四环相扣、绿色动力

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究竟什么样的汽车更洁净,恐怕不少人都会举出混合动力、电动汽车或者氢能源来作为标杆。不过要是问到会不会买这些汽车产品时,估计就很少有人愿意慷慨陈词了。目前的汽车市场依旧是汽油和柴油的天下,让消费者为了一个环保概念就付出高昂的购买成本和消费成本,确实不是一件太靠谱的事。

所以,作为专业汽车媒体记者的我,也对于那些整天鼓吹洁净能源概念的汽车厂商不怎么感冒。在我看来,与其在那些还是概念或者高端的技术上做文章,还不如在汽油机和柴油机的“节能减排”上多下些功夫。

“绿色高效模块战略”是什么?

在这个社会,高档车用户一直被人们要求承担更多的社会责任。所以他们在汽车环保方面有了独特的需求:一方面出于社会环境责任的考虑,他们越来越在意车辆的油耗和排放;另一方面他们也追求高品质的驾乘体验。此外,不同的国家、地区对汽车环保的要求不尽相同,用户的驾乘习惯也有所不同,因此,如何解决高档车用户的驾乘体验需求与节能环保之间的矛盾,以及开发具有当地适应性的产品,就成为了高档车环保的最主要课题。而对于奥迪来说,这就是“绿色高效模块战略”的出发点。

上一期杂志我们简单介绍了一下奥迪“绿色高效模块战略”的概念,说白了就是通过对一辆汽车上所有影响油耗的单元进行全方位改进和灵活的优化组合,在最大限度降低整车油耗和排放的同时,满足不同地区高档车用户的需求。

有两个数据在这里还要提醒大家注意:1995年至今,奥迪公司已经通过提高汽车运行效率把输出单位功率产生的二氧化碳排放量降低了30%。与此同时,“绿色高效模块战略”的实施预计会使奥迪公司全系列车型的平均二氧化碳排放量至2012年再减少20%。我想,看到这两个数据后,奥迪车主一定会在面对那些混合动力车主时,更具有一分骄傲的感觉。

第一环:高效动力系统

根据测算,动力和传动系统的能量损耗约占整车能量损耗的38%。因此提高发动机效率,减少传动系统的能量消耗对降低油耗非常重要。奥迪多年来一直在研制高效、先进的发动机与传动系统并取得多项成果。其中包括:

配备AVS奥迪可变气门升程系统的新型FSI和TFSI发动机

FSI技术可以使燃料直接注入燃烧室中,在热力学上优于传统的进气歧管喷射系统。FSI还可以提高压缩比,从而提高效率。这使得FSI发动机可以消耗更少的燃料而达到更高能量和动力性。这样奥迪的FSI燃油直喷发动机技术呈现出优异的性能:在输出更强劲动力的同时减少油耗,从而降低二氧化碳排放。

2004年,奥迪在FSI发动机中融入了涡轮增压,他们在燃烧效率和驱动力方面相得益彰,使TFSI优势更加突出,也为未来的驱动系统奠定了坚实基础。之后,FSI与TFSI普遍用于奥迪的汽油发动机。

如今,奥迪又为FSI与TFSI发动机注入了另一项领先的技术——AVS奥迪可变气门升程系统。与该领域的传统技术完全不同,AVS系统无需借助额外的机械部件,只是简单地用并排的大小两个凸轮驱动气门,分别用于部分负荷和全负荷运行工况,高效而又简单巧妙。AVS在部分负荷状态下工作时可节约燃油7%。尤其是在较高挡位达到一个较高的速度时,油耗的降低相比传统发动机则更为明显。

配备ULES超低排放系统的新型TDI发动机

第一代由奥迪于1989年投产的量产乘用车TDI发动机,在汽车发展领域具有里程碑式的意义。奥迪TDI很快成为了强劲动力和最佳效率的代名词,更为甚者,它被认为是整个汽车工业的排头兵。

