劉勇

1.前言

在世界上每一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)體中，重型車輛運(yùn)輸業(yè)都成為碳排放量最大或第二大的來(lái)源。這些車輛消耗的燃料和CO2排放量可以通過開發(fā)新技術(shù)和制訂政策來(lái)消減。

美國(guó)于2009年開始推動(dòng)超級(jí)卡車計(jì)劃，目標(biāo)是大幅降低重卡油耗水平，提高運(yùn)輸效率。在第一階段，把發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)熱效率（BTE）提升到50%，燃油經(jīng)濟(jì)性提升20%；在第二階段，把發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)熱效率提升至55%，燃油經(jīng)濟(jì)性提升30%。

與此同時(shí)，歐盟也制訂了“地平線2020”龐大的科技開發(fā)計(jì)劃，提出打造網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、安全和低碳的商用車。在該計(jì)劃的CORE項(xiàng)目中，于2016年底將完成提升發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力總成效率的目標(biāo)，在歐V車輛基礎(chǔ)上，把發(fā)動(dòng)機(jī)效率提升15%，同時(shí)達(dá)到歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)，于2020年得到應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研院所也開始著手這方面的研究。由此可見，世界主要汽車市場(chǎng)的所在國(guó)政府和重卡制造商都極為重視這個(gè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。如果超級(jí)卡車相關(guān)技術(shù)得到應(yīng)用，可以減少卡車油耗達(dá)30%，對(duì)于提升車輛技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力有極大的作用。當(dāng)然，這些技術(shù)也面臨著成本和商業(yè)化問題，在未來(lái)時(shí)間里，將會(huì)逐漸得到解決。

超級(jí)卡車項(xiàng)目的目標(biāo)是開發(fā)和展示最先進(jìn)和商業(yè)化應(yīng)用的8級(jí)長(zhǎng)途牽引車一掛車（指額定車輛總重（GVWR）達(dá)到或超過33000磅的8級(jí)卡車）節(jié)能技術(shù)。據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）的數(shù)據(jù)，牽引車一掛車約占在美國(guó)道路機(jī)動(dòng)車保有量的2%，卻占車輛行駛總里程的6%，占2013年消耗運(yùn)輸業(yè)燃料的20%左右。項(xiàng)目開發(fā)團(tuán)隊(duì)的重點(diǎn)是采取措施提高長(zhǎng)途8級(jí)卡車的整體效率，在卡車行業(yè)中展示效果。項(xiàng)目中開發(fā)的技術(shù)被認(rèn)為是高風(fēng)險(xiǎn)投資，如果不是這個(gè)項(xiàng)目的推動(dòng)，這些先進(jìn)技術(shù)預(yù)計(jì)不會(huì)在未來(lái)十年進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用。這份報(bào)告總結(jié)了超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)采用的路線和得到的結(jié)果，為美國(guó)正在審議的重型車輛效率法規(guī)提供有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，以及可能為其他地區(qū)市場(chǎng)重型車輛能效項(xiàng)目作為參考。

美國(guó)超級(jí)卡車項(xiàng)目由能源部（DOE）主導(dǎo)，采取費(fèi)用分?jǐn)偂⒐胶献鞯姆绞?，耗資2.84億美元，旨在加速目前尚未在市場(chǎng)上得到應(yīng)用的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的開發(fā)，通過政府部門和企業(yè)的共同努力，開發(fā)這些技術(shù)，提高卡車運(yùn)輸效率，使燃油消耗最小化。與2010年的技術(shù)相比，到2015年，該項(xiàng)目在整體上使?fàn)恳囈粧燔囏涍\(yùn)效率增加50%，發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高了20%（與制動(dòng)熱效率（BTE）42%的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，達(dá)到50%制動(dòng)熱效率），項(xiàng)目目標(biāo)見表1：

開發(fā)該項(xiàng)目時(shí)，形成四支競(jìng)爭(zhēng)性的開發(fā)團(tuán)隊(duì)。本文對(duì)這四支團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的工作進(jìn)行了調(diào)查、比較和評(píng)估。技術(shù)參數(shù)描述、技術(shù)結(jié)論，以及各個(gè)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)選擇是以美國(guó)能源部的公開數(shù)據(jù)分析、項(xiàng)目行業(yè)報(bào)告和團(tuán)隊(duì)成員的溝通為基礎(chǔ)。

2.技術(shù)路徑

發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的BTE基準(zhǔn)線為42%，各團(tuán)隊(duì)正在采取不同的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在這里，量化比較并不是絕對(duì)的，因?yàn)楦鲌F(tuán)隊(duì)采用了不同基準(zhǔn)車型，并且是在不同的工作循環(huán)下測(cè)量的。

大部分研究團(tuán)隊(duì)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)BTE值達(dá)到50%的目標(biāo)，僅有納威司達(dá)稍稍低于這個(gè)目標(biāo)值為49.6%。所有的團(tuán)隊(duì)都已制訂出實(shí)現(xiàn)55%BTE的技術(shù)途徑。康明斯團(tuán)隊(duì)的工作表明，大約可提高22%的發(fā)動(dòng)機(jī)效率（即BTE從42%增加至51%）。至2016年6月止，康明斯、戴姆勒、納威司達(dá)和沃爾沃團(tuán)隊(duì)的發(fā)動(dòng)機(jī)BTE值分別達(dá)到51.1%、50.2%、49.6%、50.0%，見表2：

對(duì)于戴姆勒，燃燒的技術(shù)組合包括泵、摩擦、后處理和燃燒改進(jìn)。對(duì)于沃爾沃，泵技術(shù)組合包括渦輪增壓帶來(lái)的BTE改善，能量回收技術(shù)組合僅包括廢熱回收。

各團(tuán)隊(duì)都在繼續(xù)獲得新的進(jìn)展，這里顯示的是2016年6月取得的成就。比較結(jié)果沒有考慮不同的時(shí)間進(jìn)度、優(yōu)先級(jí)和速度不同的因素，僅展示完成結(jié)果。在研究開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)潛力時(shí)，假設(shè)基準(zhǔn)BTE為42%，1%的絕對(duì)改善值意味著新BTE達(dá)到43%。

