2009年美國能源部宣布，為了引導(dǎo)重卡制造商提高車輛燃油效率，美國準(zhǔn)備在2010-2015年投資2.7億美元用于研發(fā)比原有卡車油耗低50%、發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高到50%、排放標(biāo)準(zhǔn)高于歐六的“超級(jí)卡車”計(jì)劃。馬克、彼得比爾特、沃爾沃、納威司達(dá)、康明斯、戴姆勒底特律柴油機(jī)廠等企業(yè)參與了該計(jì)劃。在該計(jì)劃進(jìn)行期間，美國在發(fā)動(dòng)機(jī)及整車技術(shù)領(lǐng)域等方面都取得了重大突破，進(jìn)而直接促使了美國政府通過第二階段溫室氣體排放限值法規(guī)，同時(shí)為美國的運(yùn)輸業(yè)帶來了巨大效益。
在美國，卡車運(yùn)輸承載著道路物流運(yùn)輸?shù)闹饕毮堋?jù)統(tǒng)計(jì)8類重型卡車(最大總質(zhì)量超過15噸的車)運(yùn)送了美國70%的物資，但同時(shí)也消耗了美國80%左右的柴油。因此卡車油耗的控制對(duì)于美國節(jié)約物流成本和石油資源至關(guān)重要。美國在2010年1月1日開始實(shí)施的EPA2012法規(guī)，規(guī)定的卡車排放標(biāo)準(zhǔn)比歐六都嚴(yán)格，堪稱目前全球最嚴(yán)的排放法規(guī)。“超級(jí)卡車”計(jì)劃在這樣的背景下誕生，并力圖繼續(xù)降低美國重型卡車的油耗和排放，為更進(jìn)一步的排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施打下基礎(chǔ)。
在2010年，美國市場上主流發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率大多數(shù)只有40%，60%左右都在熱能轉(zhuǎn)化過程中丟失了。而按照能源部的要求，加入該計(jì)劃的企業(yè)五年內(nèi)要降低車輛總體油耗50%，其中整車油耗降低30%，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低20%，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率達(dá)到50-55%”，同時(shí)還要符合美國EPA2012法規(guī)嚴(yán)苛排放要求。
納威司達(dá)參與超級(jí)卡車計(jì)劃 明確整車和發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)方向
美國的超級(jí)卡車計(jì)劃可以理解為美國能源部出資45%，卡車和發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)出資55%，由參與該項(xiàng)目的企業(yè)分別進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。我們以納威司達(dá)的超級(jí)卡車研發(fā)項(xiàng)目為例進(jìn)行解讀。
2009年，納威司達(dá)被能源部指定為“超級(jí)卡車”合作公司之一。根據(jù)雙方協(xié)議，能源部和納威司達(dá)以及其供應(yīng)商伙伴將分別出資3700萬和5200萬美元作為研究經(jīng)費(fèi),重點(diǎn)圍繞卡車空氣動(dòng)力學(xué)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率，廢熱回收，混合動(dòng)力等方面開展創(chuàng)新性研究。
1.美國能源部授予納威司達(dá)，進(jìn)行提高長途重卡燃油效率技術(shù)示范項(xiàng)目。
2.項(xiàng)目期限：5年。
3.項(xiàng)目費(fèi)用：約8900萬美元，美國能源部費(fèi)用分擔(dān)45%。
4.項(xiàng)目目標(biāo)：卡車整體油耗降低50%，其中30%整車技術(shù)，20%發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率50—55%。
在整車油耗改進(jìn)方面，納威司達(dá)確定了四個(gè)方向。一是混合動(dòng)力，主要是雙模深度混合，車輛既能以純電動(dòng)模式行駛，也能在純電動(dòng)與混合動(dòng)力模式之間自由轉(zhuǎn)換;二是傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化;三是輕型材料的更多應(yīng)用，比如復(fù)合材料在駕駛室與掛車上的采用、合金材料在輪轂和車輪上的應(yīng)用等。
第四個(gè)方向是空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，這也是納威司達(dá)的重頭戲。雷寧告訴記者，當(dāng)重型車輛在高速路上以85km/h勻速行駛時(shí)，空氣流動(dòng)阻力所導(dǎo)致的燃油消耗，占到了總驅(qū)動(dòng)能耗的50%。為此，納威司達(dá)正在設(shè)計(jì)的未來概念車，將在外形的空氣動(dòng)力優(yōu)化上有突破性的進(jìn)展，它不但改進(jìn)了牽引車的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，使其更富流線型，還將實(shí)現(xiàn)牽引車與掛車的一體化設(shè)計(jì)。“根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，減少牽引車與半掛車之間的空隙，能降低整車2%的額外油耗。在掛車上應(yīng)用裙板和整流罩，能夠減少11%的油耗。”