今天,经过不断改进的TDI涡轮增压柴油直喷发动机以其更为优异的性能和极低的燃油消耗,依然令任何其他动力系统难以望其项背。

现在,可将氮氧化合物排放降低达90%的超低排放系统奠定了新型FSI发动机清洁排放技术的权威地位。得益于经过优化的燃烧过程和新加入的超低排放系统,将在2008年发布的配备ULES超低排放系统的新型奥迪TDI车型将满足目前全球最严格的加州LEV Ⅱ Bin5标准,以及欧洲未来将要实施的排放标准,成为世界上最清洁的柴油轿车。

优化的传动系统——S-tronic、multitronic、tiptronic变速器2003年,奥迪TT跑车配备的Stronic双离合直接换挡变速器在业内激起了一片波澜。这一革命性的变速器技术使换挡能在瞬间完成,这种过程不会造成动力输出的中断。S-tronic变速器适合运动的驾驶风格,得益于它卓越的效率,这款变速器与传统的自动变速器相比,每百公里燃油消耗减少了0.5L。

multitronic无级/手动一体式变速器将手动变速器的动力性和经济性与自动变速器的舒适性完美结合,这意味着它的加速性能比传统的自动变速器更优异,而油耗则更低。

最小化摩擦

摩擦损失将很大一部分能量白白消耗,要进一步降低油耗就必须挖掘每一个零部件的最大潜力。例如,奥迪全新发动机由于使用了体积缩小的水泵以及其他改良设计,使得发动机能够大幅度降低摩擦损失,其结果是节油约5%。

第二环:车身及能量管理系统

在实际行驶中,车身和电气系统能量损耗约占整车能量损耗的31%。车重减少100公斤,油耗减少0.3L/100km。空气阻力减少10%,油耗减少0.15L/100km,空调系统会影响约1L/100km的油耗,所以研究车身和电气系统而节油就显得至关重要。下面,我们就来看看奥迪在这些领域内的成绩。

轻量化车身技术

1994年,配备ASF奥迪全铝车身空间框架结构的奥迪A8正式问世,标志着汽车车身领域的发展进入了一个全新阶段。与传统的车身相比,ASF展现了轻量化车身在环保、品质和安全领域的巨大潜力。从环保的角度来看,利用金属铝的轻量化设计非常有助于降低油耗与排放。

优化空气动力设计

早在二战前,奥迪就成为世界上第一个用理论计算空气动力学特性并在风洞中进行实验的汽车公司。1983年,奥迪100(奥迪A6的前身)首次在量产轿车上实现了0.3的全球最低风阻系数,并从此改变了世界量产轿车外型设计的潮流。秉承奥迪的传统优势,新款奥迪车型无一不具有出色的空气动力学特性。

IEM创新能量管理系统

2009年之前奥迪将在批量生产中引进IEM创新能量管理系统,可以降低高达10%的燃料消耗。主要有以下几个方面:

启动/停车(start/stop)系统:启动/停车功能有效避免了汽车在静止状态下的无效怠速。汽车停车后,发动机将关闭。汽车启动时需要大幅度减少燃油喷射及

燃烧的时间,启动/停车系统可大大缩短汽车启动时间。目前量产车型系列平均启动时间为0.625s。经过优化后,启动时间将减少60%,缩短至0.25s。

能量回收系统传统汽车在减速时,其动能通过刹车部分转化为热能。这样的热能很快散发,无法利用。而奥迪能量回收系统可以将动能回收并转化为能够利用的电能,并可以提供给汽车的电气系统,缓解交流发电机或发动机停止运行时汽车电池的负荷。

优化的汽车耗电:为进一步节能减排,奥迪对整车电气系统进行了优化。包括全新的机械、液压辅助设备等,例如动力转向泵和能量吸收较低的交流发电机。

高效空调系统:由于空调系统需要发动机及电能来推动,所以它的工作将增加油耗,奥迪高效空调系统工作所需要的油耗比普通空调低10%。

第三环:绿色驾驶辅助系统

据研究,驾驶者的驾驶习惯对油耗的影响高达30%,这同样是一个需要非常重视的因素。奥迪一直以来积极地向驾驶者宣传更为节能减排的环保驾驶模式,并在车上配备低能耗驾驶辅助系统,用以帮助驾驶员修正驾驶方法,从而获得最佳燃油效率。该系统包括:

