美国主机厂和挂车厂一同挑战极限

本刊记者 宁文祥 编译

大家应该还记得在今年美国中部卡车展上，戴姆勒北美公司展出的一台超级卡车( Super Truck)。这台超级卡车的挂车部分是由美国一家名叫Strick的挂车公司进行设计和生产的。在这台超级卡车的设计和制造方面，这两家主机厂和挂车厂可谓是同心协力、呕心沥血地共同挑战这台卡车空气动力学的极限，他们做到了。

美国能源部的四千万刺激计划

戴姆勒北美公司展出的超级卡车其实是有源头的，是美国能源部的一个项目刺激而出现的产品。在2009年，美国能源部正式对外发布了超级卡车项目，这个项目的目的是想刺激重型卡车生产企业对高效的重型卡车进行研发，项目的周期为五年。超级卡车项目的总奖励金额达到四千万美元，而美国能源部给各大重卡企业提出的目标是以2009年美国标配的Class 8重卡作为基准，提升卡车50%的货运效率，提高50%的制动热能效率，同时降低相应的二氧化碳排放和燃油消耗。

在美国能源部发布这个项目之后，美国各大卡车生产企业就开始了忙碌的研发和试验。戴姆勒北美公司就是其中的一家，凭借着他们这款在美国中部卡车展展出的超级卡车，戴姆勒北美公司和其他四家美国重卡企业瓜分了由美国能源部提供了总值四千万美金的奖励。

“武装到牙齿”几乎完美的半挂汽车列车

戴姆勒北美公司研发出的这款得到了美国能源部奖励的超级卡车到底是什么样的一台卡车呢？这款卡车对比当前现有的半挂汽车列车，几乎称得上是无与伦比。

为何说它完美？首先是在空气动力学方面的表现。而精巧的设计是保证空气动力学完美发挥的重要因素。它的牵引车经过改良后，可以根据不同的路程需要调整高度，让空气动力学的表现实现最优化。牵引车的后轮安装了整流罩，整流罩可以导流走大部分轮胎附近的风阻。这台超级卡车在牵引车和半挂车的连接处也别出心裁。在传统的半挂汽车列车中，牵引车和半挂车之间都会有一个比较大的空隙，这个空隙的存在给半挂汽车列车在行进的过程中形成了不少风阻。这台超级汽车列车特意将半挂车前端部分延长，大大缩小了这个造成风阻的空隙，不仅提高了整车的空气动力学，也让整个汽车列车看起来更像一个整体，更为美观且大气。除此之外，戴姆勒北美公司在考虑空气动力学时候甚至连进气格栅也包括在改良的范围内，他们将进气格栅设计为可开启和可关闭的形态。当汽车列车行驶在高速公路上时，驾驶员可以将进气格栅关闭，从而降低高速行驶过程中由于进气格栅而形成的风阻。

这台超级卡车空气动力学的表现绝对不仅仅是在牵引车上，它的半挂车设计也同样优异。半挂车上安装的侧裙板大大减少了从半挂车底部的气流，让空气从侧裙板的侧部流走。半挂车尾部经过了优化设计，可以防止气流聚集在半挂车的尾部，能有效提高空气动力的效果。这些空气动力学的优化设计大大提高了整个汽车列车的空气动力性能，根据戴姆勒北美公司的测算，整车的空气动力学效果跟2009年的基准重卡相比提高了54%。

除了优异的空气动力学，为了提高整车的效率，车辆还在轻量化和减少摩擦的设计上下了功夫。通过优化设计牵引车的框架，减少了横梁，同时还安装了更轻量化的后悬架，这两个小改动让整车比2009年的基准卡车轻了318 kg。超级卡车使用了米其林特质的轮胎产品，材料选用的是复合橡胶，能十分有效地减少摩擦。 能源的合理优化利用，也是这台超级卡车的重要特点。其实对于这款卡车来说，动力的选择并不出乎大家的意料，采用了油电混合动力系统。但是值得一提的是，这款车的电池充电模式十分多元化。其中一个方式就是合理利用车辆排放出来的废气产生的热量，回收后将其转换成电能。超级卡车发动机采用的是特制的低摩阻10.7升发动机，这款发动机最主要的特点是发动机的热能回收效率，它能成功回收50%的发动机热能（这也是美国能源部超级卡车项目的目标之一）。除了前面所说的两个热能回收，这款超级卡车还应用了太阳能的技术，在挂车的车顶部分安装了多块太阳能板。这些太阳能板在吸收太阳能后，可以为货物单独提供吹凉风的功能，避免货物温度过高。除此之外，该车采用的发动机后处理技术能让这辆超级卡车的发动机在更高的温度和更大的压力下运行。

主机厂和半挂车企业的完美配合

其实戴姆勒北美公司和Strick公司联合研发的这款超级卡车不仅仅是受美国能源部的刺激，还有很大一部分因素是因为美国的有关部门正在酝酿一个关于挂车燃油经济性的标准，今后美国所有挂车的生产都必须符合一定的节油要求。而在这个标准出台之际，戴姆勒北美公司联合Strick公司在美国中部卡车展展出的超级卡车也是应对这个新标准的技术储备。这个超级卡车的研发成功是戴姆勒北美公司和Strick公司两者紧密配合的结果。

