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燃油可节省高达8% 辉门动力总成推出全新商用车电气化战略

2018-09-25 16:11:22 张宏霞

在今年的德国汉诺威 IAA 商用车展(9 月 19 日至 27 日,13 号展厅 C30 展位)上,辉门动力总成将推出全新中重型车辆电气化战略。公司正在展示一种经济有效、完全可扩展的模块化方法,该方法由能源利用技术团队开发,可针对每个商用车细分市场和应用的独特需求进行优化。该技术系列可以单独定制和集成,能够满足发动机制造商的特定需求,并以经济的成本实现其排放和效率目标。

辉门动力总成首席技术官 Gian Maria Olivetti 表示:“如何通过收集商用车制动过程中损失的车辆动能和废气能量来改善其燃油经济性和二氧化碳排放,这是激励着我们辉门人的关键问题之一。我们的解决方案必须包括如何高效地储存回收的能量并将之转化为有用功。”Federal-Mogul Controlled Power Ltd. 总经理 Nick Pascoe 说道:“电气化可以给出一个富有吸引力的答案,但对于中重型商用车来说,要实现这一目标,最高效的方式与乘用车迥然不同,因此尝试采用着重牵引的技术可能会导致解决方案差强人意。”

燃油可节省高达8% 辉门动力总成推出全新商用车电气化战略

柴油发动机在稳定工况下极为高效,但瞬态工况下(扭矩输出变化时)效率则低很多。辉门工程师并未尝试用牵引电机替换或协助内燃机,而是在稳态工况以及特别是在苛刻的瞬态工况下,通过电气化来进一步提高内燃机的效率以改善燃油经济性和排放。

在新方法中,以 Nick Pascoe 为中心的工程团队用严格控制的废气驱动发电机所产生的电能,补充通过安装在发动机或传动系统上的发电机回收的动能。然后,能量通过驱动发动机/传动系统的电机或通过电动增压回收。

独立试验表明,应用于发动机或传动系统的12 kW小型高响应辉门电动发电机可在车辆减速时回收能量,并在加速时增加发动机的扭矩,在大型巴士上可节省高达8%的燃油。这款机器具有紧凑的尺寸、完全集成的电子设备和高效的热管理,结合日益标准化的控制协议及多种设计和仿真工具,使得电动发电机的集成快速高效,即使在现有的动力总成设计上也是如此。

燃油可节省高达8% 辉门动力总成推出全新商用车电气化战略

通过空气回路系统的电气化,辉门工程师正在发现更多的浪费能量的回收机会。对于以废气形式离开发动机的能量,虽然涡轮增压能够回收约 20-30%,但是还有更多的能量可以被捕获和回收。“简单经济的废气能量回收需要一个控制系统,避免在能量回收过程中损害发动机的性能或损坏发电机本身或后处理系统,”Pascoe 补充道。

助力现有系统提高性能

理想状况下,从车辆动能或废气中回收的车载电能可用于电动增压来改善气流的动态响应。通过减少泵气损失以及改进加油和重新优化换档策略,可以使发动机小型化、改善排放并提高多达 5% 的燃油经济性。

“在瞬态工况的前几十秒内,燃烧系统受到的挑战最为严峻,产生的NOx和颗粒物等有毒排放物也最为严重,”Pascoe 解释道。“最新的燃油系统响应速度远远快于气流,因此,通过实施我们的战略,这些高性能车辆技术的现有投资将能够获得更多收益。通过加快空气供应以匹配燃油系统的响应,我们可以更好地控制空燃比,从而提高燃油经济性和排放性能。”

严格的高速控制空燃比对于避免对基本发动机性能产生不利影响以及控制废气的温度和化学成分也是至关重要的。

空气回路电气化方法的关键要素是 TIGERS?(涡轮发电机集成气体能量回收系统)和 COBRA(用于快速响应应用的受控增压器)。TIGERS 结合废气驱动涡轮和液冷式开关磁阻 (SR) 发电机,开发出了可靠且技术成熟的系统,可将废气能量无缝转换为电能。COBRA 液冷式电动增压器为发动机“按需”供气,由于其低转子惯量和出色的热管理,能够适应最苛刻的驱动和运行周期。当与公司的 CPT SpeedTorq? 高响应电动辅助电机/发电机技术相结合时,该组合提供了模块化的方法,因此可针对各种车辆重量和应用选择最佳解决方案。

燃油可节省高达8% 辉门动力总成推出全新商用车电气化战略

Pascoe 指出,快速捕获大量能量,然后快速将其返回到传动系统,而不进行能量的长期存储来用于车辆行驶,这意味着更小、更实惠的能量储存解决方案(包括轻量型超级电容器)非常适合辉门战略。CPT SpeedTorq、TIGERS 和 COBRA 均可采用 12 伏、24 伏或 48 伏,因此,电气系统比高压混动更小、更轻、更实惠。他还强调了新方法的模块化特性,提供优化解决方案所需的灵活性。

超越商用车的耐久性目标

辉门动力总成拥有数十年的专业经验,专为卡车、公共汽车、非公路用车等各类重型车辆制造商设计和制造发动机部件,其中这些部件屡获殊荣。这些丰富的行业知识与材料和试验方面的专业经验相结合,将确保全新动力总成电气化产品满足要求苛刻的商用车行业规定的超高耐久性标准。

“虽然未来的电气化发展仍然存在不确定性,但许多汽车制造商,特别是中重型汽车制造商,正在寻找延长现有发动机寿命的方法,以满足下一代市场和监管要求,”Pascoe 说道。“通过与客户并肩协作,我们的工程团队能够轻松地将我们的技术集成到现有的动力系统中,从而提高燃油效率、减少排放。由于这些技术采用模块化可扩展设计,我们也可以针对不同尺寸、不同终端用途的车辆量身定制经济有效的解决方案。”

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