本刊記者 王作函 文/圖

At the event of IAA 2018, Federal-Mogul Power-train disclosed for the first time the company's new electrification strategy for mid and heavy-duty vehicles. This new strategy was developed and planned by the Team of Energy Application Technology, focusing on optimizing unique requirement of practical application of each segment of commercial vehicles market. This series of technology is can be specifically produced and assembled alone, so that it can meet individual and particular requirement from different engine manufactures,which can likely realize their emission and efficiency standards with economic cost.

近幾年，隨著排放法規(guī)的不斷加嚴和能耗要求的不斷提高，如何使發(fā)動機更清潔、更高效成為整車、發(fā)動機以及相關(guān)零部件行業(yè)面臨的重要課題。作為全球領(lǐng)先的主機動力總成部件和系統(tǒng)保護產(chǎn)品供應(yīng)商，輝門動力總成在過去幾年針對電氣化方面，開展了一系列前瞻性的研究和技術(shù)儲備，如在IAA 2018上首次展出的中重型車輛電氣化戰(zhàn)略等創(chuàng)新技術(shù)，就是其助力汽車電動化的最新研發(fā)成果。

IAA 2018上的輝門展臺

輝門動力總成旗下Federal-Mogul Controlled Power Ltd.總經(jīng)理Nick Pascoe

2018年10月1日，天納克完成了對輝門的收購，后者是國際領(lǐng)先的供應(yīng)商，服務(wù)于主機設(shè)備制造商和汽車售后市場，在全球擁有近5.5萬名員工，2017年收入78億美元。此外，公司還計劃在2019年底分拆業(yè)務(wù)，成立兩家獨立的新公司，分別為汽車零部件和駕乘性能公司，以及一家新的動力總成技術(shù)公司。

分拆后，動力總成技術(shù)公司將成為全球最大的純動力總成公司之一，服務(wù)全球主機配套市場，其工程解決方案專注于解決燃油經(jīng)濟性、動力輸出以及滿足汽油、柴油和動力總成電氣化的排放標準要求。動力總成技術(shù)公司 2017年的合并營業(yè)收入為 107 億美元，服務(wù)于輕型汽車、商用卡車、非公路用車和工業(yè)用車市場。

在IAA 2018上，輝門動力總成首次展出的全新中重型車輛電氣化戰(zhàn)略，由能源利用技術(shù)產(chǎn)品組開發(fā)，可針對每個商用車細分市場和應(yīng)用的獨特需求進行優(yōu)化。該技術(shù)系列可以單獨定制和集成，能夠滿足發(fā)動機制造商的特定需求，并以經(jīng)濟的成本實現(xiàn)其排放和效率目標。

在輝門動力總成展臺接受采訪時，其旗下Federal-Mogul Controlled Power Ltd.總經(jīng)理Nick Pascoe告訴《商用汽車》雜志記者：傳統(tǒng)內(nèi)燃機要進一步降低排放，滿足越來越嚴格的排放標準，只有通過提升內(nèi)燃機效率，包括降低內(nèi)部摩擦和先進燃燒方案，以及動力總成的進一步電氣化來實現(xiàn)。“盡管內(nèi)燃機將在未來很多年里繼續(xù)扮演至關(guān)重要的角色，但動力系統(tǒng)的混合動力化和電氣化會成為汽車制造商實現(xiàn)節(jié)能減排的一個關(guān)鍵性因素?！?/p>

據(jù)Nick Pascoe介紹，目前柴油機的熱效率大概在40%，從40%提高到50%是非常大的一個挑戰(zhàn)，雖然通過改進和優(yōu)化相關(guān)零部件來可以進一步優(yōu)化發(fā)動機本體，但熱效率最終也很難超過55%。要進一步提高熱效率，必須增加電氣化來提供額外的能量利用率?！安裼蜋C在穩(wěn)定工況下極為高效，但瞬態(tài)工況下(轉(zhuǎn)矩輸出變化時)效率則低很多。輝門工程師并未嘗試用牽引電機替換或協(xié)助內(nèi)燃機，而是在穩(wěn)態(tài)工況以及特別是在苛刻的瞬態(tài)工況下，通過電氣化來進一步提高內(nèi)燃機的效率以改善燃油經(jīng)濟性和排放?！?/p>

據(jù)介紹，在輝門動力總成新的電氣化戰(zhàn)略中，以 Nick Pascoe為中心的工程團隊用嚴格控制的廢氣驅(qū)動發(fā)電機所產(chǎn)生的電能，補充通過安裝在發(fā)動機或傳動系統(tǒng)上的發(fā)電機回收的動能。然后，能量通過驅(qū)動發(fā)動機/傳動系統(tǒng)的電機或通過電動增壓回收。