戴姆勒北美公司的工程师Derek Rotz表示： “牵引车和挂车是作为一个整体设计的，但是由两家不同的企业进行生产。两家企业都对双方保持了高度的信任。”Derek Rotz表示超过三分之二的车辆效率提升来自于挂车部分，他认为超级卡车的设计是一个整体的概念，牵引车和半挂车是一个密不可分的系统，只有两者综合在一起才能最大化的提升效率。

戴姆勒北美公司和Strick在2012年的时候就达成了合作协议，随后Strick就为这个项目专门设计了多款半挂车。Strick公司的工程师Charlie Willmott表示： “我们在挂车上安装了侧裙和尾部气体吸收器，这两者已经经过实践证明可以提升挂车的空气动力学。除此之外，在整个设计过程中，戴姆勒北美公司给予了Strick公司大量的改良建议，让Strick设计出来的卡车更为高效。”最终安装在超级卡车上的半挂车是基于Strick TFI 53英尺的半挂车设计而成，采用102英寸的“Sheet and Post´’结构。

对于为何还采用“Sheet and Post”结构，Charlie Willmott表示： “跟如今全新的复合材料厢板结构相比，传统的Sheet andPost结构最大的优势就是轻量化。我们如今都在想方设法地降低车辆的燃油消耗，我们应该更多地在轻量化上下功夫。因为空气动力学的节油效果跟很多其他因素相关，比如说在高速公路上行驶的速度和路程远近等。至于轻量化，它几乎能在所有条件下发挥节省燃油的作用。”

Derek Rotz也十分同意Charlie Willmott的观点，他认为整个超级卡车的工程是团队协作的结果，他说：“我们设计出基本的模型，Strick公司将其完善。我们提供了一个三维模型后，Strick也积极地给予了回馈。”据了解，在戴姆勒北美公司给Strick公司提供了一个三维模型后，Strick制造出了两个样车，然后在设计出样车的基础上，根据高效性进行了全面的改装，不过基本的车辆尺寸没有改变。Charlie Willmott说： “我们设计制造一辆挂车需要进行多方面的平衡，比如说我们要在客户需求、尺寸和总质量限制之间进行一个平衡。其实对于厢式半挂车来说，最理想的造型是一个类似于皮划艇的造型。这样的造型虽然高效，但是并不一定符合客户的需求。再比如我们有很多轻量化的点子，但我们要考虑到这台半挂车是用来装载货物的，要坚久耐用，符合承载货物的条件才行。”

整车效率远超美国能源部目标

美国能源部制定的超级卡车计划的燃油效率提升目标是50%，那么戴姆勒北美公司和Strick制造出来的这款超级卡车的效率如何？根据介绍，这款超级卡车的效率提升达到了115%，远远超过了美国能源部超级卡车计划的目标。

双方分别设计并制造完成牵引车和挂车后，他们就将这台超级卡车在美国德克萨斯州的圣安东尼奥和达拉斯之间的35号洲际公路312英里的路程之间进行了长达5天的道路测试。测试过程中的车辆总质量为65 000 Lbs (29 484 kg)，车速为65英里川、时(104 km/h)。最终的油耗测试结果居然为惊人的12.2MPG(19.3 11100 km)，因为目前市场上同种类型的卡车的平均油耗是其两倍之多。

为了进一步向美国能源部证实这台超级卡车的效率提升的效果，戴姆勒北美公司进行了多项测试。在俄勒冈州的波特兰市的城市环行测试，同时还将这台超级卡车放在热室和冷冻室进行了抗怠速的试验。这些测试都表明，这台超级卡车能提高115%的效率，大大超越了美国能源部所制定的目标值。

根据介绍，在进行这个项目之后，戴姆勒北美公司常规的牵引车的技术水平也得到了提升。Derek Rotz介绍：“以前我们认为10年之后才可能应用到牵引车上的空气动力学技术如今借着超级卡车的‘东风’，已经应用到了当年福莱纳Cascadia系列卡车上了。”这台超级卡车除了外表看得见的硬件设施能提高卡车的效率外，很多看不见的软件设备也在帮助它实现效率的提升，比如IPM系统(Intelligent PowertrainManagement智能动力系统管理)，这台超级卡车还预装了三维数字地图，在IPM系统下可以实现智能换挡，另外车上的eCoast系统也可以实现效率的提升。

Derek Rotz表示：“在这台超级卡车身上，我们将未来提高效率的技术集中在了一起。我们参与超级卡车的项目成为了戴姆勒北美公司的卡车未来持续升级的关键一步，我们今后将会进一步评估这些运用到超级卡车上的技术能否实现商业化。当然了，现在大多数用于超级卡车的技术并不能运用到现实当中，有的是由于标准法规的原因，有的则是价格的原因。”

编者感言：协作效应的创新

如今我国政府正在鼓励“大众创业万众创新”，创新能力现在已经成为衡量一个生产企业的新标准。什么是创新？怎么样去创新？

戴姆勒北美公司展出的这台超级卡车展现了智慧的融合。戴姆勒旗下的福莱纳、底特律发动机、梅赛德斯一奔驰和扶桑四家子公司都在自己特长的范围内为这台超级卡车贡献出了智慧，戴姆勒北美公司还和Strick挂车公司共同开发出了具有超强空气动力学的半挂车，同时还和米其林公司合作，开发出了超低阻力的复合材料橡胶轮胎。这就是在协作效应体系下的创新思维，单枪匹马埋头苦干独自研发的年代也许已经过去，融合各界精英的智慧和技术才是新时代制造业创新的最高效途径。