綠色設(shè)計在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

陳延壽

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，十堰 442002）

科技進(jìn)步給人類帶來了越來越多的物質(zhì)享受，極大地提高了人類的生活質(zhì)量，但同時對生態(tài)環(huán)境的破壞也愈來愈嚴(yán)重。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，許多社會難題也隨之產(chǎn)生：致命的石油危機(jī)、擁堵的城市交通、驚人的汽車?yán)夯沫h(huán)境污染等。汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展變得越來越重要，綠色設(shè)計思想應(yīng)運(yùn)而生。綠色設(shè)計在重建人類良性生態(tài)家園的過程中正發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，將成為本世紀(jì)世界汽車市場的主導(dǎo)設(shè)計思想。它不但是未來文明社會發(fā)展的需要，也是眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)提高自身產(chǎn)品競爭力的需要。

所謂的綠色設(shè)計就是將防止污染、保護(hù)資源的戰(zhàn)略集成到產(chǎn)品設(shè)計中去，兼顧生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)性的一種全新的產(chǎn)品設(shè)計思想。它強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)階段按照全生命周期的觀點進(jìn)行系統(tǒng)性地分析和評價，消除潛在的、負(fù)面的環(huán)境影響，著重考慮產(chǎn)品的可回收性、易拆除性、可維護(hù)性和可循環(huán)利用性。而傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計思想是以人為中心，以滿足人的需要和解決問題為出發(fā)點，無視后繼的產(chǎn)品生產(chǎn)及使用過程中的資源污染和能源消耗，以及對生態(tài)環(huán)境的影響。可以說，綠色設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的完善和發(fā)展，兼顧了產(chǎn)品的整個生命周期，從源頭上減少了廢棄物的產(chǎn)生［1］。

綠色設(shè)計是如何應(yīng)用于汽車設(shè)計中的呢？綠色汽車是環(huán)保型汽車的美稱，通常是指那些開發(fā)過程無污染，使用健康安全，不會破壞生態(tài)環(huán)境，在特定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)出來的汽車產(chǎn)品。它對汽車生產(chǎn)基地、汽車能源和汽車尾氣，對汽車從生產(chǎn)、銷售到廢品回收的整個過程，以及對環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)、安全等方面，都有一定的國際標(biāo)準(zhǔn)。新技術(shù)、新能源和新工藝的不斷出現(xiàn)，為設(shè)計出對環(huán)境友好的汽車產(chǎn)品開辟了嶄新的前景。綠色設(shè)計在汽車工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景，尤其在汽車材料、減少汽車尾氣排放、汽車外觀造型、降低噪聲污染、汽車材料回收等方面，同時，也將給汽車生產(chǎn)企業(yè)本身帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1 綠色設(shè)計在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

1.1 在汽車材料方面的應(yīng)用

綠色設(shè)計要求汽車設(shè)計使用輕質(zhì)、能耗低、噪聲小、無毒和便于回收的綠色材料。例如，車內(nèi)污染可歸納為兩個來源，一是汽車本身。車內(nèi)人造革和紡織品飾件中含有大量甲醛、苯、二甲苯等有害物質(zhì)，尤其新車和內(nèi)部裝飾豪華的汽車更為嚴(yán)重。像汽車內(nèi)部裝飾用到的真皮、挑木、金屬、膠黏劑等，都可能釋放出有害物質(zhì)。二是汽車長期使用導(dǎo)致的空氣質(zhì)量下降。首先，人呼出的氣體在封閉的車內(nèi)淤積，得不到散發(fā)；其次，汽車空調(diào)因長時間不清洗而產(chǎn)生許多細(xì)菌和有害物質(zhì)，導(dǎo)致車內(nèi)空氣質(zhì)量差甚至缺氧；最后，汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的一氧化碳、汽油氣味附著在車內(nèi)，使空氣質(zhì)量下降。因此，要求設(shè)計時盡量減少汽車內(nèi)的裝飾品，并且要盡量采用綠色環(huán)保材料，在結(jié)構(gòu)上還要做到通風(fēng)。

目前在汽車上廣泛使用的新材料有增強(qiáng)塑料、碳纖維和高強(qiáng)輕質(zhì)合金等。例如，美國通用汽車公司的轎車就采用高強(qiáng)、輕質(zhì)且成型方便的碳纖維材料做車身，其圓潤、流暢的造型使風(fēng)阻系數(shù)非常理想，碳纖維也大大減少了汽車的整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸，使該車的效率大為提高。據(jù)報道，歐寶汽車總質(zhì)量中的塑料比例從1985年的10%增加到目前的15%。部件質(zhì)量小，空氣動力性好，可以提高燃油效率；同時，選用聚丙烯為材料，價格低，耐用性和可回收性高，并且具有吸收噪音的性質(zhì)［1］。