节能挡位提示功能

奥迪e车型系列上装有具备换挡推荐功能的指示设备,它能显示适合当前驾驶状况的最佳挡位,有助于驾驶者采取更为经济的驾驶模式。此设备运用电脑运算比较当前发动机转速和扭矩。如果结果表明其他挡位的效率更高,系统便会提示驾驶员换挡。这一功能可以使汽车在城市驾驶中节油最高达25%。

节能导航路线

奥迪推出了一款创新的行驶路线推荐导航系统以确保驾驶员找到自己需要的行驶路线,这一导航系统允许驾驶者选择快速路线、最短路线或经济路线。导航系统中最新一代的电子地图系统能够识别最多达25个不同级别的道路。在不久的将来,该系统还将能识别道路信号灯,路标及等高线。奥迪新近研发了一套快速计算系统,能够利用上述的这些数据计算预期的油耗。这一系统还计算包括道路状况、路况改变、行驶路线上的转弯数以及转弯时间在内的数据。在整个驾驶途中,电脑不断分析驾驶风格和交通路况,并根据分析不断进行路线计算。

汽车与交通设施的互动沟通

汽车与基础设施的互动沟通有助于降低油耗与二氧化碳排放。奥迪、慕尼黑技术大学及GEVAS软件系统研发和交通信息公司共同开发了Travolution工程。该工程研究交通向导系统和汽车之间可能的交流方式,以及交通信号灯电路系统的优化,目标是通过平稳驾驶及减少制动和加速实现定常交通流,这样不仅有助于提高交通安全,而且有助于减少交通对环境的影响,降低油耗及二氧化碳排放。

第四环:替代动力系统及替代燃料

作为不可再生资源,燃油毕竟储量有限,这便促使替代燃料或补充燃料的研究成为重中之重。纵观世界,不难看到当今燃料种类的多样性,未来的燃料也必将种类繁多。奥迪所研究的替代动力系统及替代燃料包括:

混合动力

奥迪在混合动力驱动领域拥有丰富经验,早在1989年就开始开发混合动力汽车了。奥迪Q7混合动力车是一款并联的完全混合动力车,它使用3.6LV6燃油直喷发动机,动力输出可以达到206KW(280hp),峰值扭矩可达375Nm。一台置于传动系统中的电动机可以额外提供高达285Nm的扭矩。奥迪Q7混合动力车平均每年行使20000km,每年可以回收约720kW·h的能量——约为一个4口之家消耗量的1/6。

合成燃料/阳光燃料

在二代柴油燃料问题上,奥迪力荐合成燃科。这种燃料藉由所谓的费托合成(FischerTropsch)制成。德国早在1920年代中期便开发出了该技术,该过程通过一氧化碳和氢气的混和产生液体碳氢化合物。合成燃料的巨大优势在于其不含硫和芳烃,这意味着内燃机能大幅减排,尤其减少微粒和硫化物的排放,从某些角度看,减排潜力可达80%。

从二氧化碳平衡的角度来看,由生物制成的所谓阳光柴油(SunDiesel)格外具有吸引力,该燃料由植物做原料研制而长,在燃烧时释放的二氧化碳少于之前植物通过光合作用从大气中吸收的二氧化碳。当前,一辆使用传统石油制成柴油的奥迪A4 TDI每公里排放149g CO2;而由阳光柴油驱动时每公里仅排放22g CO2,当该生产技术扩展到一定产业规模时,这一数字可能进一步下降。

乙醇85

E85是一种含85%乙醇和15%汽油的商业燃料。目前,生物乙醇是通过对小麦、玉米和甘蔗等能源植物进行酒精发酵制成的。其在车辆中的二氧化碳平衡比通过原油生产的传统燃料好75%。

奥迪2.0TFSI可用的乙醇85燃料无论是配合生物燃料还是传统汽油,都可以实现最佳的效率。其理念使行车成本下降18%左右,而不影响奥迪汽车的运动性和驾驶灵活。

CNG天然气

汽车使用天然气作为燃料有很多益处。除了尾气非常清洁外,目前最显著的优点在于降低温室气体排放量的潜能。主要由甲烷(CH4)构成的天然气的含碳量较低,与汽油相比,其二氧化碳排放量可降低约20%。

