Frank Beste: 乘用车动力总成的发展趋势
2015-09-12 21:11:32 来源:中国汽车工业信息网字号:大 中 小
我非常荣幸今天有机会来总结一下李斯特对于2020年汽油车动力引擎的一个发展预测,我们可以讲,对于未来乘用车SC引擎发展最重要的推动力是法规,全球的法规在要求减少二氧化碳的排放,将驾驶循环和真正的客户需求结合起来,RED实际驾驶排放测试的循环影响变得基本不可能了,假设汽车的技术发展包括新的一个动力总成的发展,这都是我们AVL的核心技术。我们可以看到一个清晰的趋势,包括越来越电动化的氛围和连续性。
客户当然必须要决定动力总成的影响,影响它的决策,其中决策包括总体的车辆拥有成本,当然还包括驾驶体验。
对于排放的法律WLTC引用了更好的将循环负载和客户驾驶的体验结合起来,负载点现在已经朝着更高负载来进行转化,而且现在也是在一个循环清晰循环定义当中可以重复的,这种变化具体如何能够影响能效的消耗,我们发现,负载的消耗增加多少,会更好的ICI,EC更高负载的效率,因此NEDC和WDC的能源消耗对各种发动机是差不多的,新的RED的方法不一样了,除了对于平均负载的普遍的增加,同时还引入了一个叫做预测性的因素在这个方程中引用,第一次我们不同的驾驶习惯,比如快跑车那样或者谨慎开车,小心翼翼开车都需要考虑,需要我们统计学的方法来分析,相关的因素。
对于不同的可视性,不同的图,我们看上面的图,表明了能源消耗的一个在不同的动力驱动值的一个分布,NEDC表明在大概6-12千瓦的推动力的时候的一个巅峰价值。
WLTC的能量分布一般是在20-40千瓦的范围,但是只是对于NEDC来说,比如说需要考虑小心驾驶和像跑车驾驶方式,如果考虑这一点提供非常广泛的区间。如果我们在下面这个图就是一个分布累计叠加起来。
对于NEDC来说是22千瓦。对于WLTC增加18千瓦,对于RED来说是22-45千瓦的范围之内。当然当我们在产出这样的一个对于分布来说,对于比较重的SUV,能量消耗的分布是根据更高的性能值来进行分布进行变化的。
所以说现在问题就是,哪种发动机的技术可以适应实现最高的能源消耗,好处就在这样一个非常广泛的动力分配范围之内,我们刚才听到柴油机,肯定我们都知道,柴油机的发动机的好处是在整个的发动机的使用过程中都可以提供好处,这种能量消耗的好处不仅仅是在城市工况之下,还在高速工况都能享受好处。
还有混合动力主要在城市工况情况下获得好处的。那么只是在比较高的负载的好处非常有限,不同的技术,比如DOD技术,或者精义的技术,在较低的功率范围之内。
所以说现在要求的就是下一个循环,就是汽油的引擎由弥勒引擎由高温和低温ERG在前点的能量消耗改善,但是在比较高的负载情况下,不太可能的。
那么同一个效率值在柴油机也是可以实现的,不同的技术方法的发展能够使得内然循环的范围进一步扩大,现在我们有了宏大ELNK引擎,我们用于增加曲距的设计,通过将活塞的动力设置,大概减少40%的吸入的范围。
如果实施一个加强的扩大的气缸,我们现在有不同的方法在考虑,总结起来这种解决方法很复杂,但是潜在的好处就是能够大幅度减少在流动当中的,在不同气缸当中流动的损失。
李斯特公司建议米勒循环的方法,使用阀门的时间控制来减少吸入和压缩的项并因此能够实现一个延长的扩大。在可实现的具体的引擎性能的减少必须要通过一个排量增加,这样不能使任何的再缩小,而是需要一个合适的尺寸大小,不是极端的缩小,越小越好那样。
这张图看到的是一个基线,我们的背景值作为一个具体的功率和引擎排量的一个方程公式,我们发现两个主要的发现趋势,对于汽油引擎,最高的燃油经济性朝大概每千瓦2个GR的点的消耗,而且我们还有引擎最顶端的具体的性能已经达到差不多每升200千瓦。李斯特已经开发一个展示车辆,刚才两个趋势都有展示,一会儿详细的介绍。
从我们现有的主流引擎大概的一个SFC是每千瓦235GR的具体的功率,大概65-95千瓦,这两个指标都需要刚才我们所讲的具体的技术的应用,最关键的问题是,是不是可能将这两个技术结合在一起,放在一个引擎当中。
现在答案是很难,因为对于一个新的要求,很难两边进行妥协,引擎的边界的调节现在已经必须是百分之百支持未来的发展目标的