1.2 在減少汽車尾氣排放方面的應(yīng)用

減少汽車尾氣排放的有效方法是對汽車進(jìn)行技術(shù)改造和尋求替代能源。例如，日本豐田公司開發(fā)的汽油超稀空燃比及其控制系統(tǒng)，能夠在保證汽車動力性的前提下，減少排放污染，降低燃油消耗。同時，該車采用電子化油器，進(jìn)行廢氣再循環(huán)，采用催化裝置，改變點火正時等。尤其是采用微處理機(jī)控制的燃油噴射系統(tǒng)，不但可以大幅度地提高發(fā)動機(jī)的動力性能和經(jīng)濟(jì)性能，而且還可以大幅度地減少排放污染，因此受到了廣泛重視。目前，全世界生產(chǎn)的轎車中有90%左右已裝有微處理機(jī)控制裝置［3］。

但是，無論對汽車怎么改造，目前還是消除不了燃燒汽油造成的排氣污染。況且石油的儲量是有限的，地下資源不能再生，因此，我們必須積極尋求新的替代能源。如電動汽車、太陽能汽車、混合動力車，甲醇、液化石油氣、天然氣、氫氣、燃料電池等燃料。目前，最容易實現(xiàn)的是混合動力車。混合動力車是日本工程師內(nèi)山田竹志結(jié)合汽油發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的優(yōu)點研制的、具有開創(chuàng)性的復(fù)合動力驅(qū)動系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)的汽車在起步階段和低速行駛時,靠電動機(jī)來驅(qū)動車輪，而在汽車進(jìn)入正常速度時，驅(qū)動力由發(fā)動機(jī)提供，同時汽油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的小部分能量可轉(zhuǎn)換為電力。這種車比普通汽油機(jī)的二氧化碳排放量降低了一半。

當(dāng)然，最理想的是零污染。目前，零污染汽車有燃燒氫氣的汽車和電動汽車兩種。據(jù)報道，美國加州就規(guī)定，到2004年，汽車廠在加州出售的汽車中，10%要為零排放車輛。可見零污染汽車的開發(fā)研究越來越受到關(guān)注。例如，德國聯(lián)邦鐵路公司（DB公司）己研制出一種燃料電池為動力的樣車NECAR3。但要使電動車具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，還得經(jīng)過一段時間的努力。

1.3 在汽車外觀造型方面的應(yīng)用

在高度發(fā)展的現(xiàn)代化城市中，人類生存的空間越來越少，感覺越來越擁擠。寸土寸金的房價，越來越嚴(yán)重的堵車，如何節(jié)省空間是人們面臨的難題。很多汽車廠商在不斷開發(fā)體積小、油耗低的新型車，用于城市使用需求。例如，豐田的三門RAV4、大眾的Cross高爾夫、奧迪Q1等。對于在汽車的造型設(shè)計上，可以發(fā)揮設(shè)計師的天才創(chuàng)意，設(shè)計出比如折疊的、可伸縮的汽車。當(dāng)汽車不使用時，通過機(jī)體的變形節(jié)省出普通汽車1/4甚至1/2的體積。雖然這些創(chuàng)意還沒投入生產(chǎn)，但足以打開一條汽車設(shè)計的新道路［4］。

1.4 在降低噪聲污染方面的應(yīng)用

汽車噪音污染包括三方面。一是汽車?yán)鹊捻懧暎欢瞧嚤旧淼脑胍簦缙嚢l(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的噪音；三是汽車行駛時輪胎與地面產(chǎn)生的摩擦聲。另外，汽車窗戶、隔板等因車體行駛發(fā)生振動以及汽車在高速行駛時產(chǎn)生的風(fēng)噪聲使得車內(nèi)形成一個噪聲區(qū)。對于汽車?yán)鹊捻懧暎瑥脑O(shè)計上來講，可通過安裝低頻率喇叭來緩解。例如，本田奧德賽就安裝有4個喇叭，其中兩個為低音喇叭。對于汽車本身的噪音，諸如風(fēng)噪聲等就和汽車的外形相關(guān)，可通過汽車空氣動力學(xué)來控制。對于輪胎與地面產(chǎn)生的摩擦聲，可以盡量使用較小的輪胎，減小輪胎與地面的摩擦。加強(qiáng)汽車的密封性能方面，也可以盡量用整體模具，少用零部件，來提高零部件的精密度，以此從根本上控制噪音。