2.1康明斯團(tuán)隊(duì)

發(fā)動(dòng)機(jī)

康明斯的研究和開發(fā)基于15升ISX發(fā)動(dòng)機(jī)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、氣體流量?jī)?yōu)化、減少寄生損失后處理系統(tǒng)等改進(jìn)以及廢熱回收系統(tǒng)的突破，當(dāng)前已證實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)效率目標(biāo)達(dá)到51.1%的BTE（峰值BTE測(cè)量點(diǎn)在65英里/小時(shí)的平路上獲得，不是瞬時(shí)（即FTP）或多模穩(wěn)態(tài)（即SET）循環(huán)工況）。

發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上的改進(jìn)包括提高壓縮比、優(yōu)化活塞碗形狀、優(yōu)化和校準(zhǔn)噴油器規(guī)格等。這些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)約有+2%的BTE絕對(duì)改善。氣流優(yōu)化改進(jìn)包括廢氣再循環(huán)（EGR）回路中更低的差壓和增加渦輪增壓器效率。這些氣流優(yōu)化改進(jìn)約有+2%的BTE絕對(duì)改善。

相對(duì)于ISX2009年度基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)，項(xiàng)目組通過使用減少摩擦的軸封、可變流量潤(rùn)滑油泵、小功率冷卻泵和燃油泵，和減少摩擦的齒輪系和氣缸組件，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦減少30%（減少平均摩擦有效壓力（FMEP））。這些機(jī)械效率方面的改進(jìn)對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷圖產(chǎn)生的益處，在低負(fù)載工況獲得的收益最大。這些減少摩擦改進(jìn)約有+1%的BTE絕對(duì)改善。

圖1所示為康明斯廢熱回收系統(tǒng)，它建立在有機(jī)朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上，使用對(duì)全球變暖危害小的制冷劑作為工作流體。該系統(tǒng)從EGR冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣（熱交換器位于后處理系統(tǒng)下游）回收熱能，把熱能轉(zhuǎn)換為電能，通過機(jī)械裝置聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端。展示的發(fā)動(dòng)機(jī)通過低溫冷卻液和潤(rùn)滑油并行循環(huán)散熱獲得益處。該系統(tǒng)有一個(gè)熱交換器，即回?zé)崞鳎褱u輪膨脹機(jī)后面的熱量傳送回冷凝器前面的工作流體回路中。這個(gè)熱交換器降低了冷凝器散熱要求，并提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。廢熱回收系統(tǒng)貢獻(xiàn)BTE約+3.6%的絕對(duì)提升值。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是配備有散熱模塊，能夠在沒有冷卻風(fēng)扇輔助的情況下，使得廢熱回收冷凝器耐熱水平高于高速公路巡航點(diǎn)時(shí)的水平。該系統(tǒng)的一個(gè)潛在的缺點(diǎn)是增加了重量（雖然它已經(jīng)降低到大約300磅，即136kg）；該系統(tǒng)還沒有被證明具備商業(yè)化的潛力。

作為發(fā)動(dòng)機(jī)效率和NOx排放之間平衡的結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放為4.3g/bhp-hr（測(cè)量SET循環(huán)。典型的美國(guó)EPA2010發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放約為3.0g/bhp-hr）。在提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的同時(shí)，NOx的增加也有助于被動(dòng)碳煙再生，并減少柴油微粒過濾器（DPF）主動(dòng)再生的頻率。因此，為了滿足目前的排放法規(guī)，必須提高NOx后處理系統(tǒng)的效率。這些改進(jìn)包括優(yōu)化NOx傳感器、閉環(huán)控制、集成廢熱回收熱交換器，以及研發(fā)新的選擇性催化還原（SCR）催化劑的制劑。這些改進(jìn)使得尾氣中NOx排放水平達(dá)到0.08g/bhp-hr。這些后處理系統(tǒng)的改進(jìn)貢獻(xiàn)大約+0。5%的絕對(duì)BTE收益。

實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)55%BTE的路徑包括進(jìn)一步改進(jìn)閉環(huán)循環(huán)熱效率（即燃燒）、開環(huán)循環(huán)熱效率（即用泵輸送）、機(jī)械效率（即摩擦），和廢熱回收系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)。尋找潛在燃料和替代燃油的努力正在展開。該團(tuán)隊(duì)正在研究多種方案，包括柴油預(yù)混充氣壓縮點(diǎn)火（PCCI）、柴油低溫燃燒、雙燃料均質(zhì)充氣壓燃（HCCI）和單替代燃料均質(zhì)充氣壓燃。主要焦點(diǎn)是縮短燃燒持續(xù)時(shí)間（更多預(yù)混燃燒），并增加燃燒產(chǎn)物的有效膨脹比率。其他提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的計(jì)劃有空氣系統(tǒng)的匹配、燃燒均勻性的研究、廢熱回收集成和可變氣門驅(qū)動(dòng)（VVA）。這些分析路線圖將與零部件的測(cè)試數(shù)據(jù)一起更新。

運(yùn)輸效率

康明斯團(tuán)隊(duì)達(dá)成了貨運(yùn)效率目標(biāo)，實(shí)際駕駛循環(huán)顯示，貨運(yùn)效率提高了76%。彼得比爾特587型牽引車在65000磅車輛總重（32705磅有效載荷）進(jìn)行了試驗(yàn)，據(jù)報(bào)告燃油經(jīng)濟(jì)性值在9.3～10.2mpg之間。康明斯沒有采用混合動(dòng)力，對(duì)8級(jí)卡車在27個(gè)驅(qū)動(dòng)循環(huán)進(jìn)行的汽車能耗分析表明，慣性和制動(dòng)能量的貢獻(xiàn)在0-2%范圍內(nèi)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可看出混合動(dòng)力不具有優(yōu)先性。沒有考慮部件的電氣化，因?yàn)樯婕暗讲煌芰哭D(zhuǎn)換效率的倍增效應(yīng)（發(fā)動(dòng)機(jī)將燃油能量轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，機(jī)械能在發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)換成電能，電氣化部件再將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能）?？得魉箞F(tuán)隊(duì)正在通過聯(lián)合使用先進(jìn)牽引車一掛車空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)、高效先進(jìn)變速器、載貨車一掛車減重、低滾動(dòng)阻力輪胎、結(jié)合燃油經(jīng)濟(jì)性工具的駕駛員顯示、以及行駛路線管理系統(tǒng)共同來(lái)達(dá)成貨運(yùn)效率目標(biāo)。

