有著數(shù)量如此眾多的重卡,即使每輛卡車的燃油經(jīng)濟(jì)性僅提高一點(diǎn)點(diǎn),也可以節(jié)約大量的石油,顯著減少溫室氣體排放,大幅降低成本。即使小幅度改善燃油經(jīng)濟(jì)性,制造商和集團(tuán)用戶也可以發(fā)現(xiàn)其中的應(yīng)用價(jià)值。
簡(jiǎn)介與背景 提升燃料效率的重要性
據(jù)美國(guó)運(yùn)輸部估計(jì),美國(guó)8級(jí)牽引車/掛車每年大約消耗280億加侖燃油,約占運(yùn)輸消耗能源的22%。這些消耗的燃油可供250萬輛卡車使用,平均每輛卡車每年行駛約6.6萬英里。新購買卡車的行駛里程數(shù)較高,約每年10萬英里;舊卡車的行駛里程數(shù)較少。應(yīng)用新技術(shù)可以減少大量燃油消耗,因?yàn)樾录夹g(shù)往往用在行駛里程最高的卡車上。由于燃油消耗如此巨大,達(dá)到每年數(shù)十億加侖,約占道路車輛燃油消耗的20%,有著數(shù)量如此眾多的重卡,即使每輛卡車的燃油經(jīng)濟(jì)性僅提高一點(diǎn)點(diǎn),也可以節(jié)約大量的石油,顯著減少溫室氣體排放,大幅降低成本。即使小幅度改善燃油經(jīng)濟(jì)性,制造商和集團(tuán)用戶也可以發(fā)現(xiàn)其中的應(yīng)用價(jià)值。
本報(bào)告中討論的一些燃油經(jīng)濟(jì)性改善只占很小的百分比,但如果考慮到8級(jí)卡車有著龐大的數(shù)量,總體節(jié)油效果就很可觀了。有一個(gè)實(shí)例可以解釋這一點(diǎn),據(jù)沃爾沃掛車空氣動(dòng)力學(xué)的合作者Ridge公司和Freightwing公司稱,估計(jì)掛車空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)組合可改善燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)10%。如果道路上有40%的牽引車和掛車應(yīng)用這些技術(shù)組合后,卡車集團(tuán)用戶每年可以節(jié)約燃油達(dá)10億加侖。目前柴油價(jià)格為每加侖2.5美元,卡車集團(tuán)用戶每年可以節(jié)省25億美元。根據(jù)掛車對(duì)于牽引車的比例,估計(jì)每輛掛車每年可以節(jié)省1700~2700美元,節(jié)省的燃油可以縮短投資回報(bào)期達(dá)1~2年。改善燃油經(jīng)濟(jì)性也減少了溫室氣體排放。根據(jù)美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算,每年可以減少約1500萬噸二氧化碳當(dāng)量排放。
目標(biāo)和預(yù)期效果
美國(guó)超級(jí)卡車項(xiàng)目于2009年啟動(dòng),目標(biāo)是開發(fā)和展示8級(jí)重型牽引車-掛車運(yùn)輸效率提高50%的效果,以每噸-英里/加侖表示。其中超級(jí)卡車40%的運(yùn)輸效率改善來自于發(fā)動(dòng)機(jī)(配備達(dá)50%制動(dòng)熱效率的發(fā)動(dòng)機(jī)),另外的60%來自于車輛技術(shù)。
超級(jí)卡車由美國(guó)能源部資助,采取費(fèi)用共擔(dān)的方式,囊括了北美主要的8級(jí)重卡制造商:戴姆勒北美公司、納威司達(dá)公司和沃爾沃卡車北美公司。卡車制造商帕卡通過與康明斯合作的方式,利用彼得比爾特的品牌,參加了該項(xiàng)目。這些卡車制造商占據(jù)2014年美國(guó)市場(chǎng)的99%,見圖1。(馬克隸屬于沃爾沃品牌,被統(tǒng)計(jì)在沃爾沃的份額中;肯沃斯隸屬于帕卡品牌)
超級(jí)卡車項(xiàng)目解決了把系統(tǒng)效率技術(shù)應(yīng)用到市場(chǎng)中的難題。這個(gè)項(xiàng)目展示了各種提高效率技術(shù)的潛力。本文說明這些技術(shù)在近期(如牽引車和掛車的空氣動(dòng)力學(xué))和遠(yuǎn)期(如牽引車提高效率的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)改進(jìn)設(shè)計(jì))商業(yè)化應(yīng)用的機(jī)遇。通過超級(jí)卡車開發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力,這些技術(shù)能夠向行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士、集團(tuán)用戶和公眾展示,展示獲得的燃油經(jīng)濟(jì)性改善效果,并且安全、可靠、耐久和實(shí)用的特點(diǎn)。