凭借奥迪A5 2.0T-CNG,奥迪证明了其在天然气/生物气领域的技术能力,而且,奥迪可以以系统化概念和创新性技术设定新标准。A5 2.0 T-CNG以典型的奥迪方式从高效性和经济性方面将令人激动的运动性能与消费者利益相结合。

氢燃料电池

作为汽车能源,氢气有两种用法。按传统方式在活塞发动机中燃烧,或是用于燃料电池中。传统的燃烧有许多缺陷,如降低发动机的效率和非零排放。有鉴于此,除了技术成熟度问题之外,在燃料电池中利用氢气有众多理由。氢气燃料电池的能效显然更高,动力系统工作时极为安静,且绝不产生污染。由于没有活动部件,也不存在机械磨损。但是就当今形势而言,氢能仍然无法满足成为可替代能源的必要条件。

2004年,奥迪开始涉足燃料电池技术的领域,并以奥迪A2H2证明了它的竞争力。整套系统向电动机提供110kW/150hp的动力,该车满载3个恒压储氢罐,它能在9.0s内从0加速到100km/h,而极速则达到惊人的175km/h。

看到这里,想必大家对于奥迪“绿色高效模块战略”已经有了详细的了解。对于奥迪来说,单纯的某一方面的技术进步并不能对于环保产生多大的好处,只有全方位地改善现有汽车运行效率,尽可能在所有环节上做到“节能环保”,才是一个负责任的汽车企业应该做的。

我希望这篇文章可以让消费者理解什么技术才能在目前的环境下尽可能地有利于环保,对于环保车型也有一个明确的认识。在我们目前还没有能力普及洁净能源汽车的情况下,选一款技术先进、节能减排优势明显的汽油车或者柴油车,才是最正确的选择。

《汽车与运动》专访奥迪绿色动力专家

AS:氢动力目前有两种方向:一是燃烧,二是燃料电池,奥迪觉得哪个方向是未来发展的趋势?

Audi:奥迪坚信的就是某一种方式的作用是不够的,未来的发展方向是如何在这些共存的技术之间取得平衡。对于氢动力,奥迪更看好燃料电池。因为直接燃烧并不是完全的零排放,而燃料电池却可以做到零排放,而且转起平稳,动力输出更好,效率是燃烧氢2~3倍。如果采用氢燃料,会造成很大的硬件设施投入,比如储存,加注等等。

AS:在中国推出的2.8FSI发动机采用了AVS系统,这对能耗和排放会有什么影响?

Audi:采用AVS奥迪气门升程系统之后,燃油的消耗可以减少5%,并且综合采用FSI技术后,这一款发动机的燃油消耗可以降低10%。在欧洲,这套系统还被应用在3.2FSI发动机上。

AS:FSI技术在研发的初期是为了提高动力还是为了更加节能?有没有一个量化的指标?

Audi:实际上,在研发的开始我们把它作为一个整体来考虑。因为客户既需要大功率的输出,又要低油耗,所以FSI,还有TDI,以及TFSI,都可以在两个方面达到目标。对于现在来说,我们更加趋向于TFSI,而且它的潜力提升空间还很大。具体无法确定还可以在提升多少,但可以保证,油耗还能下降,功率还能提升。第一代FSI节油的效果能够达到5%,TFSI是6%左右;正在研发的新一代TFSI可能达到7~8%。

AS:目前为止,四个模块中哪项取得的成就最突出?

Audi:从现在看,非常大的突破是在TDI和汽油发动机的技术上面。其次就是变速箱技术。而替代燃料的发展也对于发动机性能的提升和排放的降低有很大帮助。

AS:化石燃料中含有一定量的硫,会对环境造成污染,第二代生物燃料是不是解决了这个问题?

Audi:第二代生物燃料的原料不含硫,所以在生产,运输使用过程中都不会有类似的问题。而且,这对我们的排放带来很大的提升。

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本文来源:http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0329/576642.html

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