东京汽车展2011:日本整车厂商篇(2)

商用车展示、乗用车厂商的技术展示

2011/12/31

概 要

 
第42届东京汽车展日本整车厂商的第二篇相关报告。本篇主要介绍了各大商用车制造商(包括日本以外厂商旗下的制造商)的参展车辆以及乗用车制造商推出的各种动力传动系统相关产品及技术。
 商用车厂商和乗用车厂商一样,积极展出了混合动力卡车(客车)和插入式混合动力卡车。其中,日野和三菱扶桑展出了纯电动微面和轻型卡车。商用车方面,展出也围绕紧凑型短途车辆(客车)展开,显示了电动化在商用车领域的进展。
 乗用车厂商中,马自达展示了由SKYACTIV技术平台中的柴油发动机、汽油发动机、AT和电容器组成的再生制动系统。富士重工展出了三个水平对置发动机。丰田则展出了小型HV Aqua的混合动力系统。
 此外,还展出了微型汽车新技术。这类汽车占日本发售新车三成以上。大发分别展出了两缸直喷涡轮增压发动机和新型大容量电容器技术。本田也推出革新技术“EARTH DREAMS TECHNOLOGY”的第一阶段成果:微型汽车用新型发动机/新型CVT。



混合动力商用车

五十铃:插入式混动轻卡和混动大巴

 五十铃参考出品了纯电动模式下可行驶40km的插入式混动轻卡ELF Plug-in Hybrid和混动大巴ERGA Hybrid。此外,展出了新设计的拖拉机T・NEXT。


ELF Plug-in Hybrid

大型路線バスERGAのハイブリッド版
ELF Plug-in Hybrid
底盘后部安置锂离子电池
大巴ERGA的混动版

いすゞのトラクターのデザインスタディ T-NEXT
五十铃研发的新型拖拉机T-NEXT

五十铃概念车

ELF Plug-in
Hybrid
参考展出了插入式混动版轻卡。相较五十铃的ELF Hybrid,电机输出功率提升至50kW,锂离子电池容量提升至19 kWh(注)。纯电动模式下行驶里程达到40km(五十铃自测),配备纯电动模式切换开关。动力转向泵和真空泵均电动化,支持纯电动模式行驶。
ERGA Hybrid 参考展出了大巴ERGA的混动版。发动机、离合器、电机和变速器直线排列,支持仅靠电动机行驶模式。
T・NEXT  五十铃新研发的拖拉机。外观设计同时考虑了空气动力学性能和安全性能。驾驶席具备足够空间,驾驶者在驾驶和休息时都能感到舒适。

(注) 五十铃2010年起进行行驶测试的插入式混动卡车即为配备充电功能的ELF Hybrid。

 

日野:第2代 Dutro Hybrid、电动货车概念车 eZ-CARGO

 日野展出了2011年7月发售的第2代混动轻卡 Dutro Hybrid,同时参考展出了其配备充电功能后的Dutro Plug-in Hybrid。还展出了电动货车概念车eZ-CARGO。此外,日野在车展举办的东京国际展览中心和丰洲车站之间,对配备非接触充电功能的混动巴士进行了实际测试。