項(xiàng)目進(jìn)展
對(duì)于2009年設(shè)立的超級(jí)卡車開發(fā)目標(biāo),每支團(tuán)隊(duì)都獲得卓越的進(jìn)展。運(yùn)輸效率的目標(biāo)以2009年?duì)恳?掛車基礎(chǔ)車型為基準(zhǔn),各團(tuán)隊(duì)的進(jìn)度不一,但是到2016年底將全部完成。
⑴康明斯團(tuán)隊(duì)
康明斯和彼得比爾特團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)行了500多英里、為期2天的道路試驗(yàn),內(nèi)容包括車內(nèi)夜間住宿,證明運(yùn)輸效率改善86%,超過50%的設(shè)定目標(biāo)。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo),該團(tuán)隊(duì)集成了先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器,包括廢熱回收技術(shù)、牽引車和掛車空氣動(dòng)力學(xué)提升、具有GPS地形管理功能的預(yù)測(cè)巡航控制、用于怠速管理的鋰離子電池輔助動(dòng)力裝置、低滾阻輪胎、輕量化材料與設(shè)計(jì)。
⑵戴姆勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)
戴姆勒展示運(yùn)輸效率改善達(dá)115%的道路試驗(yàn),試驗(yàn)為期5天、312英里。采用的技術(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、發(fā)動(dòng)機(jī)降速和燃燒改善、先進(jìn)的牽引車和掛車空氣動(dòng)力學(xué)改善、并聯(lián)式混合動(dòng)力(利用電氣裝置儲(chǔ)存的能量支持怠速管理)、預(yù)測(cè)巡航控制和改善動(dòng)力總成潤(rùn)滑系統(tǒng)。
⑶沃爾沃團(tuán)隊(duì)
沃爾沃展示了運(yùn)輸效率改善達(dá)88%、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)熱效率達(dá)50%的成果。實(shí)現(xiàn)路徑有減少空氣阻力40%以上;車輛輕量化時(shí)采用超輕車架,比常規(guī)車架減重40%以上;動(dòng)能回收;低滾阻輪胎等。提高運(yùn)輸效率的其他措施有智能巡航控制,它具有GPS地形管理功能;集成太陽能車頂概念等。動(dòng)力總成改善也對(duì)運(yùn)輸效率有重要的貢獻(xiàn),包括發(fā)動(dòng)機(jī)降速和小型化、燃油噴射、后處理系統(tǒng)和廢熱回收。
⑷納威司達(dá)團(tuán)隊(duì)
納威司達(dá)仍正在努力達(dá)到運(yùn)輸效率目標(biāo),希望能夠把運(yùn)輸效率提高80%以上。其目前試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)熱效率達(dá)48.3%,正在采用其他技術(shù)把這一指標(biāo)提高到50%以上。納威司達(dá)和美國(guó)勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作,進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)研究,提高試驗(yàn)和分析能力,研究幾項(xiàng)空氣動(dòng)力學(xué)的減少空氣阻力新概念,如牽引車駕駛室重新設(shè)計(jì)和掛車的寬度、高度與節(jié)距控制。該團(tuán)隊(duì)還在研究具有GPS地形管理功能的“靈活的”巡航控制、電子加熱、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)(HVAC),以及牽引車和掛車減重潛力超過6500磅。如同其他開發(fā)團(tuán)隊(duì)一樣,納威司達(dá)團(tuán)隊(duì)也致力于發(fā)動(dòng)機(jī)效率改善,包括燃燒系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)附件和發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理。