那么根据传统的TJDI引擎,有具体的最佳点的能量消耗每千瓦小时240GR,以及标准的阀门值。我们大概能够改善每千瓦小时15kg,这个是可以实现的。如果我们在这些低温的强力的高压的压值,燃料的经济性可以再减少大概每千瓦小时200kg但是如果现有BMEP的损失需要进一步的进行平衡是根据排量的增加来平衡,因此总体的方法我们需要第一米勒循环,第二增加压缩率,低温的ERG,还有合适的车型大小。
这个技术已经在一个AVL的展示车辆当中实施,这个将在2014年第一次展示出来,对于引擎合适的大小以及排量的时候,我们又增加了1.6L,低温的一个排放以及增加的压缩率,我们也实现了阀门的总成系统已经调试适应于米勒系统通过阀门的提升,并将阀门在和火花塞和其他的一些阀门的调整时间也实现了,而且低温的ERG系统和电力的ERG充电系统已经加上,这样的汽车测试的一个1.25kg。
现在我们已经开始实现了大概每千米90g二氧化碳的减排,而且我们发现整个经济效率非常高,也是可以推动我们这在方面进一步的改善,此外我想还应该提到就是我们的这些技术是可用的,而且同时可以达到经济效益帮助我们进一步的减少燃油消耗。
对于我们的这一个最佳表现的方法,李斯特现在已经开始有了各种不同的释放车,在去年10月份的时候,沃尔沃和李斯特共同进行了相应的开发,沃尔沃高性能驱动动力总成概念已经开始帮助我们达到了一个450马力的效果。
我们的发动机应该是两升发动机,而且我们有一个三重的动力设置,而且发动机同时使用了两个并行的涡轮增加器,而涡轮增压器由12V电力驱动的,而我们的空气压缩要性能更好一些,要超过我们直接把空气进入汽缸的表现程度,当然这并不是结束,因为我们这在方面还再继续研发我们当年的研发目标是每升200千瓦,我们有新的李斯特示范器,再展现出来,所以我们又会问个问题,为什么不同时可以使用我们的最高的效率,以及我们的高性能,把二者融为一体,从而帮助我们进一步的减少燃油的使用,可以提高驾乘的体验,我们的这样的目标不能够允许我们作出任何的妥协,为了实现动力总成方面的效率,我们无疑会有一些局限性,所以当前的技术会包括有一个可变化的气缸通程系统,同时有一个可变的压缩比,所有的技术都在李斯特的开发过程中,通过这种方式我们还有一个紧凑型的不可变的压缩系统,这个系统可以帮助我们更好的在当前的发动机结构当中使用,我们现在正在开发一个两部的VCR共轨体系。
那么2014年3月份刚刚更新的ICCT报告指出现在对于车队来说,已经实现了一个每100千米6.9L的目标,这当然是针对大概车重为1290千克的车辆而言的,但是预期我们如果可以实现,每一百千米5L将会在2020年实现标准,在2025年为100公里4L,在当前情况下进一步开发,而且通过动力总成和其他车辆相关的措施融合起来,才能做到。所以在这方面需要进一步优化我们的技术。
因此我们要知道,如果要提高燃油的效率,减少燃油消耗,需要我们可以去想出一个整合性的,一系列的综合的工程方案,无论是从动力总成还是到整车都要想一些全面性的方法,不只是局限于发动机本身,我们知道到了2018年中国将会处于第四阶段,第四阶段的限值将会更低一些,我们只有通过采取一整套的方案才能够帮我们去实现这一点,而且只有这种方式能让我们面对中国第五阶段的要求,通过达到这个目标,动力总成需要发挥更重要的作用,帮助我们进一步减少燃油消耗,与此同时,我们要减少汽车轻量化等等不同的措施,而李斯特和我们的汽车开发的合作伙伴,我们将会提供相应的分析,还有最佳的技术路径来帮助大家来实现第四阶段和第五阶段的目标,当然我们觉得从一开始的时候,这种解决方案可能看上去而且非常具有经济效益,可以帮助整车厂商来进一步的开发符合法律法规要求的车辆。
一个总结,我们知道未来的法规,无论是国四还是国五还是京六,将会大幅度增加对技术的需求和对优化的要求,而事实证明,传统发动机技术依然有进一步改进的空间,但如何控制成本,并且在此前提之下达到最优的结果,我们就要采取双管齐下的方式,即为要权衡动力总成,以及整车这两方面在油耗方面的措施。
最后还有一点也是非常重要的,就是我们需要去改进变速箱的特性,并且要引入混动技术才能有效提高车辆整体效率和性能。
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