科技改變生活 · 科技引領未來
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在上一篇文章卡車能源10年內會有大變化嗎？很難，2030年90%的長途卡車還燒油里面為大家分享了未來十年全球商用車動力發展趨勢預測，重型長途卡車2030年，90%使用傳統動力，5%使用混合動力，5%使用純電或燃料電池。樂觀的看，未來重型長途
在上一篇文章卡車能源10年內會有大變化嗎？很難，2030年90%的長途卡車還燒油 里面為大家分享了未來十年全球商用車動力發展趨勢預測，重型長途卡車2030年，90%使用傳統動力，5%使用混合動力，5%使用純電或燃料電池。樂觀的看，未來重型長途卡車有90%會使用傳統動力，但新能源的發展速度還是會讓傳統動力制造商產生焦慮，輕卡、中卡、重卡、城市公交，城際客車都在擁抱新能源。傳統動力制造商想要在未來繼續活下去，就必須轉型為新能源動力制造商，這是一個必經的過程。傳統發動機制造商如何轉型，這方面可以通過玉柴來尋找到一些答案。
玉柴擁有國內最大的內燃機生產基地，在新能源興起之前這是一個優勢。我們都知道船大難掉頭，玉柴要升級轉型要比小廠商付出更多。不過，一旦轉型成功，內燃機巨頭又可以變成新能源巨頭。
面對新能源，傳統內燃機企業最明智的做法就是兩條腿一起走路，傳統動力繼續做大做強，另一方面發展新能源產品。玉柴的也是做了這樣的選擇：夯實傳統動力，進軍新能源。
搭載玉柴發動機的乘龍H7重卡
2030年發動機熱效率52%
傳統動力未來發展方向是高效、環保，尾氣排放標準會越來越嚴格，同時還要降低油耗。首先在環保層面，玉柴車用柴油機、燃氣機國六產品全面量產，柴油機6大平臺11大系列產品全部符合國六排放，功率覆蓋100-660馬力。
天然氣發動機5大平臺8大系列使用當量比燃燒+EGR+TWC技術路線滿足國六排放，功率覆蓋140-560馬力。
發動機的熱效率并不是100%，汽油發動機做到40%以上就非常厲害，像豐田把汽油發動機熱效率做到41%就讓很多人吃驚。柴油機的特性使其熱效率比汽油機更高，輕輕松松能達到40%以上，因此柴油機熱效率突破50%才是比較大的進步。
玉柴熱效率目標是在2020年達到50%；2030年國六二代發動機技術熱效率達到52%，這個熱效率與美國超級卡車動力熱效率相當；2025年熱效率目標55%，2030年更是要達到60%的熱效率。
國內另一發動機巨頭濰柴的熱效率目標時間節點和玉柴出奇的一致，濰柴董事長譚旭光之前有提到，2020年濰柴會推出熱效率50%的柴油機，并商業化；2025年熱效率超55%；2030年挑戰60%熱效率。看來大家對柴油機熱效率的提升都很有信心。
48V系統實現熄火滑行
單單看數據，好像發動機熱效率提升是個簡單的工作，事實恰恰相反，現階段每提升1%都是一個巨大的挑戰。就好比考試一樣，從60分進步到90分比較容易，從90分進步到99分就很難了。
玉柴提升熱效率的方法主要是從多個系統著手，燃燒系統用米勒循環技術、高效燃燒技術。空氣系統優化中冷器，使用高效增壓，壓力損失優化，進排氣脈沖分離，降低發動機轉速，兩級冷卻技術等。柴油本體用涂層降低摩擦，低粘度機油，機油熱管理技術，曲軸密封低摩擦技術，活塞降摩擦技術等。甚至連發動機排出的余熱都不放過，還有余熱回收系統將熱能轉換成動能。
以上僅僅是發動機本身“修內功”，想要更高的熱效率還需要借助外力。現在很多乘用車上使用的48V輕混動系統在卡車上一樣能有降低排放和節油的效果。48V電壓能夠支持更大功率的電動設備，水泵、空調壓縮機、轉向助力泵等設備都可以用48V系統驅動，實現附件電動化，發動機就不需要一直帶著這些負載，需要使用的時候電機按需啟動就行了。甚至渦輪增壓器都能電動化，進一步提高發動機效率。
根據不同的應用，玉柴會有BSG（Belt Driven Starter Generator）和ISG（Integrated Starter Generator）兩種48V系統方案。