不考慮駕駛室主體的再設(shè)計(jì)，通過改進(jìn)牽引車和掛車的空氣動(dòng)力學(xué)能將貨運(yùn)效率提高24.9%。值得一提的是，僅這一目標(biāo)跟改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)提高貨運(yùn)效率的數(shù)值大約相當(dāng)（約26%）。作為參考，目前經(jīng)美國(guó)環(huán)保署SmartWay認(rèn)證的掛車（SmartWay認(rèn)證的空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)包括高級(jí)掛車間隙降低裝置、掛車裙板、掛車端頭導(dǎo)流板和掛車船型尾翼）能將阻力系數(shù)降低14%，帶來(lái)的貨運(yùn)效率提升約7%。唯一需要說(shuō)明的是，空氣動(dòng)力學(xué)組件使汽車自重增加了2000磅。這相當(dāng)于慢速行駛或爬坡時(shí)——此時(shí)空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)低或不存在，汽車搭載了額外的負(fù)載。

自重降低能將貨運(yùn)效率提高約3%。圖2給出了空氣動(dòng)力學(xué)裝置和怠速管理系統(tǒng)（負(fù)數(shù)表示自重上升及相應(yīng)的貨運(yùn)效率降低）增加的重量怎樣被載貨車和掛車的自重降低抵消。

先進(jìn)的自動(dòng)手動(dòng)變速器將和15L發(fā)動(dòng)機(jī)集成，車輛以巡航速度行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低約200RPM。較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低了全功率時(shí)的寄生損失，將貨運(yùn)效率提高約3.5%，低滾動(dòng)阻力輪胎能將貨運(yùn)效率提高約3.5%，駕駛員輔助工具和路徑管理系統(tǒng)的使用有望再將貨運(yùn)效率提高約2.5%。

康明斯聲明了另外一個(gè)目標(biāo)，即在確定的24小時(shí)驅(qū)動(dòng)循環(huán)（包括怠速）中使貨運(yùn)效率提高68%。這不是美國(guó)能源部的目標(biāo)，而是康明斯另外確定的目標(biāo)。通過系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化和怠速管理系統(tǒng)的使用，有望達(dá)成在24小時(shí)驅(qū)動(dòng)循環(huán)中整個(gè)貨運(yùn)效率提高76%的目標(biāo)。

2013年初，利用美國(guó)Xpress駕駛員和商業(yè)貨運(yùn)，德克薩斯舉行950英里的駕駛員接受情況測(cè)試。通過該活動(dòng)從最終用戶處獲得了掛車（裝載和未裝載）空氣動(dòng)力學(xué)裝置和汽車整體驅(qū)動(dòng)性最重要、最有價(jià)值的反饋。示范卡車引起了用戶的興趣，盼望將之盡快投產(chǎn)。但商業(yè)可行性要求仍然是量產(chǎn)的障礙。例如需要做些工作提高廢熱回收系統(tǒng)的成本效益，因?yàn)轭A(yù)計(jì)燃料電池輔助動(dòng)力裝置的量產(chǎn)和商業(yè)化有困難。該團(tuán)隊(duì)正在為怠速管理尋找合適的替代方案，如鋰離子蓄電池系統(tǒng)。

2.2戴姆勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)

發(fā)動(dòng)機(jī)

戴姆勒選擇的基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)是DDl5底特律柴油機(jī)。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用小型化的11升發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證48.1%的發(fā)動(dòng)機(jī)BTE，該發(fā)動(dòng)機(jī)高速公路巡航時(shí)轉(zhuǎn)速較低。圖3對(duì)這種方法進(jìn)行了說(shuō)明。減少車輛負(fù)載后（改善空氣動(dòng)力學(xué)、降低輪胎滾動(dòng)阻力以及其他因素，使得圖中功率需求大約減少50馬力），發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)從點(diǎn)1移動(dòng)到點(diǎn)2。手自一體變速器的使用，使得在相同功率需求水平下發(fā)動(dòng)機(jī)速度下降300-RPM，工作點(diǎn)從點(diǎn)2移動(dòng)點(diǎn)3。最后的措施是發(fā)動(dòng)機(jī)小型化（點(diǎn)4是相對(duì)于綠色凸曲線；第3點(diǎn)是相對(duì)于紅色凸曲線），以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更接近峰值扭矩，這就是發(fā)動(dòng)機(jī)的最低燃油消耗（和最高BTE）區(qū)域。

壓縮比和峰值燃燒壓力已經(jīng)提高，并且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞碗形狀進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。燃燒系統(tǒng)已對(duì)熱效率（降低EGR率）進(jìn)行了重新優(yōu)化，稍微影響了發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放（是15升基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)的3至5倍）。這給后處理系統(tǒng)帶來(lái)一些限制，因?yàn)楸仨氄{(diào)整后處理系統(tǒng)的尺寸并降低背壓，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高效率。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，以及降低了EGR率需求，渦輪增壓器的大小已進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)更低流速。

減少寄生負(fù)載已在水泵和氣缸組件中實(shí)現(xiàn)。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）繼續(xù)研究進(jìn)一步降低寄生負(fù)載，通過改變沖程中問區(qū)域冷卻的襯墊、油路和優(yōu)化泵和采用新的潤(rùn)滑劑配方來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種新的可預(yù)測(cè)型發(fā)動(dòng)機(jī)控制器正在開發(fā)中，它能使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載之間轉(zhuǎn)換時(shí)，停留在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性工作點(diǎn)。這種控制器選擇用寬廣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行圖搭建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，優(yōu)化燃料效率（相比基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)5%的燃料消耗改善）和減少校準(zhǔn)復(fù)雜性。

