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现在的卡车，可以在五年内把油耗降到50%吗？美国能源部提出的“超级卡车奖”，目标是要在五年内降低车辆总体油耗50%，其中整车油耗要降低30%，发动机油耗要降低20%。听起来有些不可思议？这的确是很多人对于两年前启动的“超级卡车计划”的担心：“这个庞大项目，是否会由于过高的节能目标，而导致最终无法完成？” 1 .政企强强合作 美国超级卡车发展成效斐然 能耗问题不容忽视 超级卡车计划横空出世 由于美国的铁路网络相对欠缺，货物的运输主要靠公路系统完成。相关统计表明，美国的8类重型卡车完成80%物资运送。卡车每年消耗了280亿加仑燃料，占到了全部交通能耗的22％以上。 美国著名机构曾经预测，若任由重型车自我缓慢发展，按照每年增加100万辆的重型车保守估算。到2040年，美国重型车单日消耗量将接近400万桶。提升重型车燃油经济性已经迫在眉睫。 2009年美国能源署牵头组织开展了“超级卡车”计划，并树立了举世震惊的节能目标：长途8级（GVWR车辆总质量超过33000磅）重型卡车的油耗降低50%，其中30%可以从整车技术上获取，其他20%必须通过发动机解决。 为了做到发动机降低20%油耗的目标，发动机热效率就必须提高至50-55%。最为困难的是其排放标准，必须符合美国EPA2012法规。 政府搭台，企业组队 美国能源署推行的“超级卡车”计划分五年实施，总投资2.7亿美元，其中政府承担45%左右，剩余的由企业摊分。其目的，是为了引导北美的重卡及发动机生产商们提升燃油经济性，减少油耗和二氧化碳温室气体排放。 美国能源署在制定政策和具体的投资计划时，并未采取指定某一家企业定点发展、定向扶持的策略，而是采取了分散-竞争的策略来鼓励和刺激不同汽车厂商阵营发展超级卡车。 经过多轮协商和洽谈，美商用车制造企业包括纳威司达（NAVISTAR）、康明斯(CUMMINS)、沃尔沃集团旗下的马克（MACK）卡车以及戴姆勒卡车北美公司，各自搭建了不同的研究团队，强强联手研发超级卡车。 表1 美国超级卡车计划研究团队构成 发动机热效率提升目标已经实现 从具体的实现手段来看，各个研究团队的思路并不一致。 康明斯重点将提升目光投向了能量回收和泵气改善、燃烧技术改善三个领域。 戴姆勒则将精力高度集中于改善燃烧技术，并没有在泵气改善和后处理方面花费过多心思。 纳威司达采取了和康明斯较为一致的技术路线，但成效则较康明斯明显落后。 沃尔沃则更加倚重提升泵气技术水平。 各展神通 节油目标全面达成 康明斯与彼得比尔特组成了整车-发动机联盟，运用彼得比尔特579型号牵引车搭载康明斯15L排量的ISX15柴油发动机组成试验平台，开发出了能够有效提升燃油效率及运输效率的前瞻性技术。 “超级卡车”8级（CLASS 8）牵引车，燃油经济性提高超过70%，热效率提升了55%。康明斯和彼得比尔特最新版超级牵引车在实际驾驶条件下油耗达到21.98升/百公里的记录，和2009年的基本车型通过实验对比，该车增加了75%的燃油经济性、温室气体排放减少了43%，24小时货运效率提高了86%。 戴姆勒北美卡车公司则提前一年完成了“超级卡车”计划的目标。其超级卡车则已经达到了平均19.3升/百公里的油耗表现，整体货运效率比2009年的基础车型提升了50%。在一系列的路线测试中，俄勒冈州路线燃油经济性提高了52%，德克萨斯州路线提高了61%。 纳威司达的 CatalIST卡车，已经远远超出美国能源部制定的目标。其整车效率提高了104%，百公里油耗达18.02升，热效率做到了50.5%。其最新研发的预测巡航控制系统（predictive cruise control），更是锦上添花。 沃尔沃的“超级卡车”概念车将整车效率提升88%。燃油经济性提高70%，发动机制动热效率达到50%，百公里平均油耗在19.7。