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碳纤维车身,燃油经济性提升70%,沃尔沃告诉你
发布时间:2019-08-10 点击: 次   编辑:zdcfrp.com

提到“超级卡车”,咱们脑海里想到的可能是欧曼EST超级卡车,而美国人听到超级卡车,想到的是“超级卡车计划”。所谓超级卡车计划,是美国能源部2009年为了引导重卡制造商提高车辆燃油效率的一个5年计划(2010-2015年),目标是让8级卡车(总质量大于15吨)油耗低50%,发动机热效率高于50%,排放标准高于欧六。整个超级卡车计划总投资2.7亿美元,政府承担45%,剩下55%由企业分摊。欧曼超级卡车的名字也是源自于此。

以康明斯、戴姆勒、纳威司达、沃尔沃为首的几个大集团分别成立研究团队,把美铝、美驰、里卡多、米其林、施耐德、伊顿等零部件企业整合一起,强强联手开发超级卡车。

2011年,沃尔沃北美公司启动超级卡车项目,经过5年时间研发,沃尔沃在2016年推出第一款超级卡车(SuperTruck)概念车,货运效率提高了88%,远超能源部设定的50%目标;风阻减少了40%;燃油经济性提高了70%,1加仑柴油可以行使12英里,折算下来百公里油耗仅19.6升。

沃尔沃是怎么做到的?

碳纤维车身,铝合金车架等技术减重1.45吨

 

轻量化是超级卡车最重要的一个环节。沃尔沃超级卡车团队把卡车的每个零件都检查了一遍,从保险杠到挂车尾部,想办法为每一个零部件去减重。

首先是驾驶室,整个车顶、发动机罩和侧面的导流罩用的都是碳纤维材料,碳纤维比重小于金属材料,用它代替车上原有的金属部件可以减轻车身重量,车身强度不会因此变弱。同时沃尔沃也在开发类似特性的新材料降低成本,如再生碳纤维。

沃尔沃超级卡车的底盘几乎全部由铝合金制成,车架、连接附件的支架都是铝合金材料,只有螺栓是钢铁材料。全铝的底盘重量大约只有传统钢制车架的一半。

 

不要以为美国重卡还在用十五六升的大排量发动机,那都是老皇历了,为了降低油耗,他们都开始用6x2驱动的牵引车了,舍弃大排量发动机算什么。现在美国重卡流行的是13升左右排量的机型,动力性和燃油经济性比较均衡。

沃尔沃认为,超级卡车经过轻量化和空气动力学改进之后,对发动机功率的需求就降低了,同样的运载量不需要那么大排量和马力的发动机,于是超级卡车换上了排量11升的D11发动机,取代了之前13升发动机,更小排量的发动机大约减轻了150公斤的重量。

配套的挂车也开发了复合材料制成的空气动力学套件(侧裙、导流板等),且不影响耐用性。

经过这些减重措施,沃尔沃超级卡车自重降低了1.45吨。

重新设计保险杠,导流板,风阻降低40%

 

沃尔沃超级卡车是基于VNL车型打造,但是保险杠、驾驶室外部覆盖件,底盘整流罩和车顶都全面经过了重新设计,以最大限度提高空气动力学性能。

超级卡车前段比传统长头卡车更短,发动机罩向下倾斜度更大,这些改进有助于减少车辆外部的空气湍流和轮胎、挂车等间隙的气流,挂车和车头之间的衔接间隙更小,减少气流中断有助于提高燃油经济性。传统的物理后视镜也变成了摄像头,减少外部风阻。

 

细节的优化让沃尔沃超级卡车和普通的VNL外形上有明显的区别,更为科幻,风阻系数比VNL降低了40%,对燃油经济性提升有极大的帮助。

科学节油,巡航系统可记忆数千条路线

百公里油耗不到20升是超级卡车最让人赞叹的地方,这得益于车身轻量化和低风阻系数,另一方面动力系统整体效率也做了提升。

前面提到,沃尔沃为了减重给超级卡车配了D11发动机,这款11升发动机的特点就是轻便,省油。发动机最大425马力,最大扭矩2100Nm,驱动总质量8万磅(约36吨)的卡车只能说动力够用。

 

D11发动机在硬件上做了很多改进以提供发动机效率,如高压共轨燃油喷射系统可以更精细的控制燃油喷射;可变截面涡轮增压器改善涡轮迟滞,避免发动机低转速状态下不充分燃烧带来的燃油浪费;改进的活塞裙边精加工减少摩擦损失,波浪形活塞燃烧室有助于改善燃烧。

超级卡车项目工程师在优化D11发动机的时候还对D13发动机进行了改进,为它加入了一套名为Turbo Compound机械热回收系统,废气涡轮可以把热量转化为机械能通过一套机械机构驱动曲轴,发动机输出功率能增加50马力,提高6.5%的燃油效率。

 

与发动机匹配的自然是沃尔沃自家的I-Shift手自一体变速器,配备了I-See增强版自动巡航技术,可记忆数千条行驶路线,提前预判前方地形,系统利用数据信息可以实现更精准的巡航操作,就像一个熟悉地形的老司机,对下一步操作了如指掌。超级卡车道路测试期间,I-see为节油提供了很大的帮助。

超级卡车进入第二阶段,部分技术已商业化

 

第一阶段超级卡车计划各大集团都顺利达成目标,因此2016年美国能源部宣布启动超级卡车第二极端计划,预备提供约8000万美金进一步提高卡车效率。研发团队还是第一期的四大集团,康明斯、戴姆勒、纳威司达、沃尔沃,每个研发团队可以分到2000万美金,美国能源部出资45%,企业出资55%。

开发更高效的卡车是每个制造商前进的目标,超级卡车计划只是催化剂,进一步加快制造商研发新的技术,创新发展。虽然超级卡车概念车上很多东西暂时无法商业化量产,但还是有不少技术实现了商业化。像沃尔沃为超级卡车做的空气动力学改进已经可以在当前销售的VNL卡车上找到一些;发动机的波浪形活塞;机械热回收系统;高压共轨燃油喷射系统都已经在沃尔沃发动机上得到了应用,这都是超级卡车研发的成果。

 

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