獨立試驗表明，應(yīng)用于發(fā)動機或傳動系統(tǒng)的 12 kW小型高響應(yīng)輝門電動發(fā)電機可在車輛減速時回收能量，并在加速時增加發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，在大型巴士上可節(jié)省高達8%的燃油。這款電動發(fā)電機具有緊湊的尺寸、完全集成的電子設(shè)備和高效的熱管理，結(jié)合日益標準化的控制協(xié)議及多種設(shè)計和仿真工具，使得電動發(fā)電機的集成快速高效，即使在現(xiàn)有的動力總成設(shè)計上也是如此。

輝門動力總成中重型車輛電氣化戰(zhàn)略

此外，通過空氣回路系統(tǒng)的電氣化，輝門工程師正在發(fā)現(xiàn)更多的浪費能量的回收機會。對于以廢氣形式離開發(fā)動機的能量，雖然渦輪增壓能夠回收約20%～30%，但是還有更多的能量可以被捕獲和回收?！昂唵谓?jīng)濟的廢氣能量回收需要一個控制系統(tǒng)，避免在能量回收過程中損害發(fā)動機的性能或損壞發(fā)電機本身或后處理系統(tǒng)。”Pascoe 補充道。

Nick Pascoe進一步表示，理想狀況下，從車輛動能或廢氣中回收的車載電能可用于電動增壓來改善氣流的動態(tài)響應(yīng)。通過減少泵氣損失以及改進加油和重新優(yōu)化換擋策略，可以使發(fā)動機小型化、改善排放并提高多達 5%的燃油經(jīng)濟性。

“在瞬態(tài)工況的前幾十秒內(nèi)，燃燒系統(tǒng)受到的挑戰(zhàn)最為嚴峻，產(chǎn)生的NOx和顆粒物等有毒排放物也最為嚴重?！盤ascoe 解釋說，“最新的燃油系統(tǒng)響應(yīng)速度遠遠快于氣流，因此，通過實施我們的戰(zhàn)略，這些高性能車輛技術(shù)的現(xiàn)有投資將能夠獲得更多收益。通過加快空氣供應(yīng)以匹配燃油系統(tǒng)的響應(yīng)，我們可以更好地控制空燃比，從而提高燃油經(jīng)濟性和排放性能?！?/p>

Nick Pascoe告訴記者，在輝門新的戰(zhàn)略中，空氣回路電氣化方法的關(guān)鍵要素是渦輪發(fā)電機集成氣體能量回收系統(tǒng)TIGERS?和用于快速響應(yīng)應(yīng)用的受控增壓器COBRA。TIGERS?結(jié)合廢氣驅(qū)動渦輪和液冷式開關(guān)磁阻 (SR)發(fā)電機，開發(fā)出了可靠且技術(shù)成熟的系統(tǒng)，可將廢氣能量無縫轉(zhuǎn)換為電能。COBRA 液冷式電動增壓器為發(fā)動機“按需”供氣，由于其低轉(zhuǎn)子慣量和出色的熱管理，能夠適應(yīng)最苛刻的驅(qū)動和運行周期。當(dāng)這2個部件與 CPT SpeedTorq?高響應(yīng)電動輔助電機/發(fā)電機技術(shù)相結(jié)合時，可以提供模塊化的方法，適用于不同重量級的商用車車型。

Pascoe 同時指出，快速捕獲大量能量，然后快速將其返回到傳動系統(tǒng)，而不進行能量的長期存儲來用于車輛行駛，這意味著更小、更實惠的能量儲存解決方案（包括輕量型超級電容器）非常適合輝門戰(zhàn)略。CPT SpeedTorq、TIGERS?和COBRA 均可采用 12 V、24 V或48 V，因此，電氣系統(tǒng)比高壓混動更小、更輕、更實惠。同時，新方法具有模塊化特性，提供優(yōu)化解決方案所需的靈活性。

“雖然未來的電氣化發(fā)展仍然存在不確定性，但許多汽車制造商，特別是中重型汽車制造商，正在尋找延長現(xiàn)有發(fā)動機壽命的方法，以滿足下一代市場和監(jiān)管要求。” Nick Pascoe 表示，“能效、環(huán)境和快速發(fā)展的混合動力及電動汽車標志著汽車工業(yè)開始邁入一個新時代。輝門將憑借前瞻性的技術(shù)支持這一發(fā)展。通過與客戶并肩協(xié)作，輝門的工程團隊能夠輕松地將該技術(shù)集成到現(xiàn)有的動力系統(tǒng)中，從而提高燃油效率、減少排放。由于這些技術(shù)采用模塊化可擴展設(shè)計，也可以針對不同尺寸、不同終端用途的車輛量身定制經(jīng)濟有效的解決方案。”