有機(jī)朗肯循環(huán)廢熱回收系統(tǒng)已經(jīng)證明使用乙醇作為工作流體能夠達(dá)到+13%的BTE絕對(duì)改善。該系統(tǒng)從發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣回收熱量，并使用電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或高壓電池充電提供動(dòng)力。另外，從散熱器和進(jìn)氣中冷回收熱量預(yù)計(jì)能實(shí)現(xiàn)額外的0.7%的BTE絕對(duì)改善（總共+2.0%）。附加燃燒系統(tǒng)優(yōu)化、降低寄生負(fù)載和降低背壓渦輪增壓器預(yù)計(jì)可提供1.2%的BTE絕對(duì)改善，最終實(shí)現(xiàn)3"50%的BTE目標(biāo)。

對(duì)于55%的BTE目標(biāo)，戴姆勒計(jì)劃采用精細(xì)校準(zhǔn)、減少空氣壓縮機(jī)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向、可能還有渦輪增壓的寄生負(fù)荷來(lái)獲得+4.5%的BTE絕對(duì)改善。廢熱回收系統(tǒng)預(yù)計(jì)將被改進(jìn)，以獲得+2.5%的BTE絕對(duì)改善。

運(yùn)輸效率

2009款福萊納Cascadia高頂臥鋪駕駛室被選為戴姆勒的基礎(chǔ)車型。該團(tuán)隊(duì)面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是將多個(gè)新部件和子系統(tǒng)集成到最終車輛上，解決它們的功能和效率之間的平衡問題。圖4給出了8個(gè)跨功能的提升超級(jí)卡車貨運(yùn)效率50%的技術(shù)領(lǐng)域。2013年中期以來(lái)，該團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)輔助仿真工具進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，也已經(jīng)制造了一個(gè)完整的原型樣車。

貨運(yùn)效率提高50%的技術(shù)路線包括牽引車和掛車空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)、混合動(dòng)力傳動(dòng)系、冷卻系統(tǒng)集成（位于發(fā)動(dòng)機(jī)、廢熱回收和混合系統(tǒng)之間）、低滾動(dòng)阻力輪胎、預(yù)測(cè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)駕駛員反饋、電動(dòng)空調(diào)，和一個(gè)燃料電池輔助動(dòng)力裝置。

因此，已經(jīng)在單系統(tǒng)層面測(cè)量了貨運(yùn)效率提升56.5%，將發(fā)動(dòng)機(jī)效率從42%的制動(dòng)熱效率提高到48.1%制動(dòng)熱效率，能使貨運(yùn)效率提高14.5%，其他16%的提升來(lái)源于牽引車和掛車空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)，約有一半的降低來(lái)源于掛車。動(dòng)力系和傳動(dòng)系技術(shù)帶來(lái)16.5%的提升。這一類包括牽引車和掛車混合系統(tǒng)、變速器、橋、輪端、車輪、低滾動(dòng)阻力輪胎的優(yōu)化。其中混合系統(tǒng)使用并聯(lián)結(jié)構(gòu)（其中電機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間）能提供60kW的驅(qū)動(dòng)力。該系統(tǒng)將再生制動(dòng)能量?jī)?chǔ)存在3kW蓄電池中，工作電壓為360V。自動(dòng)手動(dòng)變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。汽車輕量化提供另外5%的提升。其他技術(shù)如能量管理（例如降低怠速）帶來(lái)3.5%的提升，降低寄生損失帶來(lái)1%的提升。下一步包括將各個(gè)子系統(tǒng)集成到整車上，以及超級(jí)卡車示范車輛的制造。

開發(fā)的技術(shù)中，有些目前可以商業(yè)化應(yīng)用，有些還存在應(yīng)用障礙，有些在短期內(nèi)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，見圖5：

2.3納威司達(dá)團(tuán)隊(duì)

發(fā)動(dòng)機(jī)

納威司達(dá)超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)于2010年10月啟動(dòng)項(xiàng)目后，曾于2012年10月暫停，解決生產(chǎn)問題，2014年4月重啟超級(jí)卡車活動(dòng)，將于今年9月完成目標(biāo)。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)展示了49.6%的發(fā)動(dòng)機(jī)BTE。納威司達(dá)的基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)為13升M～LxxForce發(fā)動(dòng)機(jī)，BTE為42.15%。燃燒系統(tǒng)采用更高壓縮比、更高峰值氣缸壓力（220bar）和運(yùn)行在2900bar的共軌噴射系統(tǒng)（+3%的BTE絕對(duì)改善），增強(qiáng)其效果。改進(jìn)空氣系統(tǒng)（與VVA共同發(fā)揮作用）和兩級(jí)渦輪增壓器的應(yīng)用可以進(jìn)一步增加+1%的BTE絕對(duì)改善。采用電動(dòng)變速油泵和水泵，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，增加+1%的BTE絕對(duì)改善。電控渦輪增壓（渦輪/發(fā)電機(jī)反饋電力到電動(dòng)機(jī)，后者聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸）可以增加+1.5%的BTE絕對(duì)改善。

由于復(fù)雜性、重量和有機(jī)朗肯循環(huán)廢熱回收系統(tǒng)預(yù)計(jì)投資回收期較長(zhǎng)，該團(tuán)隊(duì)決定不把這些技術(shù)納入50%的BTE目標(biāo)。相反，減少摩擦部件摩擦被采用，還采用了下一代渦輪增壓系統(tǒng)和再優(yōu)化燃燒技術(shù)。納威司達(dá)是唯一介紹了技術(shù)成本信息的團(tuán)隊(duì)，見表3。其最終項(xiàng)目方案顯示，上述發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的平均預(yù)期投資回收期在1年以內(nèi)。然而，混合動(dòng)力系統(tǒng)的預(yù)計(jì)投資回收期信息沒有給出。需要注意的是，其最終預(yù)測(cè)顯示，其相對(duì)改善為17.4%，BTE目標(biāo)為49.6%。這些改善值加起來(lái)沒有達(dá)到50%BTE的最終目標(biāo)。