并不是所有的整車和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)都能使用戶受益。這些技術(shù)必須與工況相結(jié)合,才能達(dá)到預(yù)期的節(jié)油效果,四個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)都反映了這個(gè)問題。
技術(shù)評(píng)估 目前和近期可商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)
為了在卡車市場(chǎng)中評(píng)估這些技術(shù),能源部使用了各種資源,包括項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的技術(shù)報(bào)告和項(xiàng)目報(bào)告、對(duì)超級(jí)卡車技術(shù)專家的采訪,以及外部資源,如有各公司的新聞和公開聲明。能源部還采用車輛技術(shù)辦公室專家提出的意見和技術(shù)觀點(diǎn),能源部的報(bào)告和研究成果(如超級(jí)卡車收益分析報(bào)告),以及直接來自項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的信息。
到目前為止,有些技術(shù)在市場(chǎng)中已經(jīng)得到一定的應(yīng)用,如空氣動(dòng)力學(xué)提升(牽引車和掛車側(cè)裙、保險(xiǎn)杠和其他零部件的空氣動(dòng)力學(xué)重新設(shè)計(jì))、發(fā)動(dòng)機(jī)降速、6×2車橋、AMT、預(yù)測(cè)巡航控制和輕量化。這些技術(shù)已經(jīng)開始對(duì)用戶產(chǎn)生吸引力,因?yàn)樗麄兺ǔS泻芎玫耐顿Y回報(bào),容易用于卡車車隊(duì)。另外,美國(guó)環(huán)保署和能源部的“第一階段”燃油效率和溫室氣體排放法規(guī)也是這些技術(shù)得到應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)因素。
另有一些在超級(jí)卡車項(xiàng)目中開發(fā)的技術(shù)達(dá)到了市場(chǎng)應(yīng)用的水平,或者在市場(chǎng)中與燃油效率技術(shù)結(jié)合起來使用。在另外的實(shí)例中,有些技術(shù)單獨(dú)得到應(yīng)用。比如6×2車橋配置、鋁材料第五輪,以及其他輕量化零部件(如儲(chǔ)氣罐)已經(jīng)在超級(jí)卡車項(xiàng)目中開發(fā)出來,并逐漸得到商業(yè)化應(yīng)用。
技術(shù)成熟度水平是超級(jí)卡車相關(guān)技術(shù)得到商業(yè)化應(yīng)用的基本驅(qū)動(dòng)因素,如表1和表2所示。技術(shù)成熟度解決了技術(shù)得到商業(yè)化應(yīng)用的過程,幫助識(shí)別那些即將進(jìn)行商業(yè)化進(jìn)程的技術(shù),商用車行業(yè)把技術(shù)成本效益作為應(yīng)用的關(guān)鍵考慮因素,格外關(guān)注。制造商和用戶廣泛接受的觀點(diǎn)是,回報(bào)期不超過18個(gè)月的技術(shù)才具備商業(yè)化條件,在近期市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下被采用。投資回報(bào)期為18~36個(gè)月的技術(shù)仍然可以商業(yè)化,但是在沒有法規(guī)等驅(qū)動(dòng)因素的情況下,用戶和制造商更愿意等待進(jìn)一步降低成本,或者采用不同的商業(yè)模式。在沒有法規(guī)驅(qū)動(dòng)或進(jìn)一步降低成本的情況下,投資回報(bào)期大于36個(gè)月的技術(shù)不大可能得到商業(yè)化應(yīng)用;貓(bào)不是車隊(duì)考慮的唯一因素,他們還考慮技術(shù)可靠性、對(duì)正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間的影響、技術(shù)對(duì)車輛殘值的影響,以及對(duì)于維護(hù)成本和維護(hù)活動(dòng)的影響。
