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节能减排号召下 汽车动力系统加速转型

2017-06-01 17:29
铁马老言
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节能减排的国家战略让车市变得比以往更加“热闹”。不仅高效发动机动力汽车,各种级别的混动汽车以及纯电动汽车也开始高调亮相于汽车市场。而为了满足更多以及更为复杂的需求,作为节能减排“主要担当”的汽车排放系统正在加速转型。

博格华纳排放和热能系统全球销售副总裁Jean-Fran?ois Savajols和博格华纳排放系统中国区总经理杨博近日在接受盖世汽车记者采访时就表示,与目前多种类型驱动方式在市场的占比类似,博格华纳排放系统目前的主营业务仍集中在高效发动机驱动系统,但从今年开始,这一系统正在加速转型。博格华纳的产品围绕高效内燃机(Combustion)、混合动力(Hybrid)和纯电动(Eletric) 三个领域并驾齐驱。

EGR和EHRS:减少能量浪费成为趋势

通常,人们对EGR(废气再循环)的认知多是用于柴油机减排增效,而对汽油机EGR却鲜有耳闻。事实上,国外的一些车企对汽油机EGR早有涉及,国内有些车企也逐渐开始尝试。而相对于柴油机EGR在减少尾气排放方面所发挥的作用,汽油机EGR所强调的则更多是节能。据博格华纳的相关测试数据显示,通过引进这一技术,发动机在抗爆震区域可节油4-6%,在优化燃烧区域可节油5-15%,减少泵气损失区域可节油2-4%。

博格华纳排放系统中国区总经理杨博认为,由于具备较好的节油效果,汽油机EGR将成为标配。据了解,其汽油机EGR已在欧洲、北美实现量产,并且最快明年将在中国实现正式量产。另据杨博透露,目前其在中国市场(包括出口)已经拿到的汽油机EGR项目年产能需求已达到年产百万以上。为此,博格华纳排放系统为扩大产能在宁波独立建造的全新工厂,预计今年底正式投入运营。

在高效发动机能源利用方面,博格华纳还创造了许多创新性。据Jean-Fran?ois Savajols介绍,与涡轮增压结合,博格华纳已经在做一些前期工程,这些产品目前已进入测试阶段:

一.  将EGR阀与Turbo(涡轮)用支架装在一起,也即:把涡轮增压器压壳和EGR阀的壳做成一个混在一起的部件,这一部件被称为Combi集成阀。

二.  通过IST技术与Turbo的集成,能够提高20%的响应速度,带来低速扭矩的快速响应。

三.  通过低压EGR系统和Turbo在汽油机上合作,提高低转速响应速度。这类似于上面提到的Combi集成,不过Combi集成用在柴油机上,而这里所说的方案则是基于汽油机。

在混合动力系统中,除了EGR之外,废热再回收系统(博格华纳称之为EHRS系统)也广泛应用。据博格华纳排放系统工程师介绍,假设油的功率为20千瓦,其中的废热就包含7.5千瓦。也就是说,大概37.5%左右的能量被白白释放掉了,这不仅造成了能源的浪费,也会造成对环境的污染。据了解,博格华纳废热再回收系统装在排气管上方。正常条件下,将传动阀打开,使废气经过过冷,把这些能量回收回来,用于变速箱油加热、发动机机油加热或是座舱加热等。该工程师透露,目前在市场上使用这款产品车企以日本企业居多,尤其是丰田。丰田目前的油耗达到了在15℃条件以下可以节油6%到8%。

值得一提的是,为应对严格的油耗排放要求,不仅是汽油机EGR,诸如发动机小型化、增压系统和稀薄燃烧等方案的采用愈加常见,由此来提到发动机的燃烧效率,降低泵气损失。而通过上述措施,降低汽油发动机中被稀释油气混合物的燃点,同时所需的点火电压因增压压力增大而大幅提高。因此传统的点火线圈将不再能满足使用要求。以汽油机EGR为例,当EGR在汽油机上使用时,废气灌进去把它点着更加困难,因此需要更高能量的点火。据了解,目前博格华纳主推100-120毫焦的高能点火线圈,在北美、欧洲已经实现应用。

排放与热能结合 带来新能源高效系统解决方案

博格华纳于2015年成功收购美国雷米电机公司以扩大新能源电动汽车驱动系统的全球业务发展。今年1月份,博格华纳将旗下排放及热能系统两大事业部合并,Jean-Fran?ois Savajols称这主要是为了应对全球新能源方向。“两个事业部合并以后,我们充分利用原来两个部门中热能和排放领域的专家,为混动和纯电动提供热管理系统。与此同时,我们排放系统原本就有很多电子方面的专家,我们会对现有传统的产品,例如风扇、水泵进行电子化或者电气化,这些产品因此可被应用于混动或纯电动车系统性的座舱和电池热管理”。

以上所提到的热管理模块,相信大家并不陌生,因为无论是柴油机、汽油机、混动车、纯电动车,亦或是燃料电池车都需要用到这一模块。而相对于传统内燃机汽车来说,混动以及纯电动车的热管理需求复杂。举例来说,通常蓄电池最佳工作温度是25℃到35℃,而下面的空调是从10℃到25℃,电机则可以达到100℃以上。这时候就需要控制主系统达到最佳的温度来与其他的产品配合。混合动力车也是同样的情况,混合动力车的热管理通常可以分为高温区域、低温区域,而不同的产品采用不同节温器是相对难以实现的,并且性价比较低。

而ECCV热管理模块则尤其适用于这样的情况。据Jean-Fran?ois Savajols介绍,在博格华纳收购了WAHLER以后,结合WAHLER在节温器方面的百年技术积淀以及博格华纳排放系统的执行器技术。其将这两个技术集成在一起,设计出了ECCV,它通过一个执行器和一个多位控制阀,能精确控制开度、流向,从而达到更佳的热管理效果。

据杨博介绍,围绕电动车座舱热管理及电池热管理的产品正积极导入中国市场。正如以上所说,对于纯动车和混动车来说,蓄电池的热管理尤为重要,而液体加热器可用以保证均匀性并且保证蓄电池最佳功能和最佳温度。另外这一部件还具有玻璃除霜除雾以及座舱加热的功能。

同样具有座舱加热功能的还有博格华纳高压空气加热器。一般情况下,这一部件被装在空调系统里面,主要是把电能转化成热能,给座舱加热,以及玻璃除霜除雾。在高效发动机上,它主要通过电加热,使座舱里面达到一定的温度。同时在低温下具有极低的电阻,可实现完全电流流动和高热传递,在高温环境下,由于陶瓷棒的电阻上升,电流会随之中断,从而减少热量释放。这一设计既能完美地控制车厢内的温度,又能防止座舱过热,起到一定的安全防护作用。据了解,其高压空气加热产品今年5月将正式批产,应用于一家电动汽车品牌。

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