納威司達(dá)達(dá)成55%BTE的方法基于反應(yīng)性控制壓燃（RCCI）概念，由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。目前工作重點(diǎn)放在與乙醇/汽油和柴油的混合物進(jìn)行低溫燃料的燃燒反應(yīng)測(cè)試。獲得的最佳BTE已達(dá)45.1%（僅從燃燒角度分析，并展望47%的BTE），具有更好的PM和NOx發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制。納威司達(dá)的后處理方案目標(biāo)是發(fā)動(dòng)機(jī)排放低于lg/bhp-hr氮氧化物和0.02g/hhp-hr顆粒物，允許使用約80%的SCR轉(zhuǎn)化率。目前的目標(biāo)是氮氧化物低于0.15g/bhp-hr的水平下。獲得BTE達(dá)47%以上。另外實(shí)現(xiàn)55%BTE效率展示路徑有進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦渦輪、優(yōu)化渦輪增壓、VVA，以及可能的基于有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱回收系統(tǒng)。

運(yùn)輸效率

納威司達(dá)團(tuán)隊(duì)選擇用混合動(dòng)力和牽引車一掛車空氣動(dòng)力學(xué)特性改善提高汽車貨運(yùn)效率。阿文美馳混合動(dòng)力系使用雙模式結(jié)構(gòu)（串聯(lián)，并聯(lián)結(jié)構(gòu)）省去了離合器，見圖6。汽車速度低于50mpg時(shí)，將以串聯(lián)模式行駛（即僅使用電動(dòng)動(dòng)力行駛）；速度更大時(shí)，則轉(zhuǎn)換到并聯(lián)模式。該系統(tǒng)使用高功率（350kW，750V）液體冷卻的鋰離子蓄電池，容量為28kWh。這一雙模式系統(tǒng)允許柴油機(jī)在接近峰值熱效率的操作點(diǎn)持續(xù)工作，不管是給蓄電池充電還是通過兩速超速檔變速器給主動(dòng)軸提供動(dòng)力。

設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，盡量降低尺寸和重量，最終其尺寸和重量與傳統(tǒng)變速器（帶離合器）相當(dāng)。該系統(tǒng)也給電動(dòng)輔助裝置（如動(dòng)力轉(zhuǎn)向液體泵、空壓機(jī)和空調(diào)壓縮機(jī)）提供動(dòng)力。該輕量化的混合動(dòng)力系能將貨運(yùn)效率提升約6%（納威司達(dá)用于驗(yàn)證的試驗(yàn)循環(huán)包括75%公路循環(huán)和25%城市道路循環(huán)。如果應(yīng)用更多的城市驅(qū)動(dòng)循環(huán)，混合系統(tǒng)的潛在節(jié)省將增加到約10%。仿真表明，瞬態(tài)驅(qū)動(dòng)循環(huán)時(shí)，貨運(yùn)效率提升為15-25%。）。

納威司達(dá)還開發(fā)了許多空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)的、按比例縮小的樣車模型，并在風(fēng)洞中進(jìn)行了試驗(yàn)。通過載貨車和掛車改進(jìn)，空氣動(dòng)力學(xué)阻力有望降低42%（換句話說(shuō)，概念車的貨運(yùn)效率大約提升21%）。納威司達(dá)正在研究載貨車的后置發(fā)動(dòng)機(jī)概念，使用后置發(fā)動(dòng)機(jī)，可以將駕駛員和風(fēng)窗前移，允許改進(jìn)車身的空氣動(dòng)力學(xué)形狀。美國(guó)勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)空氣動(dòng)力學(xué)掛車概念。圖7給出了納威司達(dá)在牽引車和掛車的空氣動(dòng)力學(xué)提升情況。

除混合動(dòng)力和空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)之外，納威司達(dá)還開發(fā)了預(yù)測(cè)性循環(huán)控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)性巡航控制系統(tǒng)使用地圖上的高度數(shù)據(jù)和GPS定位預(yù)測(cè)前路上的上坡和下坡。據(jù)稱，該系統(tǒng)能將燃油經(jīng)濟(jì)性提高3～10%。

該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制造并試驗(yàn)了第一輛使用混合動(dòng)力系統(tǒng)的原型樣車。第二輛車還使用了其他技術(shù)如渦輪復(fù)合技術(shù)、主動(dòng)鞍座技術(shù)、乘坐高度自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、6×2后橋、盤式制動(dòng)器，而且空氣動(dòng)力學(xué)掛車已經(jīng)裝配好，但還未經(jīng)過試驗(yàn)。項(xiàng)目末期時(shí)，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃制造第3輛超級(jí)卡車最終示范車。

綜上所述，納威司達(dá)在該項(xiàng)目中使用了以下技術(shù)，見圖8。

2.4沃爾沃

項(xiàng)目分為兩個(gè)階段進(jìn)行，見表4：

第一階段（2011-2013年），識(shí)別這些技術(shù)和理念，進(jìn)行概念選擇，基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、相關(guān)技術(shù)開發(fā)、概念評(píng)估，在中期時(shí)間里最大程度提高貨運(yùn)效率和投資回報(bào)率。

第二階段（2014-2016年），進(jìn)一步深化第一階段選擇的先進(jìn)概念，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)、驗(yàn)證、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)、整合、底盤演示、優(yōu)化和車輛展示等，把新技術(shù)整合到展示車輛中，把最成熟的技術(shù)商業(yè)化，獲得可接受的投資回報(bào)率。

發(fā)動(dòng)機(jī)

沃爾沃動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)采用“正確尺寸”的方法，其中小型化、發(fā)動(dòng)機(jī)降速用于在發(fā)動(dòng)機(jī)曲線圖中高熱效率區(qū)域的運(yùn)行。圖中點(diǎn)1表示為基準(zhǔn)車輛典型道路負(fù)載條件。隨著車輛水平的改進(jìn)，如空氣動(dòng)力學(xué)和低滾動(dòng)阻力輪胎降低對(duì)負(fù)荷的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行移向點(diǎn)2。發(fā)動(dòng)機(jī)降速移向點(diǎn)3，通過改變變速箱，驅(qū)動(dòng)軸的齒輪比來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后，發(fā)動(dòng)機(jī)小型化使工作點(diǎn)移向點(diǎn)4，位于小型發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行圖的峰值效率區(qū)域附近，見圖9：