该款车搭载了425马力 11升发动机，采用超轻铝制车架，使车辆总重降低了3200磅，车顶配有太阳能电池板，可为蓄电池和车内照明提供能量。 之所以能够取得如此惊人的经济性表现，除了常规手段外，更得益于其研发的“I-See”智能系统和I-shift自动档变速箱。“I-See”智能系统可以储存记忆上千条行驶线路，调节车辆适合的行驶速度；同时I-shift自动档变速箱可以完全匹配出相应速度。 图1 美国超级卡车主要节油手段 从不同研究团队角度出发，美国超级卡车所实现的节油路径也不尽相同。对于康明斯而言，发动机能效提升、变速器升级、结构优化、空气动力优化、轻量化、低滚阻是其采用的节油技术路线。 而戴姆勒和纳威司达则偏向于采用混合动力技术实现节油目标，纳威司达对发动机系统投入的精力相对而言更是极为有限。 沃尔沃则除了混合动力以外，所有的节油技术均愿意尝试和应用，但实际取得的效果反而并不如康明斯明显。
表3 节油技术路线对比 2 美国“超级卡车”二期计划已经开启 为了进一步鼓励重卡技术创新发展，为企业和客户节省成本、减少碳排放，巩固国家的经济基础。 今年3月，美国能源部宣布将启动“超级卡车”二期计划，预备提供8000万美元的资金用于进一步提高多种卡车和挂车技术集成，例如发动机效率、传动系统效率的提高，空气阻力、轮胎滚动阻力和车辆质量的降低。 每个研究团队将分配到2000万美元资金，依旧采用“超级卡车”一期计划1：1出资的规定。 参与“超级卡车”二期计划的团队已经确定，依然是一期项目的肱骨之臣。他们就是戴姆勒卡车北美公司、纳威司达、沃尔沃集团北美公司以及彼得比尔特和康明斯的联盟。 “超级卡车”二期计划以2009年生产的一流重卡为基准，将货运效率提高超过100％，并着重强调技术应用的成本效益以及车辆性能。 换句话说，在2009年，一加仑燃料可以让总重99吨的卡车行驶一英里，“超级卡车”二期计划的卡车，达到一加仑燃料让总重198吨的卡车行驶一英里的目标。 此外，美国能源部还宣布提供1200余万美元资金，集中研究中重型卡车的插电式电动系统。此项目的目标是将货运卡车的燃料经济性提高50％～100％。资金的三个获得者分别是罗伯特博世公司（500万美元）、康明斯研究和技术公司（450万美元）以及麦克拉伦性能技术公司（260万美元）。 八仙过海 四大车企各有绝技 戴姆勒卡车北美公司的主要从牵引车整车的空气动力学设计、混合动力研究以及发动机配件的电气化方面寻求突破。 其合作伙伴普利司通公司表示，由于卡车转向轴、驱动轴、挂车轴的工况各有不同，为了二期项目目标顺利实现，将对应开发不同的新型轮胎。与2009年的基准轮胎相比，新型轮胎预计可以将燃油效率提高6%，滚动阻力降低30%。 沃尔沃集团北美公司主要利用新的发动机技术和集成系统，制造一款轻量化的牵引车。 其合作伙伴马克卡车认为，采用配套整合的零部件装配卡车可以最大程度上提高燃油效率，并且尾气排放量极少。马克卡车EPA2010解决方案就是一个绝佳的例子，这样的配置应该用在“超级卡车”上。 纳威司达研究的重头戏是空气动力学优化,设计出空气动力学水准更高的，在高速情况下更省油的卡车驾驶室。 最近，纳威司达宣布，实验卡车 CatalIST 已经超出美国能源部制定的要求，整车效率提高了104%，百公里油耗18.02升，热效率达到50.5%，未来仍有可能提升至55%。 2015年康明斯在北美推出了“ADEPT”的集成技术，其功能是“帮助”发动机找到最佳工作状态。 “ADEPT技术”让发动机的万有特性曲线更好地契合实际使用工况，使得发动机更多地运行在最低油耗区域。其采用的手段是把变速箱的协同控制、发动机的协同调试等高效集成。 3 结语 正所谓“他山之石，可以攻玉”，在能源危机愈演愈烈、我国汽车燃油消耗量越来越大、重型商用车保有量越来越大，中国是否也可以推出一个“超级卡车计划”呢？由政府牵头，采取鼓励与补贴等手段，来推动中国重卡产业链的技术进步？ |
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