超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)通過采用一系列新技術(shù),達(dá)到提升50%運(yùn)輸效率的目標(biāo),其中一些技術(shù)目前已經(jīng)具備成本效率,達(dá)到市場(chǎng)應(yīng)用的條件。許多其他技術(shù)也顯示出很大的應(yīng)用前景,但是還沒有達(dá)到足夠的技術(shù)成熟度,支持商業(yè)化應(yīng)用。
表1所示為目前可商業(yè)化和接近商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù),制造商希望在未來兩年里進(jìn)行應(yīng)用。表1所示的技術(shù)或者已經(jīng)在一些車輛中應(yīng)用,或者有望在2016~2017年得到商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)公開信息和開發(fā)團(tuán)隊(duì)的反饋,這些技術(shù)達(dá)到了成熟度8級(jí)的水平(處于或者接近系統(tǒng)開發(fā)末期)。
商業(yè)化應(yīng)用實(shí)例 1
彼得比爾特根據(jù)超級(jí)卡車項(xiàng)目獲得的技術(shù),對(duì)8級(jí)牽引車的空氣動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行一系列改進(jìn)。彼得比爾特579 EPIQ車型與常規(guī)的579車型相比,采用了很多超級(jí)卡車項(xiàng)目中開發(fā)的提高燃油效率技術(shù),燃油經(jīng)濟(jì)性改善達(dá)14%。在EPIQ車型采用的來自超級(jí)卡車項(xiàng)目的新技術(shù)中,牽引車側(cè)邊整流罩能夠縮短擋泥板和前方轉(zhuǎn)向輪之間的距離,前方的空氣阻尼能夠阻止氣流通過車輛下方,整流罩延伸到牽引車側(cè)面下方,幾乎接近地面,引導(dǎo)氣流離開車輛下方,減少行駛中的空氣阻力。超級(jí)卡車還進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與AMT優(yōu)化等技術(shù)提升。
商業(yè)化應(yīng)用實(shí)例 2
沃爾沃于2016年初宣布,在該公司2017年的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,超級(jí)卡車研究項(xiàng)目起著重要的作用,有助于提升動(dòng)力傳動(dòng)效率和性能。沃爾沃稱,有一些特性已經(jīng)能夠向用戶提供,包括新型活塞設(shè)計(jì)(可提高燃油效率達(dá)2.5%)、渦輪復(fù)合增壓系統(tǒng)改進(jìn)(可提高燃油效率達(dá)6.5%)和共軌燃油噴射系統(tǒng),這些技術(shù)直接來源于超級(jí)卡車研究項(xiàng)目。
影響技術(shù)應(yīng)用的因素
超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)正朝著商業(yè)化的方向開發(fā)和提煉相關(guān)技術(shù)。如果能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,相關(guān)技術(shù)在卡車市場(chǎng)的應(yīng)用取決于以下幾個(gè)因素。車隊(duì)對(duì)購置效率提升技術(shù)中出現(xiàn)的成本增加,正尋找一種積極的投資回報(bào)率(ROI),而此種回報(bào)率中的大部分必須通過采用先進(jìn)技術(shù)而減少燃料成本。成本結(jié)余是燃料價(jià)格和技術(shù)有效性綜合作用的結(jié)果:雖然技術(shù)有效性能提升節(jié)約成本的效果,但較低的燃料價(jià)格卻使此效果降低。柴油價(jià)格的波動(dòng)(如圖4所示)不利于預(yù)測(cè)采用何種市場(chǎng)導(dǎo)向型的新技術(shù),該技術(shù)將在5年或10年后在目標(biāo)市場(chǎng)應(yīng)用。市場(chǎng)是復(fù)雜多變的,但燃料價(jià)格的變動(dòng)是影響投資回報(bào)率的計(jì)算,及最終是否采用該技術(shù)的因素之一。
