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内燃机和变速箱的进步:舍弗勒正在为批量生产领域开发解决方案

2020-07-27 08:52:59来源:

在第十一届舍弗勒研讨会上,汽车和工业供应商将展示用于内燃机和变速器及其混合动力的创新解决方案,这种解决方案变得越来越具有成本效益。一方面,当务之急是使动力总成及其整个模块和组件更高效,并减少实际驾驶条件下的排放,并遵守立法者的延长检查周期。例如,可以通过使用所谓的滚动汽缸停用系统和新一代的滚动轴承来实现该功能,这些滚动轴承用于以极低的摩擦力运行的电动机和变速器。另一方面,这还包括使用“轻度” 48伏特电气化系统补充基于内燃机的动力总成。舍弗勒为此目的开发的组件和系统致力于通过增强的驾驶策略(例如,休养,航行和助推)进一步显着减少二氧化碳和其他排放物。

全球约有70%的二氧化碳排放是由化石燃料的燃烧引起的,其中近四分之一是由运输部门排放的。为了实现雄心勃勃的巴黎气候目标,未来将需要车辆动力总成中的新技术。然而,仅将开发限制在高效电驱动器上是不够的。实际上,舍弗勒所做的计算表明,到2030年,将有近30%的新乘用车将由纯电力传动系统驱动。但与此同时,所有新车中将有40%配备混合动力驱动器,其中内燃机和变速箱是其关键部件。即使在十多年的时间里,仅由内燃机驱动的汽车也将占全球市场的30%。

对于由48伏车载电子子系统提供动力的轻度混合动力汽车,舍弗勒预计市场将特别强劲。到2030年,所谓的P0传动装置的年产量预计将达到2000万台,其中,电动机通过皮带连接到内燃机的曲轴上。这种类型的皮带驱动起动发电机可以使制动时损失的大部分动能恢复能量。小型且因此具有成本效益的锂离子电池用于能量存储。回收的能量可用于在启停或航行模式下重新启动发动机以及额外的加速。为了确保操作模式可以动态改变,舍弗勒已经开发了皮带张紧器的新解决方案。因此,该公司将在研讨会上推出电动主动张紧器。

未来几年,48伏解决方案还将越来越多地应用于混合动力总成的其他位置。此处的目的是将电输出提高到20 kW以上,并进一步提高驱动器的整体效率和发射性能。曲轴上的48伏电动机作为P1混合动力模块的布置提供了到内燃机转速的无比率链接。使用安装在内燃机和变速箱之间的48伏P2混合动力模块,可实现更高效的节能驾驶策略。对于具有较小轴向设计包络的前横向驱动器,舍弗勒开发了一种变型,其布置与车轴平行,并通过皮带或链条传动装置作用在变速器输入轴上。除了回收制动能量外,该系统还允许低速电动行驶,例如在交通拥堵以及停车和机动时。此外,舍弗勒的48伏混合动力模块有助于加速和节省燃油,这意味着车辆在内燃机关闭且与动力传动系统断开连接的情况下自由滚动。集成的自动离合器通过帮助发动机在启动后立即升速,从而在重新启动车辆时确保了较高的舒适度。此外,舍弗勒的P2模块可实现手动变速器经济高效的混合动力。

当涉及到传统的非电动内燃机时,尚未实现更高效率的潜力。为此,舍弗勒开发了可切换的滚子指形从动件,用于三缸发动机的气缸停用,将其整合到福特的量产车中。此外,舍弗勒还在带有滚动汽缸启动功能的测试发动机上进行了测试。在这种设计中,关闭的气缸不断变化:在正常操作中每四冲程后,气缸将再跳过四冲程。该原型在进气侧配备了UniAir全可变气门机构系统,在排气侧配备了可切换的气门机构组件,从而进一步减少了充气周期损失。在舍弗勒研讨会上首次提出,结果表明:根据循环的不同,与静态停用相比,滚动汽缸停用可以使比油耗再降低2%,而不会负面影响发动机的排放行为。

在舍弗勒研讨会上,提高传输系统效率的技术也起着重要作用。例如,离心摆式减振器在阻尼动力总成中的扭转振动方面非常有效。但是,主动航行的趋势需要一个关键的工作点,在该点上常规的离心摆式吸收器不再有效。为了使驾驶员能够接受内燃机的关闭和重新启动,舍弗勒开发了一种新型的钟摆,其中,减震器通过弹簧在圆周方向上相互支撑。此外,舍弗勒还为摩擦特别低的变速箱轴承开发了一种新设计,称为“角滚子单元”(ARU)。这些类似于圆锥滚子轴承,并具有高承载能力和长额定寿命。但是,与圆锥滚子轴承不同,它们可以吸收两个方向的轴向力,因此可以用作定位/非定位轴承。这种布置的特征在于低摩擦,从而进一步提高了常规动力总成的效率。