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通用汽車在「巡綠中國(guó)」綠色科技體驗(yàn)日上,通用汽車的工程師們向外界展示了其在排量發(fā)動(dòng)機(jī)、輕量化車身及車身空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、插電混合動(dòng)力上的投入與發(fā)展。
這次科技體驗(yàn)日分為三個(gè)環(huán)節(jié),分別為智能驅(qū)動(dòng)、智能設(shè)計(jì)以及智能駕駛。
智能驅(qū)動(dòng),按照通用汽車大型與小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域副總工程師 Mark Wrobel 的解釋,就是利用智能系統(tǒng)以及相關(guān)技術(shù),提高每升燃油的行駛里程。
Wrobel 著重介紹通用的 Ecotec 發(fā)動(dòng)機(jī),Ecotec 在減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量以及整體體積的前提下,能保持較好的動(dòng)力輸出水平。減輕重量的好處是——據(jù)美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的數(shù)據(jù)顯示,汽車車重每減輕45公斤(100磅),燃油效率可以提升最高 2%。
Wrobel 告訴我們,通用汽車對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)部件的重量可以精準(zhǔn)到 0.01 克。他說在通用內(nèi)部,一位總工程師曾經(jīng)制定過這樣的獎(jiǎng)勵(lì)制度:零部件每減重 1 克,工程師將相應(yīng)得到 5 美分的硬幣獎(jiǎng)勵(lì)(相當(dāng)于 3 角人民幣),因?yàn)?5 美分硬幣的重量正好是 1 克。
在發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、燃油管理系統(tǒng)等方面,通用汽車也作出了相關(guān)解決方案和優(yōu)化。
通用官方給出的數(shù)據(jù)是:在車輛臨時(shí)停車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的自動(dòng)啟停技術(shù)能夠讓燃油效率提升 3% 到 10%。燃油管理系統(tǒng)上,該技術(shù)可以使燃油效率提升高達(dá)12%。
電氣化驅(qū)動(dòng)也是通用汽車的重要發(fā)展方向之一。
在電氣化解決方案上,通用汽車提供的解決方案包括eAssist輕混動(dòng)力技術(shù)、混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、增程式電動(dòng)汽車以及純電動(dòng)汽車。
智能設(shè)計(jì)
通用汽車空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)專家 Justin D'Souza 說,流線型車身有助于在汽車行駛過程中最大程度地降低風(fēng)阻。在高速行駛時(shí),空氣阻力(占 13%)是影響能耗的第三大因素,僅次于引擎(占 34%)及車身重量(占 14%)。
對(duì)于降低空氣阻力,通用汽車的做法是,在自家擁有一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 228.6 米隨到的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中,同時(shí)利用一臺(tái)直徑達(dá) 13 米的風(fēng)扇產(chǎn)生高達(dá) 222 公里/小時(shí)的風(fēng)速下做實(shí)車測(cè)試。
D'Souza 表示,這樣的風(fēng)速比 F2 級(jí)龍卷風(fēng)更猛烈,可以在實(shí)車設(shè)計(jì)中達(dá)到降低風(fēng)阻的目的。
與此同時(shí),工程師們也會(huì)使用空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化工具——計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)。它能夠?qū)囕v四周的氣流進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬。
設(shè)計(jì)師們?cè)讷@取這些信息后,會(huì)通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)程序和油泥模型進(jìn)一步優(yōu)化車輛的造型,之后會(huì)持續(xù)開展空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試,直到設(shè)計(jì)最終被認(rèn)可并投入量產(chǎn)。
在輕量化方面,通用汽車車身系統(tǒng)工程師周書英介紹,通過使用輕量化鋁材來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材,以減輕車身的整體重量。例如,凱迪拉克 CT6 車身使用了 11 種復(fù)合材料,車身鋁材用量達(dá) 60%,在特殊部位策略性地使用了高強(qiáng)度鋼。
周書英表示,通用汽車是第一個(gè)將鋼鋁焊接技術(shù)應(yīng)用于量產(chǎn)的汽車廠商。在今年,通用汽車在中國(guó)引進(jìn)五款全球車型。其整備質(zhì)量較上一代產(chǎn)品減少了 110-180 公斤不等。
此「智能駕駛」并非彼「智能駕駛」。通用汽車中國(guó)小排量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域總工程師臧錫臣向我們講述如何改善駕駛習(xí)慣以便能更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。根據(jù)他的分享,雷鋒網(wǎng)進(jìn)行了如下整理(理想狀態(tài)下):
經(jīng)過調(diào)校后的發(fā)動(dòng)機(jī)可使車輛燃油經(jīng)濟(jì)性提高約4%;
及時(shí)更換空氣濾清器,可以提高14%的燃油經(jīng)濟(jì)性;
使用廠商推薦的機(jī)油可使燃油經(jīng)濟(jì)性提高1-2%;
適當(dāng)?shù)奶嚎墒管囕v的燃油經(jīng)濟(jì)性提升3.3%;同時(shí)也使駕駛更安全、輪胎壽命更長(zhǎng);
油箱蓋松動(dòng)或遺失,會(huì)使車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性降低1-2%;
車輛額外增加45公斤的載重,將使燃油經(jīng)濟(jì)性降低多達(dá)2%;
高速公路上,車速每降低15公里/小時(shí)可提高13%的燃油經(jīng)濟(jì)性;高速路上超速駕駛、急加速、急剎車等操作會(huì)使車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性降低33%;城市路況下,激烈的駕駛行為則會(huì)降低5%的燃油經(jīng)濟(jì)性。
在交通嚴(yán)重堵塞的情況下,如果車輛一直保持怠速狀態(tài),那么每15分鐘就會(huì)消耗0.95升的燃油。
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的油耗改善是一項(xiàng)挑戰(zhàn),一直逼近極限。汽車工程師們通過一些新的技術(shù)手段或其他方面來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的要求。比如改善發(fā)動(dòng)機(jī)能耗,使用輕量化材料,改善車身設(shè)計(jì)降低風(fēng)阻,等等。
通用汽車的一位工程師告訴雷鋒網(wǎng),在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)方面,未來還有新技術(shù)值得探索。
比如使用噴射壓力更高的噴油器,讓噴油控制得更加精準(zhǔn);汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率大約在30%,問題是如何將這些排掉的熱量降到最低,讓發(fā)動(dòng)機(jī)做更多的功?熱管理是改善油耗的手段之一;斷缸技術(shù)(Active Fuel Management)的使用,可以大約降低 5%-到 10% 左右;還有壓燃技術(shù),如果這項(xiàng)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室,可能會(huì)帶來至少 10% 左右的油耗改善。
這位工程師也認(rèn)為,電動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油動(dòng)力將是必然趨勢(shì)。但是,「這一天還很遙遠(yuǎn),可以十年后再看一看?!宫F(xiàn)階段,從用車成本、用車舒適度、可靠性以及安全性等方面而言,傳統(tǒng)動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車,在未來仍是主流。
一個(gè)較為現(xiàn)實(shí)的背景是,隨著各國(guó)對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)苛,一些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)開始表態(tài):挪威在 2025 年、德國(guó)和美國(guó)加州在2030年計(jì)劃全面禁止燃油車銷售??梢灶A(yù)見,汽車廠商們面對(duì)節(jié)能減排的壓力也將越來越大。為了滿足政府的排放要求,汽車廠商們開始轉(zhuǎn)型,逐步向小排量燃油車技術(shù)、混合動(dòng)力技術(shù)過渡。
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