車隊(duì)還密切關(guān)注維修保障方面的需求。空氣動(dòng)力學(xué)輔助在各個(gè)超級(jí)卡車樣車上的應(yīng)用也反映出該團(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的方法滿足整體目標(biāo)并鑒定出空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿。這些空氣動(dòng)力學(xué)輔助在實(shí)施方面面臨一些挑戰(zhàn),有一部分原因是有些部件間的間隙很有限,例如:側(cè)裙板和前擾流板及地面之間。實(shí)際使用中的牽引車必須能在有限的空間里運(yùn)作,承受惡劣的天氣狀況,越過其它障礙物例如路沿和裝卸碼頭,這些都會(huì)為潛在的損害或維修成本提供空氣動(dòng)力學(xué)輔助。
車隊(duì)經(jīng)理在考慮和詳細(xì)說明將來的車隊(duì)購置時(shí),必須對(duì)這些潛在的生命周期維護(hù)花費(fèi)進(jìn)行分解。尤其是對(duì)掛車而言,很難對(duì)其損壞進(jìn)行責(zé)任判定,也不好處理經(jīng)濟(jì)賠償。康明斯-彼得比爾特超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)掛車時(shí),采用可伸縮的掛車裙板以解決這些疑慮:掛車裙板可伸縮,從而在惡劣工況下作業(yè)時(shí)可擴(kuò)大車輛的離地間隙。
車隊(duì)同時(shí)也考慮新技術(shù)相關(guān)的其他經(jīng)濟(jì)因素。事實(shí)上,所有車隊(duì)都嘗試減少設(shè)備的故障時(shí)間以確保車輛能隨時(shí)準(zhǔn)備工作。由于這個(gè)原因,任何可能降低可靠性或具有不確定可靠性的技術(shù)在市場(chǎng)大范圍地應(yīng)用都比較緩慢,即使這些技術(shù)有可能降低燃料使用的花費(fèi)。不同的車隊(duì)考慮的重點(diǎn)也不相同,有的更看重車輛的可靠性和適用性,而另一些則更看重燃料花費(fèi)的減少。車隊(duì)也會(huì)從剩余價(jià)值層面考慮新技術(shù)的積極和消極影響,尤其是有些大型車隊(duì),在使用車輛2-4年后就會(huì)賣給二手車市場(chǎng)。
還有其它的經(jīng)濟(jì)因素與掛車在市場(chǎng)上的應(yīng)用有關(guān)?諝鈩(dòng)力學(xué)為牽引車-掛車組合效率的提升提供了良好機(jī)遇,并且掛車起著決定性作用?得魉/彼得比爾特超級(jí)卡車的數(shù)據(jù)顯示,牽引車-掛車組合的空氣動(dòng)力學(xué)提升總量中有2/3與掛車有關(guān),僅1/3與牽引車有關(guān)。然而,掛車市場(chǎng)充滿了挑戰(zhàn),因?yàn)橄鄬?duì)于牽引車而言,掛車大多數(shù)情況下被當(dāng)作是商品(全國(guó)范圍來看,每1個(gè)牽引車就配有4個(gè)掛車)。正是由于每臺(tái)牽引車配有多個(gè)掛車,可以預(yù)見燃料經(jīng)濟(jì)效益的提升,因而車隊(duì)對(duì)改變掛車設(shè)計(jì)的投資比對(duì)改變牽引車設(shè)計(jì)的投資要高。節(jié)約燃料的收益方是不確定的,牽引車車主可能從掛車的空氣動(dòng)力學(xué)改善中獲利,但牽引車車主可能并不是掛車車主。掛車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較緩慢,總體來說:掛車側(cè)裙板有所發(fā)展,但其它裝置的發(fā)展依然緩慢。市場(chǎng)對(duì)提升掛車效率相關(guān)技術(shù)的采用需要低成本、高性能的技術(shù),例如超級(jí)卡車所采用的技術(shù)。航運(yùn)檢修需要改變掛車的排列及所屬方式,同時(shí)也可能影響掛車是否被采用。駕駛員出于自愿或法規(guī)需要采用提升效率的技術(shù),如環(huán)保局智能道路項(xiàng)目,環(huán)保局/交通運(yùn)輸部第2階段溫室氣體標(biāo)準(zhǔn),這些都將有助于促進(jìn)掛車技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施。
