车结构形式发生变化都产生了很大的推进作用。在轻量化技术方面,材料的技术革命对轻量化技术有很大的促进,包括对汽车某些产品的结构形式也会有很大的改变。

美国提出了截至2050年他们在载货车方面轻量化指标的要求,按照年度来算,美国的商用车在全面轻量化方面已经有了一定的规划,这一现象和我们中国制造2025年的节能与新能源汽车发展规划是不谋而合的,我大概记得咱们中国制造2025年对汽车轻量化的要求就是,到2030年中国载货汽车的重量要比现在减少40%。

刚开始讨论的时候有些专家还觉得是不是太高了,一下子减那么多,在保证安全运输的条件下,达到40%的轻量化好像有点难,但是经过专家们的仔细研究,结合汽车的电动化、智能化和新材料的技术革命,载货汽车减少40%重量是可行的,所以在路线图中规定了三个时间节点,2020年、2025年、2030年中国载货汽车减重的指标,全球轻量化趋势差不多。

其中针对悬架专门有一个指标: 到2025年要求比现在减重20%。中国为什么要将商用车重量减少40%呢?

因为现在中国商用车的重量比国外商用车的重量大概高出30-40%,我们必须减重40%才能在2030年和美国商用车轻量化技术相当。

轻量化对悬架技术来说有很多方案,比如说钢板弹簧,现在用的比较广泛为少片簧的方案,理论基础基于等应力量的设计,这是材料最省的一种结构形式。在我国国内很多轻型,中型商用车已经开始采用这种,重型车有这样的趋势但市场占有量不大。

第二个是复合材料簧,这是最近几年新出现的,国内一汽大的供应商都在做,材料本身没有问题,国内像航天的材料所,株洲的材料所已经在做实验,现在目前最大的问题就是寿命,弹簧连接方面对弹簧有很大的影响,做成力部分可以。

所以一定要加装钢的结构,因为和主簧连接时有不同的连接方式,所以不同材料的连接总是一个薄弱环节,做寿命实验的时候,那几个大的企业发现螺栓孔被破坏,严重影响寿命, 只能等待以后进一步的研究。

而悬架轻量化方案较为可行的就是空气悬架,空气悬架靠气囊当中的气体作为弹性介质,相比其他材料来说,从材料的利用率来看,空气弹簧是最好的,大概只有钢板弹簧的五分之一,所以从汽车轻量化的角度来讲,空气悬架还是具有很好的发展前景。

从技术发展讲,还有悬架的智能化。这是最近在国内很多学术交流会上交流的技术,一个为互联悬架,咱们汽车行业第一位院士就在研究,并且在某一台越野车上装车实验了,这项技术的好处是当汽车左右轮载荷不一样的时候,悬架系统可以提供比较大的扭转刚度,在抗变形能力以及越野能力上均有很大的提升,也能让车辆转弯速度更高,合肥工大有一位张教授也在做这方面的工作。还有磁流变半主动悬架,在提供总机力的时候利用流变的提醒适应不同的路面行驶特性。

最后是关于商用车悬架产业发展的问题与建议。也是从两个方面说明。第一个是悬架现状的预估。

刚刚付理事长提出了两个问题,其中一个为中国零部件大大滞后于整车,我认为悬架也一样,目前中国汽车悬架企业还是大而不强,多而不精,悬架企业很多,钢板弹簧企业200多家,但是其中能够提供高质量的屈指可数。

悬架行业目前存在有几个具体的问题,比如核心技术掌握不足,创新体系不够完善 产业链存在短板等等,这些都和中国零部件企业不够强大有关,产值创造不足以支持他进行不断的技术更新,所以没有能够做到可持续发展。

下面我对悬架企业提三点建议。第一条悬架生产企业建立自主零部件开发流程,我除了当教授,在企业也曾工作过8年,管理过北汽自主品牌和新能源产品的研发,中国现在的主机厂,乘用车相比商用车更加普及,经过了这么多年发展已经形成自己一整套的整车开发流程,就是基于统一数据库管理。

从市场调研分析到产品开发再到验证这样一个科学的流程,能包括现有技术产品的一致性以及符合市场的需求,各大主机厂已经做到这点了,而我们悬架的零部件企业还有没有自己完善的产品开发流程,不管是美系、欧系,其 产品开发流程都是在不同的时间节点进入主机厂,提交进度到下一阶段开发过程当中。

我们零部件企业什么时候介入到主机开发流程哪一个步骤,叫做第几节点,市场调研阶段应该介入主机厂开发流程,在对标分析当中应该成为一分子,才有可能对所要用的数据性能有一个基本掌握,才有可能进入你的悬架系统分析当中确定你的基本参数。如果做不到这一点,人家主机厂都到第三个第四个节点的话,你再介入就晚了。