BSG是皮帶傳動啟動/發電一體化電機的意思，屬于P0混動結構，電機位于發動機前端，用皮帶驅動空調壓縮機、水泵這些附件，替發動機分擔一部分工作，還可以實現發動機啟停功能。
ISG是指集成啟動發電機，屬于P1混動結構。可以理解為一個電機取代了起動機，這個電機不僅僅負責啟動發動機，還與變速器、發動機并聯，意味著在一些工況下電機可以輔助驅動，優化發動機的工作效率，比如起步、爬坡的時候幫忙出點力。
48V系統有個重要的功能是下坡、滑行、剎車的時候可以實現動能回收，把動能轉換為電能存到48V電池中，別忘了很多設備都是48V電壓驅動，動能回收相當于節約了一部分燃油發電。
48V系統是個新的世界，可支持的功能太多了。空擋滑行算什么？48V系統支持熄火滑行，因為轉向助力、空壓機、空調之類的都可以用電機驅動，只要48V電池有電，就能保證車輛正常工作，和發動機不熄火沒什么兩樣，就算遇到情況需要發動機啟動，憑借強勁有力的48V電機就能讓發動機瞬間回到工作狀態。
小結一下玉柴48V輕混系統支持的功能，包括自動啟停，低速助力，動能回收，熄火滑行，電動增壓器，電動空調。
增程器1升油可發4.06度電
業內普遍認為新能源有3條主流技術路線：混動、純電動、燃料電池。玉柴進軍新能源的選擇是：“全都要”。
混動系統方面玉柴做的東西太多了，有P1混合動力系統，eCVT功率分流型混動，增程器。eCVT混動系統通過兩個電機和行星齒輪組實現多種工作模式，可以保持發動機在最佳轉速和扭矩輸出，由于電機的特性是轉速范圍大，效率區間高，玉柴的eCVT專門用一個電機來連續調整發動機轉速，和CVT變速器一樣平順。
增程式混合動力系統在國內的一個優勢是可以上新能源牌照，因此增程式混合動力未來應用可能會更加廣泛。玉柴在增程系統做的準備也很齊全，能提供柴油增程器和天然氣增程器。增程式混合動力通俗點講就是發動機帶動發電機發電儲存到電池，電機再用電驅動車輛行駛，發動機不能直接驅動車輛。
發電效率的高低就決定了油耗的高低。因為同一款車行駛耗電量是一樣的，增程器燒一升油能發的電越多就越省油。玉柴柴油增程器最高發電效率4.06kWh/h，燒1升柴油能發4度多電；燃氣增程器最高發電效率4.74kWh/kg。
發電效率相對來說還是很高的，單看數據可能沒感覺，可以舉幾個例子。特斯拉semi電動卡車，總重36噸百公里耗電80kWh，用增程器發電，相當于百公里油耗20升。城市里配送的純電動輕卡，百公里能耗普遍在40kWh左右，如果改用增程器驅動，百公里油耗還不到10升。
燃料電池和集成電驅動橋
氫燃料電池是新能源領域比較火的一項技術路線，目前玉柴和AVL公司聯合開發了一款35kw質子交換膜燃料電池，系統額定凈輸出功率35kw，工作電壓132-248V，適合4.5-8噸卡車或8-10米客車使用。未來會有70kw和110kw燃料電池。
未來的純電動卡車產品肯定都是走量身定制路線，底盤專為電動車開發，結構上要求高集成度，方便布置電池。傳統的電驅動方式需要傳動軸，明顯不適合未來高集成化的要求，只有集成式電動橋才能滿足要求，省去傳動軸，降低自重，傳動效率更高。
這一方面玉柴做的就是下一代電驅動產品——集成式電驅動橋總成。電機集成在車橋總成上，傳動效率更高，主要應用在4-8噸卡車和5-7米客車上。要知道現在的純電動卡車未來節省開發成本，大量借用了燃油車的零部件，只是把發動機、變速器換成了電機，底盤的傳統系統結構和燃油車并無太大差異，這種結構不利于車輛輕量化和布置電池。
可以看的出來，玉柴面對新能源趨勢已經有清晰的發展思路，傳統動力未來的目標非常明確。而新能源也是多種技術路線共同發展，投入的資源并不少。據了解，2019年玉柴累計投入3億元人民幣發展新能源，團隊規模200人；并且還在加大投入，到2023年累計投入預計達到30億元，團隊規模500人；2025年累計投入預計達到50億元，平均一年增加10億元，資源規劃投入還是很下本的。
圖/文：陳接鋒
王同