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商用车动力总成技术的发展趋势

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张明

摘要：当前，诸如环境保护、交通限制、柴油价格上涨和道路成本上升之类的问题正在给运输业造成严重问题。商用车制造商和合作伙伴的目标是达到欧洲商用车和重型乘用车最严格的排放标准，并为应对这些挑战而开发和增强绿色车辆。本文对此进行相关的研究。

关键词：排放标准;发展方向;问题

一、柴油机继续存在

目前，商用车制造商已经成功创建了一种新的改进型绿色汽车发动机，并且该发动机更为符合欧V排放标准。

汽油发动机的燃油消耗与柴油发动机基本相同，从纯粹的物理角度来看，高端汽油发动机的效率仍有提高的空间，但作为商用车的动力装置，柴油发动机始终具有广阔的发展前景。

二、新引擎

瑞典Scania在新的R系列车型的基础上，开发了功率最大的新型商用车，扭矩达3500Nm，功率为537kW，自2010年9月以来，已向用户提供了四种V8发动机模型。这种柴油发动机的新结构可以承受更高的爆炸压力，但在汽缸体顶部保留了原始的单缸汽缸盖和高架凸轮轴。V8柴油机的气缸体采用V形装配角，在90°不变，行程也不变化，因此发动机下半部分的形状保持不变，也使用了商用车制造商的其他V8的部分零部件。16.3升柴油发动机可以在三个最大变速箱速比的情况下在1000至1350r/min的低速范围内使用最大扭矩。将来，天然气是一种高度可利用的能源，其主要成分甲烷是最接近氢的可用能源，并且具有很高的能量含量。

在市政车辆中使用压缩天然气的优势在于，当发动机和汽车行驶时，它们的重量非常轻（没有像柴油发动机那样的高爆炸压力，但是需要辅助设备来使用压缩天然气）。CNG车辆的总价格更昂贵，维护频率更高（例如火花塞），但比不熟悉的燃料更现实（爆炸危险）。

三、动力总成优化的关键技术领域

希望将来在商用车动力总成的四个关键技术领域取得重大进展。基本发动机原则上不变，但是就燃料喷射技术而言，通过常规形式的燃料喷射和更高的燃料喷射压力可以优化发动机的燃烧过程。第二个关键技术领域是改进商用柴油机的增压和通风技术，这可以使柴油机更强大，包括提高效率和增压。在燃料质量方面，现在特别关注排气后处理技术。除混合动力技术外，对于商用柴油发动机，包括辅助设备，变速箱和排气后处理在内的整个机器的控制与调节是一项关键技术，可优化商用车辆动力总成的潜力。

四、燃油喷射技术

从理论上讲，高燃油喷射压力大且具有减少废气的能力，尤其是对于PM排放来讲，潜力巨大。在过去的两年中，共轨燃油喷射系统可以达到的最大燃油喷射压力从210MPa增加到250MPa。不久前，最大燃油喷射压力为300MPa的液压增压燃油喷射系统的开发开始了，它们在满足材料特性和批量生产中极小的制造公差方面面临着严峻的挑战。同时，出于质量和尺寸的原因，这种燃油压力提升是在共轨上完成的。然而，这种燃料增压系统的优点在于，它可以增加燃料喷射压力并改变燃料喷射规律曲线的形状。

五、增压通风技术

发动机的减少和增强也是当今商用车辆发动机的发展趋势。例如，高增压和高EGR比的组合将增加填充密度，因此必须采用更高的燃油喷射压力，并且发动机将在更大的范围内运行。它在特性曲線字段的范围内运行，并且通常在需要更灵活喷射的高负载运行条件下运行。

但是，在商用车发动机较小且平均有效压力相同的情况下，需要根据需要进行两级增压，因此，随着阀的减少，增压度增大，空气交换损失增大。这意味着，根据降低燃油经济性的指导方针，在商用车领域中不会缩小发动机的尺寸，而是考虑改善整个机器的整体布局，并减小几何尺寸或提高有效的承载质量。

六、排气处理

由于新法规对所有工业国家（包括中国、日本和美国）都有利，因此它制定了衡量有害排放量的统一标准，并为制造商创造了相同的全球竞争条件。

在这些环境中，商用车辆和发动机制造商都面临着巨大的挑战，他们不仅要找到不仅符合严格排放标准的解决方案，而且还要降低燃料消耗和制造成本。迄今为止，用于整体测量废气的不同驾驶周期和测量方法大不相同。

七、混合动力化

在某些情况下，混合动力技术可用于多种类型的商用车辆。从技术角度来看，混合动力单元的大多数组件已经确定，并且已经进行了小批量生产。原型车已经在路上行驶，需要研究的是增强成本优势并延长使用寿命。当然，除了技术问题之外，要意识到客户认为可以省钱的时候才购买这些混合动力车。首先，需要确保燃料成本高于电池部件成本，以便可以从国家获得该技术的支持资金。

当前，混合动力设备在城市公交车上实现了理想的经济效益，混合动力设备的高成本可以用大约5年的燃料节省来偿还。然而，这种可能性在运送运输中不存在，并且车辆的有效车载质量减小了，特别是在应用混合动力驱动单元时。但是，对于打算交付的商用车，使用混合动力驱动器在燃油消耗和二氧化碳排放方面可提供10%到15%的利润。另外，节油效