商用車動力總成技術的發展趨勢

張明

摘要：當前，諸如環境保護、交通限制、柴油價格上漲和道路成本上升之類的問題正在給運輸業造成嚴重問題。商用車制造商和合作伙伴的目標是達到歐洲商用車和重型乘用車最嚴格的排放標準，并為應對這些挑戰而開發和增強綠色車輛。本文對此進行相關的研究。

關鍵詞：排放標準;發展方向;問題

一、柴油機繼續存在

目前，商用車制造商已經成功創建了一種新的改進型綠色汽車發動機，并且該發動機更為符合歐V排放標準。

汽油發動機的燃油消耗與柴油發動機基本相同，從純粹的物理角度來看，高端汽油發動機的效率仍有提高的空間，但作為商用車的動力裝置，柴油發動機始終具有廣闊的發展前景。

二、新引擎

瑞典Scania在新的R系列車型的基礎上，開發了功率最大的新型商用車，扭矩達3500 Nm，功率為537 kW，自2010年9月以來，已向用戶提供了四種V8發動機模型。這種柴油發動機的新結構可以承受更高的爆炸壓力，但在汽缸體頂部保留了原始的單缸汽缸蓋和高架凸輪軸。V8柴油機的氣缸體采用V形裝配角，在90°不變，行程也不變化，因此發動機下半部分的形狀保持不變，也使用了商用車制造商的其他V8的部分零部件。16.3升柴油發動機可以在三個最大變速箱速比的情況下在1000至1350r/min的低速范圍內使用最大扭矩。將來，天然氣是一種高度可利用的能源，其主要成分甲烷是最接近氫的可用能源，并且具有很高的能量含量。

在市政車輛中使用壓縮天然氣的優勢在于，當發動機和汽車行駛時，它們的重量非常輕（沒有像柴油發動機那樣的高爆炸壓力，但是需要輔助設備來使用壓縮天然氣）。 CNG車輛的總價格更昂貴，維護頻率更高（例如火花塞），但比不熟悉的燃料更現實（爆炸危險）。

三、動力總成優化的關鍵技術領域

希望將來在商用車動力總成的四個關鍵技術領域取得重大進展。基本發動機原則上不變，但是就燃料噴射技術而言，通過常規形式的燃料噴射和更高的燃料噴射壓力可以優化發動機的燃燒過程。第二個關鍵技術領域是改進商用柴油機的增壓和通風技術，這可以使柴油機更強大，包括提高效率和增壓。在燃料質量方面，現在特別關注排氣后處理技術。除混合動力技術外，對于商用柴油發動機，包括輔助設備，變速箱和排氣后處理在內的整個機器的控制與調節是一項關鍵技術，可優化商用車輛動力總成的潛力。

四、燃油噴射技術

從理論上講，高燃油噴射壓力大且具有減少廢氣的能力，尤其是對于PM排放來講，潛力巨大。在過去的兩年中，共軌燃油噴射系統可以達到的最大燃油噴射壓力從210 MPa增加到250 MPa。不久前，最大燃油噴射壓力為300 MPa的液壓增壓燃油噴射系統的開發開始了，它們在滿足材料特性和批量生產中極小的制造公差方面面臨著嚴峻的挑戰。同時，出于質量和尺寸的原因，這種燃油壓力提升是在共軌上完成的。然而，這種燃料增壓系統的優點在于，它可以增加燃料噴射壓力并改變燃料噴射規律曲線的形狀。

五、增壓通風技術

發動機的減少和增強也是當今商用車輛發動機的發展趨勢。例如，高增壓和高EGR比的組合將增加填充密度，因此必須采用更高的燃油噴射壓力，并且發動機將在更大的范圍內運行。它在特性曲線字段的范圍內運行，并且通常在需要更靈活噴射的高負載運行條件下運行。

但是，在商用車發動機較小且平均有效壓力相同的情況下，需要根據需要進行兩級增壓，因此，隨著閥的減少，增壓度增大，空氣交換損失增大。這意味著，根據降低燃油經濟性的指導方針，在商用車領域中不會縮小發動機的尺寸，而是考慮改善整個機器的整體布局，并減小幾何尺寸或提高有效的承載質量。

六、排氣處理

由于新法規對所有工業國家（包括中國、日本和美國）都有利，因此它制定了衡量有害排放量的統一標準，并為制造商創造了相同的全球競爭條件。

在這些環境中，商用車輛和發動機制造商都面臨著巨大的挑戰，他們不僅要找到不僅符合嚴格排放標準的解決方案，而且還要降低燃料消耗和制造成本。迄今為止，用于整體測量廢氣的不同駕駛周期和測量方法大不相同。

七、混合動力化

在某些情況下，混合動力技術可用于多種類型的商用車輛。從技術角度來看，混合動力單元的大多數組件已經確定，并且已經進行了小批量生產。原型車已經在路上行駛，需要研究的是增強成本優勢并延長使用壽命。當然，除了技術問題之外，要意識到客戶認為可以省錢的時候才購買這些混合動力車。首先，需要確保燃料成本高于電池部件成本，以便可以從國家獲得該技術的支持資金。

當前，混合動力設備在城市公交車上實現了理想的經濟效益，混合動力設備的高成本可以用大約5年的燃料節省來償還。然而，這種可能性在運送運輸中不存在，并且車輛的有效車載質量減小了，特別是在應用混合動力驅動單元時。但是，對于打算交付的商用車，使用混合動力驅動器在燃油消耗和二氧化碳排放方面可提供10%到15%的利潤。另外，節油效果的大小也與使用條件有關。在高彎道路和崎嶇起伏的地形上行駛時，即使在高頻率停車的情況下，節油效果也更加明顯。

八、結束語

本文研究發現可以將更經濟、手動和自動變速箱集成到現有的汽車結構解決方案中。在起停操作中，內燃機從停車狀態斷開，并且僅利用電動機執行起動操作，而沒有驅動力或舒適性的限制。取而代之的是，它使用了在施加車輛制動器時為混合動力電池組充電的能量（能量回收）。在完全混合動力系統支持的情況下，它還可以全功率加速或以純功率運行，而商用車最多可以節省30%。

參考文獻

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（哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司?黑龍江?哈爾濱?150000）