沃爾沃11升發(fā)動(dòng)機(jī)還采用其它一些技術(shù)，例如減小動(dòng)力氣缸機(jī)構(gòu)的摩擦、高壓燃料噴射系統(tǒng)、改進(jìn)燃燒室、改進(jìn)后處理系統(tǒng)，以及改進(jìn)潤(rùn)滑油和冷卻回路。相較于其他團(tuán)隊(duì)，沃爾沃正在計(jì)劃實(shí)施渦輪增壓和廢熱回收這兩項(xiàng)技術(shù)。該廢熱回收系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，為提供路況多變的公路駕駛提供穩(wěn)態(tài)控制。初步測(cè)試已經(jīng)超出了預(yù)期，廢熱回收涵蓋77%的時(shí)間，包括短暫的公路駕駛循環(huán)的暖車。2014年，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到48%BTE，比計(jì)劃提前1.5年。用于道路評(píng)估的底盤安裝正在進(jìn)行，預(yù)計(jì)燃油經(jīng)濟(jì)性改善達(dá)10%左右。在圖3中，渦輪增壓的益處都包含在“泵”組合中，因此“能量回收”組合只包括廢熱回收。渦輪增壓和有機(jī)朗肯循環(huán)廢熱回收系統(tǒng)通過機(jī)械方式連接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。

沃爾沃針對(duì)55%BTE的目標(biāo)，工作集中在研究創(chuàng)新發(fā)動(dòng)機(jī)配置和燃燒模式。完整的戰(zhàn)略正在細(xì)化中，建立在項(xiàng)目第一階段平行調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上。賓夕法尼亞州立大學(xué)正在研究多種燃料的先進(jìn)燃燒。初期發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)達(dá)到51%的BTE，采用混合模式HCCI（均質(zhì)充量壓燃）燃燒，用20%的二甲醚（DME）能源替代和30%的丙烷能源替代。接下來(lái)的步驟包括全發(fā)動(dòng)機(jī)仿真，以及持續(xù)的研究發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，以驗(yàn)證概念。

運(yùn)輸效率

由于超級(jí)卡車項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)，帶來(lái)一系列的技術(shù)提升：車頂整流罩、外張的底盤整流罩、空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化的保險(xiǎn)杠、車尾整流罩優(yōu)化、車廂裙部?jī)?yōu)化、間隙整流罩優(yōu)化、LED前大燈、LED車內(nèi)照明、6×2軸配置、鋁傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)寄生損失減少等，見圖10：

沃爾沃將貨運(yùn)效率提高50%的方法依賴整車技術(shù)集成，使用仿真來(lái)預(yù)測(cè)部件提升對(duì)整車效率提升的作用，以識(shí)別和評(píng)估最有希望的技術(shù)。這些仿真表明空氣動(dòng)力學(xué)的改進(jìn)和滾動(dòng)阻力的降低會(huì)導(dǎo)致下坡時(shí)需要更大的制動(dòng)力來(lái)控制汽車速度。預(yù)測(cè)性汽車控制裝置和扭矩管理工具也許可以解決這一問題。經(jīng)過長(zhǎng)途驅(qū)動(dòng)循環(huán)分析之后，沃爾沃團(tuán)隊(duì)考慮到重量和成本等問題，決定不采用完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。但是，沃爾沃團(tuán)隊(duì)正在評(píng)估各種能量回收系統(tǒng)（可能包括某種形式的微混），以利用額外的制動(dòng)能量。

通過計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)仿真優(yōu)化整車幾何尺寸（牽引車和掛車），以平衡動(dòng)力系統(tǒng)冷卻和空氣動(dòng)力學(xué)的要求。圖11給出了沃爾沃的空氣動(dòng)力學(xué)概念?？諝鈩?dòng)力學(xué)阻力降低20%，則貨運(yùn)效率提升10%，道路試驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了這一點(diǎn)。阻力降低目標(biāo)被設(shè)定為40%（貨運(yùn)效率提升約16%）。低滾動(dòng)阻力輪胎的使用目標(biāo)是（與基礎(chǔ)車輛相比）將負(fù)載降低20%，帶來(lái)貨運(yùn)效率提升約5%。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用雙離合器變速器，扭矩中斷更少，換擋過程瞬態(tài)作用更少。使用該變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，從而提高燃油效率。因?yàn)橥ㄟ^保持渦輪增壓器增壓，不斷開傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)能保持扭矩，允許在更低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速巡航。正在研究的項(xiàng)目還有“智能”6×2車橋結(jié)構(gòu)，它能通過降低運(yùn)動(dòng)部件和嚙合齒輪的數(shù)目而降低寄生負(fù)載和重量。

該團(tuán)隊(duì)正在研究降低載貨車自重的各種設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)新技術(shù)裝置（如空氣動(dòng)力學(xué)裝置、廢熱回收裝置、渦輪復(fù)合裝置）帶來(lái)的重量上升。新概念車架、輕量化懸架、鋁車輪、頂棚復(fù)合材料、發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸下降和6×2車橋有望提供同等的重量降低。

沃爾沃計(jì)劃將輔助負(fù)載降低25%。在這些方法中，新LED燈帶來(lái)的燃油節(jié)省超過100加侖/年·車。（假如每年行駛12萬(wàn)英里，燃油效率為6mpg，100加侖/年占到總?cè)加拖牡?.5%）。集成能量管理和預(yù)測(cè)巡航控制也有望提高汽車效率。沃爾沃正在概念車上嘗試使用概念動(dòng)力系，下一步是進(jìn)行路試來(lái)驗(yàn)證整車性能。

3.面臨挑戰(zhàn)

3.1研發(fā)政策

汽車業(yè)需要公共部門和私營(yíng)部門共同投資和努力，才能達(dá)成長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境目標(biāo)。

私營(yíng)企業(yè)研發(fā)投資通過以短期研發(fā)為目標(biāo)，要求短期內(nèi)回報(bào)率較高（如增加銷量或市場(chǎng)份額）。投資長(zhǎng)期技術(shù)涉及到的風(fēng)險(xiǎn)（可能或不可能獲得商業(yè)成功）阻礙私營(yíng)企業(yè)投資于技術(shù)開發(fā)?？紤]到這一點(diǎn)，不寄望于僅靠私營(yíng)部門就完成所需的改變。