第二你的数据要跟人家能够交换,人家现在提交服务是按照数据来进行交接的,比如各种报表,而你拿一张图纸来谈人家就可能不要你,更别说后续的配套,我认为这是中国零部件企业一大问题。

由于我们多年来投入不足,没有形成自己的核心开发能力,导致没有自己的开发流程,无法和主机厂对接,所以我非常同意付理事长的观点:零部件企业远远滞后于主机厂的技术发展,我认为这是一个核心问题。

因为主机厂现在已经把汽车开发流程作为主机厂的核心技术,你到哪个厂人家都有自己的开发流程。大家看看发改委关于新能源汽车准入条件,其中对主厂第一条要求,要求具有整车集成能力,就是整车开发流程。

第二个建议,我认为这也是付理事长刚刚也讲过,我认为悬架生产企业要由零部件供应商转变为系统制造服务商。刚刚提到商用车悬架,过去是以主要钢板弹簧为主,下一步过渡到空气悬架为主,我们就以这两种悬架为例,钢板弹簧悬架给主机厂配套很简单,只要尺寸参数满足整车上要求,你做出来OK供货就可以了,只要疲劳寿命高就能给你一级产品,持续作为优等供应商。

过渡到空气悬架系统,如果零部件厂连整车厂的需求都不知道如何设计悬架的特性?我们过去教科书上讲汽车悬架有三大功能,缓冲、减振、传力,最近有变化,机器工业出版社出的悬架那一章是我领人写的,除了刚才那些,还需要加一个悬架的重要功能:保证车轮正确运动姿态。

现在汽车车速越来越高,汽车的稳定性更是涉及到汽车安全性,而汽车稳定性主要控制来源就是悬架系统,悬架传递于车轮与车身一切力的构建。所以不是简简单单保证产品尺寸就可以作为供应商,一定要对整车性能能够了解,跟随整车厂不断迭代优化产品的所有参数才能够跟上整车厂的要求。

基于这样的要求,你只做一个零部件供应商已经满足不了了,需要极早掌握悬架对于整车性能影响,最后验证的时候才能够表明你悬架系统是合理的,是保证性能的,是能够供货的。

基于这些新的变化,新的要求,我认为我们悬架零部件企业,一定要学会建模,会分析,能和整车厂进行耦合分析,只有做到这些才是一个合格的零部件供应商,才能叫做提供服务,反观乘用车企业现在的主要核心技术其实掌握在国外零部件巨头当中,商用车比乘用车稍微好一点。

因为中国商用车制造时间久,自主能力高,刚刚付理事长讲到90%核心技术要做到自主,所以对零部件企业的要求还是很高的。我认为从现在开始如果做不到这一点将被淘汰出局。

最后一个建议,商用车的悬架生产商应该主动的适应汽车智能化的发展方向。刚刚讲智能化是大势所趋,现在辅助驾驶功能已经开始开始商业应用,而且是大量的,现在你推出个新车不达到L2、L3水平都不好意思卖。

汽车智能化一定会对汽车所有零部件系统提出新的要求,特别是悬架系统,我这里稍微卖弄点我们汽车动力学的知识,汽车的车轮是影响汽车所有性能最重要的一个部件,汽车和外界的接触只有两个介质,第一是空气,空气决定了汽车的空气动力学特性,第二就是路面,路面和汽车的接触决定了汽车其他主要性能,制动性、操作稳定性等,这些性能决定了汽车的控制能力。

现在智能化来了,汽车整车已经不用驾驶员来操纵了,现在叫线控转向。我们汽车传统的悬架形式汽车转向一定带一个转向梯形。按照现在悬架形式汽车转向轮的转角不会超过50度,现在最新的智能车的车轮可以达到90度,或者横向行驶等等,那么对于车轮转向能达到90度的汽车,还按现在的产品给人家供货能行么,转向企业已经开始研究制动,制动企业研究转向,为什么跨界呢?

因为真正的智能车辆的悬架系统一定是转向、驱动、制动和悬架的各种力均是可控的,并且是集成控制的,现在转向系统要做悬架的机车控制,制动系统也要做转向控制,如果悬架企业跟不上智能车辆的发展我认为也要淘汰出局。汽车智能化对汽车悬架提出了很高的要求,而且是一种革命性的要求,如果跟不上步伐就无法适应汽车智能化的发展。

反过来说,悬架的集成控制,我认为如果没有汽车转向控制,那么这样的智能车辆就是一个假智能车辆,并不能实现汽车真正自动行驶的,如果没有相应的研发计划如何供货?

我无法预测今后悬架是一个什么形式,因为我们国家的车辆还没有进入到那么高自动化的水平,但是我可以预测汽车的转向自动悬架形式一定会发生革命性的变化,以适应汽车智能的发展方向。这是我为咱们悬架企业发展提的三条建议。谢谢大家。

空气悬架