在發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高方面，也有四個(gè)發(fā)展方向。一是改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率，提高燃油品質(zhì);二是改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率;三是改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高電控管理系統(tǒng)的精確性;四是研發(fā)廢熱能回收技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)做功的過程實(shí)際上就是熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。在這個(gè)轉(zhuǎn)化過程中，很多熱能被無效浪費(fèi)了，因此，廢熱能回收技術(shù)，恰恰就是要解決這個(gè)問題，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
康明斯聯(lián)合彼得比爾特 第二代超級(jí)卡車油耗21.98升
作為美國能源部“超級(jí)卡車”項(xiàng)目中的成員，彼得比爾特一直專注于尋求提高牽引掛車貨運(yùn)效率的解決方案。彼得比爾特總工程師其第一代“超級(jí)卡車”概念牽引式掛車油耗達(dá)到近10英里/加侖(23.5L每百公里)的水平，并預(yù)計(jì)在2014年第一季度就緒的第二代卡車將會(huì)有更好的性能。需要指出的是，美國的荷定載重質(zhì)量比國內(nèi)要低。
2014年2月康明斯和彼得比爾特周二聯(lián)合宣布，他們的最新版超級(jí)牽引車在實(shí)際駕駛條件下油耗達(dá)到21.98升/百公里的記錄。和2009年的基本車型通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該車增加了75%的燃油經(jīng)濟(jì)性、溫室氣體排放減少了43%，24小時(shí)貨運(yùn)效率提高了86%。
這臺(tái)彼得比爾特579型牽引車搭載了一臺(tái)康明斯ISX15型發(fā)動(dòng)機(jī)，在丹頓至德克薩斯及弗農(nóng)至德克薩斯間得到了最佳的成績。而兩年前在這條312英里的路線上，首個(gè)版本的康明斯彼得比爾特超級(jí)卡車的平均油耗為百公里23.5L。
該測試實(shí)在在兩條線路上往返進(jìn)行的，可以排除通過單程獲得順風(fēng)情況節(jié)油的狀況。每臺(tái)牽引車總重量為29.5噸，以103公里/每小時(shí)的速度在丹頓至孟菲斯、德克薩斯間運(yùn)行也同樣驗(yàn)證了車輛的燃油效率得到了提高。
康明斯和彼得比爾特表示，除了減少燃油消耗外，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)效率的改進(jìn)也進(jìn)一步減少了二氧化碳等溫室氣體的排放，該項(xiàng)目的目標(biāo)是發(fā)展高效清潔的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，配合先進(jìn)的廢熱回收系統(tǒng)、氣動(dòng)式牽引車和掛車組合等技術(shù)降低燃油消耗，利用新型電器系統(tǒng)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)。該超級(jí)卡車還改進(jìn)了底盤，對(duì)車輛進(jìn)行了空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，同時(shí)掛車采用更輕量的組件也能增加貨運(yùn)效率。
北美戴姆勒超級(jí)卡車燃油經(jīng)濟(jì)性提升了50% 提前一年完成目標(biāo)
2014年6月戴姆勒北美卡車公司表示，通過與項(xiàng)目合作伙伴的共同努力，他們共同設(shè)計(jì)的8級(jí)重型超級(jí)卡車的整體貨運(yùn)效率比2007年的基礎(chǔ)車型提升了50%。盡管提前一年達(dá)成了目標(biāo)，但是在接下來的一年，他們將會(huì)繼續(xù)想辦法提高運(yùn)輸效率。
據(jù)悉，戴姆勒北美卡車公司做了一系列的測試，其中在俄勒岡州和德克薩斯州有兩種不同的公路路線，在這種情況下的燃油經(jīng)濟(jì)性分別提高了52%和61%。
超級(jí)卡車計(jì)劃成就斐然 美國再一次縮緊油耗和溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)
2014年2月18號(hào)，美國總統(tǒng)奧巴馬在馬里蘭州的一處配送中心宣布，聯(lián)邦政府將進(jìn)一步收緊對(duì)中型和重型卡車的燃料效率標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)氣候變化和刺激國內(nèi)生產(chǎn)。
奧巴馬要求美國環(huán)保署和交通部2015年3月前起草一份法令，再一次提高油耗和溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，法令2016年3月生效。美國環(huán)保署和交通部會(huì)和行業(yè)相關(guān)方共同合作，以測算所節(jié)省燃油和減少的排放。
編后語
正所謂“他山之石，可以攻玉”，反觀中國，隨著能源危機(jī)愈演愈烈，隨著中國汽車燃油消耗量的越來越大，隨著中國重型商用車的保有量越來越大，隨著中美雙方汽車技術(shù)交流的擴(kuò)大，我們的政府相關(guān)管理部門是否可以參考借鑒美國能源部的超級(jí)卡車計(jì)劃，采取更多市場手段、鼓勵(lì)手段與補(bǔ)貼手段，來推動(dòng)中國重卡產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步?中國是否也可以推出一個(gè)“超級(jí)卡車計(jì)劃”，由政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)來共同推動(dòng)卡車的節(jié)能減排呢?