公共部門的目標(biāo)如能源安全、經(jīng)濟(jì)效率、環(huán)境保護(hù)需要長(zhǎng)期的、確定技術(shù)優(yōu)先性和政策方向的研發(fā)戰(zhàn)略。在基本研發(fā)和應(yīng)用研發(fā)的最初階段，和在預(yù)先競(jìng)爭(zhēng)力演示和商業(yè)化的第二階段相比，政府的作用更大。超級(jí)卡車項(xiàng)目成本分擔(dān)使得國(guó)營(yíng)單位和私營(yíng)企業(yè)通過分擔(dān)長(zhǎng)期研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，鼓勵(lì)私營(yíng)企業(yè)參與，促進(jìn)技術(shù)開發(fā)與示范運(yùn)營(yíng)的過程。

該項(xiàng)目的另一個(gè)有利特性是其“系統(tǒng)級(jí)”方法，它以更廣泛的形式使商用車行業(yè)受益。許多制造商和供應(yīng)商以多種程度參與，并在多個(gè)領(lǐng)域如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、控制裝置、空氣動(dòng)力學(xué)裝置、輪胎、集成掛車設(shè)計(jì)、輕量化材料、后處理裝置和怠速降低裝置等進(jìn)行技術(shù)開發(fā)的合作。

3.2項(xiàng)目困難

各超級(jí)卡車項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)都遇到了需要解決的問題和克服的障礙。

重量與封裝

節(jié)油技術(shù)如空氣動(dòng)力學(xué)導(dǎo)流罩和廢熱回收系統(tǒng)會(huì)增加汽車自重，影響燃油效率。為避免汽車有效載荷的改變，一個(gè)重要挑戰(zhàn)是降低整車重量以適應(yīng)這些技術(shù)，而不影響這些技術(shù)帶來(lái)的好處。某些團(tuán)隊(duì)提到他們最后的示范車輛能降低一些重量，但幅度并不大。另一個(gè)相關(guān)問題是需要附加部件的正確組合，比如不影響設(shè)計(jì)限制條件或汽車空氣動(dòng)力學(xué)特性，例如廢熱回收系統(tǒng)的熱交換器或混合蓄電池組。

系統(tǒng)集成

不同系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互依賴性，使得在汽車上正確集成這些系統(tǒng)還面臨著挑戰(zhàn)。建模和仿真起著主要作用，這已用于理論分析，并將分析結(jié)果用于制造原型樣車前的概念驗(yàn)證。作為主要集成問題的例子，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低NOx排放之間有此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，這需要SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率更高（SCR系統(tǒng)中使用的車用尿素，即尿素水溶液DEF，會(huì)增加車輛運(yùn)營(yíng)成本。車用尿素消耗量約為柴油消耗量的2%～5%。當(dāng)前每加侖車用尿素成本是每加侖燃油成本的70%-90%）。同時(shí)后處理系統(tǒng)需要燃油效率高的熱管理，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)效率更高能降低排氣溫度（在低負(fù)載和冷氣候條件下，與SCR系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)相關(guān)的NOX排放高）。這一固有的、發(fā)動(dòng)機(jī)效率和NOx排放之間的此消彼長(zhǎng)的關(guān)系需要找到平衡點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)最終能實(shí)現(xiàn)排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)整體效率和成本效益最大化。峰值發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率經(jīng)常出現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)條件下，這樣對(duì)后處理系統(tǒng)有利。發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行排放達(dá)標(biāo)測(cè)量（瞬態(tài)FTP和多模式穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)SET），在用車不超過這個(gè)數(shù)值時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，希望這些試驗(yàn)?zāi)芙忉屗矐B(tài)特性和排放溫度更低的區(qū)域）。

另一個(gè)重要的集成問題是，汽車設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)更好的空氣動(dòng)力學(xué)特性卡車時(shí)不能忽視掛車形狀。即使?fàn)恳嚨目諝鈩?dòng)力學(xué)特性得到優(yōu)化，空氣動(dòng)力學(xué)特性不好的掛車也會(huì)影響該車的整體效率。牽引車一掛車完全集成是達(dá)成汽車效率目標(biāo)的主要路徑。

其他一些集成問題：

廢熱回收和渦輪復(fù)合對(duì)排氣（和后處理催化裝置）溫度和冷卻的要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)效率提升和汽車負(fù)載降低對(duì)排氣溫度以及廢熱回收和渦輪復(fù)合的能量可獲取性的作用；

冷卻裝置和空氣動(dòng)力學(xué)裝置之問的熱和流體動(dòng)力學(xué)折衷（如廢熱回收系統(tǒng)需要加大散熱，但是冷卻裝置放置在更小的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，有助于降低汽車的空氣動(dòng)力學(xué)阻力）；

發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助裝置、混合系統(tǒng)、先進(jìn)變速器、廢熱回收系統(tǒng)和后處理裝置的關(guān)鍵瞬態(tài)參數(shù)的集成控制。

最終用戶接受情況

當(dāng)將這些技術(shù)應(yīng)用在汽車上，可能會(huì)有終端用戶體驗(yàn)問題，所以可能會(huì)有以下討論：

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低帶來(lái)的動(dòng)力系振動(dòng)和噪音問題；

更緊湊、轉(zhuǎn)速更低的發(fā)動(dòng)機(jī)使用“發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)”帶來(lái)的安全與可靠性問題；

廢熱回收系統(tǒng)用乙醇作為工作液體帶來(lái)的安全隱患；

空氣動(dòng)力學(xué)改進(jìn)帶來(lái)的操作困難。例如使用掛車裙板，輪胎和傳動(dòng)系進(jìn)行機(jī)械檢查更難；掛車車門處使用船型尾翼會(huì)妨礙裝貨和卸貨。如果牽引車一掛車間隙降低，卡車操控性可能會(huì)受影響；