1.5 汽車材料回收方面的應(yīng)用

汽車使用幾十年總歸要報廢，利用它們循環(huán)再生是對汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出的一項戰(zhàn)略要求。為了減少汽車?yán)G色汽車需要從開始生產(chǎn)就考慮廢棄后的再利用，以保證一萬多個部件均可以循環(huán)再利用。在設(shè)計汽車零部件時，要注明部件的具體材料代號。組裝時，各零件要盡量使用相似材料，這樣就無需拆卸、直接一同回收。給每一個零件進(jìn)行標(biāo)記，在回收舊汽車時方便拆卸分類，以達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的目的。目前，世界各國都對汽車材料回收非常重視。據(jù)報道，美國汽車制造商在電池、反應(yīng)注射成型設(shè)備（RIM）、冷卻器端蓋、復(fù)合金屬板等方面回收汽車零部件；日本汽車工業(yè)協(xié)會致力于處理環(huán)境問題，對廢車的回收率達(dá)100%，回收質(zhì)量達(dá)到75%。日本汽車專家們正進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，將殘剩的粉碎渣用固化機(jī)進(jìn)行壓縮、固化，并將固化物干餾汽化，作為氣體能源加以有效利用；在歐洲，人們在汽車材料回收方面也做了許多工作，諸如回收利用廢車的保險杠。德國大眾將回收的聚丙烯與未用過的材料混合，開發(fā)新車保險杠。BMW回收廢車保險杠中的PBT和聚碳酸酯材料，用在新車零部件中。歐寶使用典型的面向環(huán)境的設(shè)計方法，進(jìn)行材料選擇和面向制造、面向拆卸、面向回收的設(shè)計，計劃每年對20個以上的汽車部件使用萬噸的回收塑料，并計劃對新車Astra和Calibre中所用的塑料進(jìn)行 100%回收［5］。

2 綠色設(shè)計帶來的經(jīng)濟(jì)效益

綠色設(shè)計在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，將會產(chǎn)生明顯的社會效益和環(huán)境效益，主要表現(xiàn)在節(jié)約資源和能源，實現(xiàn)資源的永續(xù)利用，減輕了環(huán)境污染，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的健康協(xié)調(diào)發(fā)展。同時，綠色設(shè)計還可以提高汽車生產(chǎn)企業(yè)的競爭力，降低汽車生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的整體成本，塑造完美的汽車生產(chǎn)企業(yè)形象，迎合消費(fèi)者日益增強(qiáng)的環(huán)保意識等。具體來說，綠色設(shè)計給汽車生產(chǎn)企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益有：

1）綠色設(shè)計可以提高資源使用效率，改善汽車品質(zhì)，降低汽車生產(chǎn)成本。綠色設(shè)計符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)減量化、再利用、再循環(huán)的原則，可以減少每輛汽車的原材料使用量，降低最終廢物的排放量，減少“三廢”治理費(fèi)用。因此，汽車生產(chǎn)企業(yè)通過對汽車進(jìn)行綠色設(shè)計，可實現(xiàn)節(jié)約資源、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、改善公司財務(wù)績效等多重目標(biāo)。

2）綠色設(shè)計可以增強(qiáng)汽車品牌的競爭力，擴(kuò)大市場份額。將企業(yè)、消費(fèi)者、環(huán)境、政府等多方面利益整合到一起。在推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、倡導(dǎo)綠色消費(fèi)的今天，把汽車產(chǎn)品的環(huán)保質(zhì)量通過各種渠道推向市場，可以提升汽車生產(chǎn)企業(yè)的整體形象。還可以通過提升汽車產(chǎn)品的環(huán)境友好度增加汽車產(chǎn)品的銷售量，使汽車企業(yè)獲得規(guī)模效益，最大限度地保證汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益［6］。

3 結(jié)語

總之，綠色設(shè)計是未來汽車設(shè)計的總趨勢，在汽車工業(yè)中應(yīng)用綠色設(shè)計是當(dāng)今綠色消費(fèi)、可持續(xù)發(fā)展的必然需求，也是汽車產(chǎn)品在當(dāng)今國際市場上競爭的必然結(jié)果。未來的汽車綠色設(shè)計將趨向全球化、社會化、集成化、并行化、產(chǎn)業(yè)化，將給汽車生產(chǎn)企業(yè)與整個社會帶來明顯的效益。當(dāng)前，我國政府要加強(qiáng)對汽車生產(chǎn)企業(yè)的“綠色”教育，培養(yǎng)廣大消費(fèi)者的“綠色消費(fèi)”理念，同時還要加強(qiáng)對綠色制造的監(jiān)督、立法和稅收方面的引導(dǎo)，鼓勵和促進(jìn)綠色設(shè)計和制造技術(shù)的深入研究和學(xué)科發(fā)展。使我國的經(jīng)濟(jì)走上綠色、低碳、環(huán)保和可持續(xù)的發(fā)展道路。

［1］肖茜，鄭惠強(qiáng).綠色設(shè)計在汽車工業(yè)的應(yīng)用展望［J］.北京汽車.2002（4）.P:21-22.

［2］劉曉陽.低碳經(jīng)濟(jì)背景下的綠色設(shè)計分析［J］.科技信息.2010（7）.P:335-335.

［3］周熹.綠色設(shè)計在汽車中的應(yīng)用展望 ［J］.藝術(shù)與設(shè)計.2009（9）.P:21-22.

［4］楊雨凡，周俊良.淺談現(xiàn)今汽車工業(yè)中的綠色設(shè)計［J］.科學(xué)之友.2011（1）.P:135-136.

［5］沈曉夫.汽車工業(yè)中的綠色設(shè)計 ［J］.自然與人居環(huán)境.2007（4）.P:44-47.

［6］孫永泰.汽車的“綠色”革命［J］.北京汽車.2002（4）.P:24-25.