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舍弗勒针对内燃机和变速箱的创新解决方案

2019-01-16 15:24:02 盖世汽车综合

作为全球领先的汽车和工业产品供应商,舍弗勒在“2018舍弗勒大中华区技术研讨会”期间展示了针对传统内燃机、变速箱及针对这些系统混动化的一系列解决方案,比如滚动停缸技术和用于电机和变速箱的新一代超低摩擦滚动轴承以及48V轻混技术等。针对传统动力总成系统,舍弗勒开发先进的零部件和系统,通过能量回收、滑行和助力等先进的驾驶策略进一步降低二氧化碳及其他有害气体排放。

化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放约占全球碳排放总量的70%左右,其中近四分之一来自于交通运输行业。要想实现《巴黎协定》的宏伟目标,未来汽车动力传动技术需要大的革新。不过,仅开发高效的电驱动技术还远远不够。事实上,舍弗勒通过预测显示,到2030年,乘用车产量的30%将为纯内燃机车辆,40%为混合动力车,其中内燃机和变速箱依然是关键的系统零部件,其余30%为纯电动车。也就是说,即使十多年后,采用传统内燃机的乘用车将依然占汽车总产量的70%。

舍弗勒预计未来采用48V系统的轻混动力车市场的增长尤其强劲。2030年,P0驱动系统年产量预计可达2000万台左右。所谓P0系统,就是电机通过皮带与内燃机曲轴相连,这种布置在附件皮带驱动系统的启动发电机可以回收在制动中损失的大部分动能。一块小巧低成本的锂电池就可以用于能量的储存。回收的能量可用于重启发动机(启停模式),还可用于车辆滑行或助力。为了保证附件皮带驱动系统在不同工作模式间动态切换时的系统性能,舍弗勒正在开发一款全新的附件皮带张紧器产品——机电一体化主动式张紧器。

舍弗勒

未来几年,48V解决方案也将在其他构型的混合动力系统中得到越来越广泛的应用。此类应用的目的在于将电驱动装置的功率提升至20kW以上,并提高动力系统的整体效率和排放性能。在P1混合动力模块中,48V电机位于发动机曲轴上,在不受速比影响的情况下与发动机转速进行耦合。位于发动机与变速箱之间的48V P2混合动力模块可实现更高效的能量回收和节能策略。对径向安装空间较小的横置前驱车型来说,舍弗勒也开发了相应的驱动装置。该装置采用平行轴式布局方式,通过皮带或链条与变速箱输入轴相连。除了制动能量回收,该系统还可以实现低速纯电行驶,适用于交通拥堵路况或泊车。此外,舍弗勒48V混合动力模块不仅可以助力车辆加速,还可以实现滑行启停进一步节油,这意味着车辆在发动机关闭并且动力总成脱开的情况下依然可以向前行驶。系统集成的自动离合器可以帮助发动机在启动后迅速提高到相应转速,大大提高了车辆重新启动的舒适性。此外,舍弗勒P2混合动力模块还可以经济高效地实现手动变速箱混合化。

传统内燃机的效率依然有进一步提升的潜力。因此,舍弗勒开发了用于实现三缸发动机停缸的可切换滚子摇臂技术,并已在福特车型上实现量产。此外,舍弗勒还在一台测试发动机上进行了滚动停缸技术的测试。在该设计中,关闭的气缸会不停地切换:每个气缸在正常运行四个冲程之后(正常喷油点火),接下来的四个冲程不喷油不点火,下面再次正常运行四个冲程,如此循环。该样机的进气侧采用了舍弗勒UniAir全可变气门控制系统,排气侧采用了可切换气门机构,进一步减少了泵气损失。测试结果显示:基于具体的测试循环,滚动停缸技术与静态停缸技术相比可以使油耗进一步降低2%,同时不会影响发动机的排放。舍弗勒在本次研讨会上展示了这项技术。

如何提升变速箱系统的效率同样也是舍弗勒本届技术研讨会关注的重点。举例来说,在降低动力系统扭转振动方面,离心摆式吸振器已经被证明是一项有效的技术。不过,主动滑行逐渐成为今天车辆的一个发展趋势,在该工况下,传统的离心摆式吸振器无法发挥作用。为了让驾驶员可以接受发动机的频繁启停操作,舍弗勒开发了全新的耦合摆,减振摆块通过弹簧在圆周方向上相互支撑,避免产生冲击。此外,舍弗勒还针对变速箱应用开发了一款新型超低摩擦轴承——角接触滚子轴承(ARU)。该产品在设计上类似于圆锥滚子轴承,具有较高的承载能力和使用寿命。与圆锥滚子轴承不同的是,角接触滚子轴承可以承受双向轴向载荷,因此可应用于定位及非定位轴承布局。该设计的主要特点是低摩擦,因此进一步提升了传统动力系统的效率。


 

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