政府法規(guī)在加速技術(shù)引進(jìn)的同時(shí),有時(shí)也會(huì)阻礙技術(shù)市場(chǎng)占有率的提升,即使該技術(shù)有著良好的投資回報(bào)率。例如,用攝像頭代替后視鏡需要法規(guī)的轉(zhuǎn)變。類似的還有,車隊(duì)列車(與車輛間距相關(guān)的法規(guī))或更長(zhǎng)的空氣動(dòng)力學(xué)掛車尾部(掛車長(zhǎng)度法規(guī))。許多法規(guī)都以安全性為基礎(chǔ),因此增加了技術(shù)開發(fā)的復(fù)雜性:即使超級(jí)卡車中有效節(jié)約燃料的技術(shù)方案也需要額外的法規(guī)支持或其它方面的開發(fā)以達(dá)到其市場(chǎng)潛力。
本報(bào)告中的信息首先是基于當(dāng)前對(duì)技術(shù)開發(fā)、當(dāng)前和未來的市場(chǎng)環(huán)境(包括燃料價(jià)格)以及車隊(duì)在車輛購置方面創(chuàng)新的預(yù)測(cè),反映出與之相關(guān)的前沿技術(shù)規(guī)劃。在將來,客戶需求的改變不僅基于市場(chǎng)演變和發(fā)展趨勢(shì),還將基于法規(guī)的演變和發(fā)展。能源部嘗試通過技術(shù)資料、已發(fā)布的公告、產(chǎn)品計(jì)劃的有關(guān)新聞、以及與超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)的直接溝通來收集各企業(yè)在未來可能采用技術(shù)的有關(guān)完整的信息。這些技術(shù)的未來發(fā)展計(jì)劃,例如時(shí)間表和商業(yè)化的具體計(jì)劃被認(rèn)為是具有商業(yè)敏感性的信息,因而不能完全公開發(fā)布。
提高卡車效率技術(shù)的其他描述
現(xiàn)在的8級(jí)牽引車-掛車是用于運(yùn)輸貨物的一種復(fù)雜、有效的方式,包含大量技術(shù)以確保車輛的安全性、有效性和清潔度。超級(jí)卡車項(xiàng)目推動(dòng)了大量新技術(shù)的發(fā)展,提升了現(xiàn)有的卡車設(shè)計(jì)。
圖5展示了在短期內(nèi)應(yīng)用的新技術(shù),在之前的章節(jié)中也敘述過,同時(shí)也展示了這些技術(shù)將在8級(jí)卡車的哪個(gè)位置應(yīng)用。
發(fā)動(dòng)機(jī)
超級(jí)卡車項(xiàng)目研究凸顯了在將燃料能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能過程中提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率的多個(gè)領(lǐng)域(也就是說,提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率)。團(tuán)隊(duì)成員做出設(shè)計(jì)變更以減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦,提升缸內(nèi)燃燒效率,通過改變渦輪增壓器和其它空氣操縱裝置使氣流出入發(fā)動(dòng)機(jī)更加便捷。更多發(fā)動(dòng)機(jī)效率提升方面的先進(jìn)技術(shù)也即將來臨,包括廢熱再循環(huán)系統(tǒng),可將通常情況下在排氣或冷卻過程中損失的能量轉(zhuǎn)化成供卡車使用的機(jī)械能或電能。
傳動(dòng)系
對(duì)變速器、橋和其它將發(fā)動(dòng)機(jī)能量傳遞到車輪的零部件,超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)了效率提升方面的機(jī)遇。機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)將離合器式手動(dòng)變速器的機(jī)械能與優(yōu)化后的自動(dòng)變速器換擋策略相結(jié)合提升效率。超級(jí)卡車項(xiàng)目的成果之一就是生產(chǎn)商共同協(xié)作來完成發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器控制系統(tǒng)的集成,以確保各廠家以最高的效率進(jìn)行合作。變速器和橋的設(shè)計(jì)變更可減小牽引車的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸,并且在保證駕駛性能的同時(shí),使發(fā)動(dòng)機(jī)在更低的平均轉(zhuǎn)速(自動(dòng)降速)下運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的縮小和轉(zhuǎn)速的降低為車輛效率提升提供了開發(fā)潛力。變速器和車橋齒輪潤(rùn)滑性能的提升有利于減少零部件之間的摩擦損耗。新的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)使?fàn)恳囯p橋中的一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)車輛,在保證雙橋系統(tǒng)牽引力的同時(shí)減少第二驅(qū)動(dòng)橋的摩擦損耗。