駕駛員對(duì)先進(jìn)變速器和動(dòng)力系的接受程度。

成本效益性和商業(yè)化

雖然該項(xiàng)目的目標(biāo)包括開發(fā)可商業(yè)化的技術(shù)，但是缺少成本信息。只有一個(gè)團(tuán)隊(duì)給出了預(yù)計(jì)技術(shù)投資回收期。提高燃油效率的技術(shù)如果尚未成熟或成本太高，則商業(yè)化可能是個(gè)問題。不是所有該項(xiàng)目過程中開發(fā)的技術(shù)都具有短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可行性。某些技術(shù)還在原型階段或者仍需要其他領(lǐng)域的開發(fā)，以提升可行性（例如電儲(chǔ)存技術(shù)的改進(jìn)能促進(jìn)部件的電氣化和混合系統(tǒng)的使用）。尚處于早期開發(fā)階段的技術(shù)還沒有證明在各種環(huán)境和應(yīng)用情況（如該車使用壽命超過100萬(wàn)英里）大范圍應(yīng)用的可行性。然而，項(xiàng)目成果對(duì)確定哪項(xiàng)技術(shù)非常有希望、應(yīng)該優(yōu)先開發(fā)的判斷非常有用。

最近公布的項(xiàng)目益處分析報(bào)告的結(jié)論是：如果技術(shù)成本和燃油價(jià)格有利，超級(jí)卡車技術(shù)對(duì)市場(chǎng)滲透會(huì)比較大，2020年估計(jì)在19%～59%之間，2050年估計(jì)在36%～73%之間（研究?jī)蓚€(gè)技術(shù)平臺(tái)，即混合平臺(tái)和非混合平臺(tái)，兩個(gè)汽車成本增加案例（高、低），兩個(gè)油價(jià)案例（高和低），涵蓋了研究的最低和最高市場(chǎng)潛力案例）。按照保守估計(jì)，超級(jí)卡車技術(shù)的目標(biāo)是至2050年降30%的燃油消耗和溫室氣體排放，節(jié)約60億桶油。smartWay認(rèn)證將有助于最有希望的技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)。

大多數(shù)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為成本效益最高的技術(shù)是那些與空氣動(dòng)力學(xué)有關(guān)的技術(shù)，特別是改善掛車空氣動(dòng)力學(xué)的技術(shù)。其他準(zhǔn)備好投入生產(chǎn)且能立即帶來(lái)節(jié)省的技術(shù)是6×2雙聯(lián)橋和低滾動(dòng)阻力輪胎（結(jié)合自動(dòng)充氣系統(tǒng)）。關(guān)注這些應(yīng)用類型很重要，因?yàn)槌杀拘б嫘杂?jì)算建立在預(yù)計(jì)循環(huán)周期和汽車每年行駛里程的基礎(chǔ)上。該項(xiàng)目開發(fā)的某些技術(shù)僅用于長(zhǎng)途行駛車輛，用于其他類型車輛也許沒有可行性。最佳卡車技術(shù)規(guī)范是針對(duì)具體工作循環(huán)、卡車整個(gè)生命周期都用這一工作循環(huán)工作的技術(shù)規(guī)范。

4.結(jié)論

超級(jí)卡車項(xiàng)目能確保新技術(shù)的開發(fā)，這些新技術(shù)對(duì)達(dá)成能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等目標(biāo)很重要。美國(guó)能源部承擔(dān)了相當(dāng)多的研發(fā)費(fèi)用，否則，沒有機(jī)構(gòu)有能力或者愿意獨(dú)自承擔(dān)這么大的研發(fā)費(fèi)用。

經(jīng)過評(píng)估，發(fā)現(xiàn)每個(gè)團(tuán)隊(duì)在通往項(xiàng)目目標(biāo)的路上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是四個(gè)團(tuán)隊(duì)都達(dá)成了牽引車一掛車車隊(duì)目標(biāo)——50%貨運(yùn)效率提升。這些超級(jí)卡車項(xiàng)目研究結(jié)果表明，整車道路運(yùn)輸效率有了很大提升。該項(xiàng)目的結(jié)果為（例如相當(dāng)于將滿載的牽引車一掛車在公路巡航速度時(shí)的）燃油經(jīng)濟(jì)性從約6～7mpg提高到約9～10.5mpg（即，相對(duì)于百公里油耗從33.6～39.2升減少到22.4～26.1升）。

除了超級(jí)卡車團(tuán)隊(duì)的整車目標(biāo)取得了成功，發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)目標(biāo)也取得了類似的成功?；仡櫚l(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)進(jìn)展，所有團(tuán)隊(duì)都實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)BTE達(dá)到或接近50%的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率目標(biāo)。所有團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制訂達(dá)成55%發(fā)動(dòng)機(jī)BTE目標(biāo)的技術(shù)路徑。

這樣的研究先進(jìn)效率技術(shù)的綜合項(xiàng)目意義深遠(yuǎn)。重型車行業(yè)是高度全球化的行業(yè)，許多技術(shù)在很大程度是可以得到應(yīng)用的，而且可以根據(jù)市場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。超級(jí)卡車項(xiàng)目的全球制造商和供應(yīng)商推進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、控制裝置、空氣動(dòng)力學(xué)裝置、輪胎、一體式掛車設(shè)計(jì)、輕量化材料、后處理裝置以及怠速降低裝置的技術(shù)進(jìn)步。這些技術(shù)的推廣目前還受到限制，但是，政府與企業(yè)的合作加快了這些技術(shù)的推廣，使之能夠更快地得到應(yīng)用。

有關(guān)先進(jìn)效率技術(shù)在市場(chǎng)上的可行性的其他實(shí)踐活動(dòng)和市場(chǎng)因素，正在進(jìn)一步的調(diào)研。只有當(dāng)該技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)或者獲得商業(yè)化成功，研發(fā)投資帶來(lái)的好處才能實(shí)現(xiàn)。因此，檢查各個(gè)超級(jí)卡車技術(shù)用于更大批量的重型車車隊(duì)是否具備成本效益和商業(yè)可行性很重要，理解各個(gè)系統(tǒng)集成、重量和組件以及終端用戶接受度問題很重要。目前超級(jí)卡車項(xiàng)目第一階段已基本結(jié)束，達(dá)到設(shè)定目標(biāo)；從目前起到2020年期間，超級(jí)卡車項(xiàng)目開發(fā)將處于第二階段，筆者將持續(xù)為大家介紹項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)展情況，以及已開發(fā)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)展。

參考資料：美國(guó)能源部對(duì)超級(jí)卡車項(xiàng)目的相關(guān)報(bào)道。