5月20日,北美最大的先进清洁运输ACT博览会在美国拉斯维加斯举行,多家商用车与零部件企业在大会当中展示最新技术成果。其中最大的亮点就是肯沃斯(Kenworth)首次展示的在美国能源部超级卡车2(SuperTruck 2)项目中开发的高效货运原型车。这辆车具有四项杰出的数据:相对于2009年的肯沃斯T660基础车型,通过全新子弹头造型,将风阻系数降低48%;通过废气能量回收、48V轻混等技术,发动机热效率达到55.7%;通过降低风阻、降低滚阻、提升发动机热效率等多项措施,整车油耗降低到18.1升/百公里;通过降低自重增加载重、降低油耗,最终货运效率提升136%。这四项指标已经达到了美国超级卡车项目第二阶段的目标要求。在此之前,沃尔沃、彼得皮尔特(Peterbilt)、万国(International)、福莱纳(Freightliner)都已经完成了相关工作。本次发布代表美国超级卡车项目第二阶段工作全部结束。

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美国肯沃斯超级卡车2原型车

首先介绍一下美国超级卡车项目:2009年,美国能源署牵头组织开展“超级卡车”项目,目的在于大幅度降低重卡油耗水平、提升整车运输效率,一期项目2015年已经完成;2016年宣布启动“超级卡车”二期项目,发动机热效率提升到55%、燃油经济性提升30%、货运效率提高超过100%。美国各大重卡企业都联合供应商组建开发团队积极参与到项目当中,最终将其技术成果逐渐转化应用到量产重卡产品当中。

肯沃斯是美国商用车领域的知名品牌,成立于1923年,目前最擅长的领域是工程车、特种专用车等,其细分市场占比高达40%以上。目前肯沃斯、彼得比尔特、达夫共同隶属于佩卡集团,共享发动机、变速箱、后桥等核心模块,以及新能源领域的核心技术,最终能够降低研发成本、提升产品竞争力。本次展示的肯沃斯超级卡车2原型车,历经6年研发工作,商车邦根据对现有资料解读,认为其具有以下核心技术。

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肯沃斯超级卡车2的子弹头造型

第一,空气动力学

肯沃斯超级卡车2的子弹头造型是最大亮点,充分借鉴了高铁的子弹头造型,采用一个“中置驾驶室”和全新的卧铺舱,相对于特斯拉Semi的楔形造型,商车邦认为前者在车辆长度利用率、空间利用率、驾驶员视野、卧铺舒适性等方面设计更优秀,这也是肯沃斯的后发优势。肯沃斯超级卡车2取消了传统的物理后视镜,而采用了数字集成的电子后视镜,具有挂车跟踪功能和夜视增强功能,降低风阻5%左右。借助前部环形的驾驶室座舱,其驾驶员可直接观察的角度已经超过了180度,借助数字集成的电子后视镜,可实现330度全观察(暂时没有看到显示正后方图像的屏幕),大幅提升了驾驶安全性。

    截止目前,肯沃斯没有公布其风阻系数。商车邦判断,应该在0.35以下,比特斯拉Semi更优秀。美国8级卡车的总重量是36吨,气囊桥可增加1吨。肯沃斯超级卡车2在总重37吨、100km/h(美国高速公路重卡的平均速度)行驶时,其油耗仅为18.1升/百公里。目前,中国总重18吨的中卡,在高速行驶时的油耗为18升/百公里,由此可见,其优秀的空气动力学为降油耗做出了巨大贡献。

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数字集成的电子后视镜,具有挂车跟踪功能和夜视增强功能

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肯沃斯超级卡车2的驾驶员视野

先进的发动机技术

肯沃斯超级卡车2采用佩卡的MX-11发动机,最大功率为440马力,变速箱采用佩卡的TX-12 AMT变速箱,这是佩卡集团的黄金动力链,经历了30年的技术优化。目前中国重卡的发动机功率已经实现了11升400+马力向13升500+马力全面的跃进,以留有更多的动力储备。从美国实际使用工况来判断,5轴37吨的半挂列车,使用440马力是最佳匹配。佩卡MX-11发动机为了降低油耗,增加了一套48V的微混系统,据了解其采用P2.5方案,电动机布置在变速箱液力缓速器的位置,在刹车和下坡时进行动能回收,匹配了最新一代的锂电池存储电力,布置在变速箱上方位置。这套48V的微混系统是充分利用动能回收的能量来驱动电子风扇、液压助力转向泵、空调压缩机、水泵等零部件,功率最大的零部件是电子风扇,最大功率为80马力。在实际使用当中,这些零部件并不是同时启动,48V轻混系统足以应对。最终整个研发团队通过佩卡MX-11的发动机升级优化,匹配48V轻混系统和废热回收等技术,最终在试验台上实现了发动机效率55.7%的最好成绩。

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肯沃斯超级卡车2的动力链

底盘的优化布置

在发动机布置方面,将前桥上方的发动机移植到前桥后方,为子弹头造型腾出前部的空间;在前桥布置方面,将前桥的轮距缩短,为此前端车架也向内收缩,可将两个前轮全部包络在轮罩以内。前端车架收缩之后必然会导致车辆操控性变差,则开发了可调节刚度的悬架系统,在坑洼路面时将气囊全部提升到最高为止,悬架的刚度调节到最大值,提升车辆的通过性;在高速公路的平直道路时,则将气囊全部下降到最低为止,悬架的刚度也下降到最小值,可以充分过滤掉地面带来的振动,提成驾驶舱的平顺舒适性。

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肯沃斯超级卡车2的底盘布置

为了应对未来的多燃料技术方案,肯沃斯超级卡车2则将车架后部的宽度从原有的850mm拓展到1000mm,在底盘布置时充分考虑到了柴油动力、天然气动力、纯电动、氢燃料这四种技术方案的兼容性,未来实施任何一种技术方案都不需要再更改车架和驾驶室,可实现多燃料技术方案的模块化开发。

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肯沃斯重卡技术演变,中间为对比的基础车型肯沃斯T660

另外,在降低滚阻方面采用了新概念轮胎,其全车14个轮胎的总重量比目前市场同型号轮胎轻162公斤。另外,这种新概念轮胎的CRR等级(滚动阻力系数)为4.2,而市场同类型号的轮胎为5.0。理论上来讲采用低滚阻轮胎之后,可为油耗降低贡献3%左右。在轻量化方面,研发团队充分考虑了主挂一体化方案,该半挂列车的总重仅为11.9吨,比目前主流的半挂列车轻3.2吨,其中牵引车降重1.87吨,挂车降重1.33吨。

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肯沃斯超级卡车2的卧铺休息舱

对于长途干线运输的需求,肯沃斯超级卡车2设计了一个多功能卧铺休息舱,匹配了折叠餐桌,可供驾驶员吃饭和工作使用,使用非常方便。相对于特斯拉Semi驾驶舱后排只有一个折叠凳而没有卧铺,肯沃斯超级卡车2的驾驶室空间增大了60%以上,并且匹配了卧铺休息舱,车辆舒适性大幅提升。

肯沃斯超级卡车2的原型车目前还没有量产,但是其发动机技术、电子后视镜技术等已经在肯沃斯相关量产车型上进行应用,我们期待这款车型尽早量产,从而为全球重卡技术进步起到带动作用。(备注:本文数据和图片源于肯沃斯官网,推算数据则根据经验公式。)