空氣動(dòng)力學(xué)
空氣動(dòng)力學(xué)的提升有助于降低車輛下坡時(shí)的空氣阻力。超級(jí)卡車項(xiàng)目中,在掛車上增加了一些裝置以提升掛車的空氣動(dòng)力學(xué)性能。其中包括掛車側(cè)裙板,可遮蓋住掛車的下部區(qū)域及后輪的前部區(qū)域,從而防止空氣停滯于掛車下方。掛車的船型尾部使掛車后方區(qū)域的氣流變得平順,阻止后方形成一個(gè)低壓區(qū)。導(dǎo)流罩和間隙減小裝置覆蓋住牽引車和掛車之間的空隙,防止空氣停滯于牽引車駕駛室和掛車前部之間的區(qū)域。
盡管現(xiàn)在的8級(jí)牽引車在過去10到20年間在空氣動(dòng)力學(xué)方面有相當(dāng)大的提升,超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)仍發(fā)現(xiàn)了可繼續(xù)提升的領(lǐng)域。位于牽引車前后輪之間重新設(shè)計(jì)的側(cè)導(dǎo)流罩可以防止空氣停滯于牽引車下方,而前方擾流板和保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)能引導(dǎo)氣流位于卡車的周圍而不是車輛下方。車頂導(dǎo)流罩的作用與之類似,引導(dǎo)氣流平順地流向牽引車上方,使?fàn)恳嚨母叨群蛼燔嚫叨认嗥ヅ。有些?dǎo)流罩和其它減小牽引車-掛車間隙的裝置也在牽引車上應(yīng)用。
輕量化
通過增加運(yùn)輸貨物的重量,使卡車在法規(guī)允許的承重范圍內(nèi)(在相同的英里和加侖下能裝更多的貨物)或同等重量的貨物使用更輕的卡車運(yùn)輸(同等重量的貨物能行駛更多的英里數(shù)每加侖),可減少卡車的重量,從而提升整體的運(yùn)輸效率(噸-英里每加侖)。超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)通過改變車輛的材料來減重(例如,使用鋁制鞍座連接牽引車和掛車,或用鋁制輪輞代替鋼制輪輞)。使用單寬輪胎也可以通過減少車輪的數(shù)量降低卡車的重量。
輪胎滾動(dòng)阻力
輪胎滾動(dòng)阻力是指輪胎在路面滾動(dòng)時(shí)消耗的能量。這部分能量主要通過胎側(cè)的彎曲和胎面在路面的摩擦消耗。輪胎滾動(dòng)阻力的減少可通過傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn),如輪胎設(shè)計(jì)和材料的改進(jìn),也可以通過新的輪胎概念,如單寬基輪胎來實(shí)現(xiàn)。制造廠商通過傳統(tǒng)的方式減少滾動(dòng)阻力,例如改變輪胎的材質(zhì)(添加二氧化硅)和重新設(shè)計(jì)低摩擦的胎面。單寬基輪胎是通過使用一個(gè)更寬的輪胎替換原有的標(biāo)準(zhǔn)雙輪胎來減低滾動(dòng)阻力,最終,在保證承載能力的同時(shí)減少輪側(cè)彎曲的影響(通過減少兩個(gè)輪側(cè)來實(shí)現(xiàn))。
能量管理
能量管理是一個(gè)廣義的術(shù)語,既一系列提升能量源在車輛上使用效率的技術(shù)。預(yù)測(cè)性巡航控制使用GPS地圖和地形數(shù)據(jù)庫查看前方道路情況,通過分級(jí)調(diào)整車速,進(jìn)而提升燃油效率。節(jié)能反饋系統(tǒng)通過儀表板顯示為駕駛員提供指導(dǎo),使車輛效率發(fā)揮到最大。怠速管理系統(tǒng)在休息期間,也就是當(dāng)駕駛員需要使用暖風(fēng)或空調(diào)及其它電子設(shè)備時(shí),可以使燃油使用最小化。這一系統(tǒng)使主發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)和停止間循環(huán)提供車輛負(fù)載或通過使用輔助柴油機(jī),車載電池,或非車載電氣連接來產(chǎn)生車輛負(fù)載所需的動(dòng)力。
驗(yàn)證碼: