美國“超級卡車”計劃欲將油耗攔腰斬

現在的卡車，可以在五年內把油耗降到50%嗎？美國能源部提出的“超級卡車獎”，目標是要在五年內降低車輛總體油耗50%，其中整車油耗要降低30%，發動機油耗要降低20%。聽起來有些不可思議？這的確是很多人對於兩年前啟動的“超級卡車計劃”的擔心：“這個龐大項目，是否會由於過高的節能目標，而導致最終無法完成？”

1 .政企強強合作 美國超級卡車發展成效斐然

能耗問題不容忽視 超級卡車計劃橫空出世

由於美國的鐵路網絡相對欠缺，貨物的運輸主要靠公路系統完成。相關統計表明，美國的8類重型卡車完成80%物資運送。卡車每年消耗了280億加侖燃料，佔到了全部交通能耗的22％以上。

美國著名機構曾經預測，若任由重型車自我緩慢發展，按照每年增加100萬輛的重型車保守估算。到2040年，美國重型車單日消耗量將接近400萬桶。提升重型車燃油經濟性已經迫在眉睫。

2009年美國能源署牽頭組織開展了“超級卡車”計劃，並樹立了舉世震驚的節能目標：長途8級（GVWR車輛總質量超過33000磅）重型卡車的油耗降低50%，其中30%可以從整車技術上獲取，其他20%必須通過發動機解決。

為了做到發動機降低20%油耗的目標，發動機熱效率就必須提高至50-55%。最為困難的是其排放標準，必須符合美國EPA2012法規。

政府搭臺，企業組隊

美國能源署推行的“超級卡車”計劃分五年實施，總投資2.7億美元，其中政府承擔45%左右，剩餘的由企業攤分。其目的，是為了引導北美的重卡及發動機生產商們提升燃油經濟性，減少油耗和二氧化碳溫室氣體排放。

美國能源署在制定政策和具體的投資計劃時，並未採取指定某一家企業定點發展、定向扶持的策略，而是採取了分散-競爭的策略來鼓勵和刺激不同汽車廠商陣營發展超級卡車。

經過多輪協商和洽談，美商用車製造企業包括納威司達（NAVISTAR）、康明斯(CUMMINS)、沃爾沃集團旗下的馬克（MACK）卡車以及戴姆勒卡車北美公司，各自搭建了不同的研究團隊，強強聯手研發超級卡車。

表1 美國超級卡車計劃研究團隊構成

發動機熱效率提升目標已經實現

從具體的實現手段來看，各個研究團隊的思路並不一致。

康明斯重點將提升目光投向了能量回收和泵氣改善、燃燒技術改善三個領域。

戴姆勒則將精力高度集中於改善燃燒技術，並沒有在泵氣改善和後處理方面花費過多心思。

納威司達採取了和康明斯較為一致的技術路線，但成效則較康明斯明顯落後。

沃爾沃則更加倚重提升泵氣技術水平。

各展神通 節油目標全面達成

康明斯與彼得比爾特組成了整車-發動機聯盟，運用彼得比爾特579型號牽引車搭載康明斯15L排量的ISX15柴油發動機組成試驗平臺，開發出了能夠有效提升燃油效率及運輸效率的前瞻性技術。

“超級卡車”8級（CLASS 8）牽引車，燃油經濟性提高超過70%，熱效率提升了55%。康明斯和彼得比爾特最新版超級牽引車在實際駕駛條件下油耗達到21.98升/百公里的記錄，和2009年的基本車型通過實驗對比，該車增加了75%的燃油經濟性、溫室氣體排放減少了43%，24小時貨運效率提高了86%。

戴姆勒北美卡車公司則提前一年完成了“超級卡車”計劃的目標。其超級卡車則已經達到了平均19.3升/百公里的油耗表現，整體貨運效率比2009年的基礎車型提升了50%。在一系列的路線測試中，俄勒岡州路線燃油經濟性提高了52%，德克薩斯州路線提高了61%。

納威司達的 CatalIST卡車，已經遠遠超出美國能源部制定的目標。其整車效率提高了104%，百公里油耗達18.02升，熱效率做到了50.5%。其最新研發的預測巡航控制系統（predictive cruise control），更是錦上添花。

沃爾沃的“超級卡車”概念車將整車效率提升88%。燃油經濟性提高70%，發動機制動熱效率達到50%，百公里平均油耗在19.7。該款車搭載了425馬力 11升發動機，採用超輕鋁製車架，使車輛總重降低了3200磅，車頂配有太陽能電池板，可為蓄電池和車內照明提供能量。

之所以能夠取得如此驚人的經濟性表現，除了常規手段外，更得益於其研發的“I-See”智能系統和I-shift自動檔變速箱。“I-See”智能系統可以儲存記憶上千條行駛線路，調節車輛適合的行駛速度；同時I-shift自動檔變速箱可以完全匹配出相應速度。

圖1 美國超級卡車主要節油手段

從不同研究團隊角度出發，美國超級卡車所實現的節油路徑也不盡相同。對於康明斯而言，發動機能效提升、變速器升級、結構優化、空氣動力優化、輕量化、低滾阻是其採用的節油技術路線。

而戴姆勒和納威司達則偏向於採用混合動力技術實現節油目標，納威司達對發動機系統投入的精力相對而言更是極為有限。

沃爾沃則除了混合動力以外，所有的節油技術均願意嘗試和應用，但實際取得的效果反而並不如康明斯明顯。

表3 節油技術路線對比

2 美國“超級卡車”二期計劃已經開啟

為了進一步鼓勵重卡技術創新發展，為企業和客戶節省成本、減少碳排放，鞏固國家的經濟基礎。

今年3月，美國能源部宣佈將啟動“超級卡車”二期計劃，預備提供8000萬美元的資金用於進一步提高多種卡車和掛車技術集成，例如發動機效率、傳動系統效率的提高，空氣阻力、輪胎滾動阻力和車輛質量的降低。

每個研究團隊將分配到2000萬美元資金，依舊採用“超級卡車”一期計劃1：1出資的規定。

參與“超級卡車”二期計劃的團隊已經確定，依然是一期項目的肱骨之臣。他們就是戴姆勒卡車北美公司、納威司達、沃爾沃集團北美公司以及彼得比爾特和康明斯的聯盟。

“超級卡車”二期計劃以2009年生產的一流重卡為基準，將貨運效率提高超過100％，並著重強調技術應用的成本效益以及車輛性能。

換句話說，在2009年，一加侖燃料可以讓總重99噸的卡車行駛一英里，“超級卡車”二期計劃的卡車，達到一加侖燃料讓總重198噸的卡車行駛一英里的目標。

此外，美國能源部還宣佈提供1200餘萬美元資金，集中研究中重型卡車的插電式電動系統。此項目的目標是將貨運卡車的燃料經濟性提高50％～100％。資金的三個獲得者分別是羅伯特博世公司（500萬美元）、康明斯研究和技術公司（450萬美元）以及麥克拉倫性能技術公司（260萬美元）。

八仙過海 四大車企各有絕技

戴姆勒卡車北美公司的主要從牽引車整車的空氣動力學設計、混合動力研究以及發動機配件的電氣化方面尋求突破。

其合作伙伴普利司通公司表示，由於卡車轉向軸、驅動軸、掛車軸的工況各有不同，為了二期項目目標順利實現，將對應開發不同的新型輪胎。與2009年的基準輪胎相比，新型輪胎預計可以將燃油效率提高6%，滾動阻力降低30%。

沃爾沃集團北美公司主要利用新的發動機技術和集成系統，製造一款輕量化的牽引車。

其合作伙伴馬克卡車認為，採用配套整合的零部件裝配卡車可以最大程度上提高燃油效率，並且尾氣排放量極少。馬克卡車EPA2010解決方案就是一個絕佳的例子，這樣的配置應該用在“超級卡車”上。

納威司達研究的重頭戲是空氣動力學優化,設計出空氣動力學水準更高的，在高速情況下更省油的卡車駕駛室。

最近，納威司達宣佈，實驗卡車 CatalIST 已經超出美國能源部制定的要求，整車效率提高了104%，百公里油耗18.02升，熱效率達到50.5%，未來仍有可能提升至55%。

2015年康明斯在北美推出了“ADEPT”的集成技術，其功能是“幫助”發動機找到最佳工作狀態。

“ADEPT技術”讓發動機的萬有特性曲線更好地契合實際使用工況，使得發動機更多地運行在最低油耗區域。其採用的手段是把變速箱的協同控制、發動機的協同調試等高效集成。

3 結語

正所謂“他山之石，可以攻玉”，在能源危機愈演愈烈、我國汽車燃油消耗量越來越大、重型商用車保有量越來越大，中國是否也可以推出一個“超級卡車計劃”呢？由政府牽頭，採取鼓勵與補貼等手段，來推動中國重卡產業鏈的技術進步？