小型ハイブリッドトラック Dutro Hybrid の2代目

Dutro Plug-in Hybrid
第2代混动版轻卡 Dutro Hybrid Dutro Plug-in Hybrid

日野电动商用车

DutroHybrid  这款是2011年7月发售的混动版轻卡Dutro Hybrid的第2代。这是商用车首次(据日野调查)配备阿特金森的混动专用循环柴油发动机。前一代车型中,发动机和电动机直接相连,这一代在它们中间安置了离合器,减速时切断离合器,能提高电动机的发电效率。
 此外,日野开发出混合动力专用5速AMT“PROSHIFT V”自动变速器,能够协助混合动力系统操控电脑,提高燃油经济性。燃耗为12.2km/L (重型车模式)。
Dutro Plug-in
Hybrid
 Dutro Hybrid配备充电功能后的插入式混动版卡车概念车。纯电动模式下行驶里程为5km左右。充电口位于前格栅和车身后部这两处。可向外界提供电源。
eZ-CARGO  日野推出电动货车概念车。电动机驱动前轮,实现了宽敞的后部空间和低底盘。
非接触
充电式
混动巴士
 日野在东京车展会场东京国际展览中心和丰洲车站(约4km)之间,对非接触充电式混动巴士进行了实际测试。该巴士配备4.7L小型发动机,搭配电动机,具备和排气量10L的巴士同等级的动力性能。电池容量超过40 kWh,纯电动模式下可在城市街道上行驶15km左右。这次的测试由日野和国土交通省共同进行。


日野の小型EVバンコンセプト eZ-CARGO
日野小型电动货车概念车 eZ-CARGO

 

三菱扶桑:新型 Canter Eco Hybrid和示范车 Canter E-Cell

 戴姆勒卡车部混动技术开发中心三菱扶桑展出了2012年春预定发售的混动版轻卡和新型Canter Eco Hybrid,这两款车均是第一次面世。此外,还展出了示范车电动轻卡Canter E-Cell和混动版重卡Super Great Eco Hybrid(高速行驶车)。


2012年春に発売予定の新型Canter Eco Hybrid

新型Canter Eco Hybridに採用するハイブリッドシステム
2012年春预定发售的新型Canter Eco Hybrid 应用于新型Canter Eco Hybrid的混合动力系统

 

三菱扶桑 (戴姆勒集团)新型车

Canter Eco
Hybrid
 作为混动版轻卡的新车型,首次亮相世界。预定2012年春发售。这是商用车首次配备电动机内置式双离合自动变速器6速Duonic,搭配安装了高性能锂离子电池和新开发BlueTec系统(废弃后处理) 的4P10型柴油发动机,相较柴油机车燃油经济性提高了30%以上。
 混合动力系统构成配件方面,不少为三菱扶桑与戴姆勒集团共同开发产品。在研发之初,便瞄准全球市场,针对世界各国的安全法规,积极展开。

三菱扶桑 (戴姆勒集团) 示范车

Canter E-Cell  作为电动轻卡示范车,首次亮相日本。这款电动卡车在戴姆勒集团的商用车理念“Shaping Future Transportation (塑造未来交通工具)”基础上开发而成,以面向欧洲的轻卡Canter (GVW 3.5t)为平台,配备40kWh锂离子电池和70kW・300Nm电动机,充电10小时(200V)后行驶里程可达约120km。
Super Great
Eco Hybrid
 国内商用车中首款以高速行驶为前提开发的混动版重卡示范车。采用Canter Eco Hybrid的并联式混合动力系统。配套新开发电动机、12段AMT INOMAT-II和新开发锂离子电池、再加上6R10型发动机,高速行驶时比原有柴油机车燃油经济性提高10%以上。

小型EVトラックの実証実験車Canter E-Cell

大型HVトラックの実証実験車 Super Great Eco Hybrid
电动轻卡示范车 Canter E-Cell 混动版重卡示范车 Super Great Eco Hybrid

 

UD卡车:配备尿素SCR系统的Condor、中型发动机

 UD卡车展出了中卡Condor及其配备的发动机。该发动机由UD卡车开发而成,出口全球市场,将配备沃尔沃集团等。

UD卡车 (沃尔沃卡车)新车型和出口全球的发动机

Condor  2011年7月发售的新款中型卡车。驾驶室设计风格与重卡Quon类似。GH5发动机 (见下文)配备尿素SCR系统FLENDS,另外还配有EHS斜坡起步辅助系统,提高了怠速停止和斜坡起步时的安全性。
GH5 发动机
GH7 发动机
 UD卡车自主开发的中型卡车专用发动机被沃尔沃集团采用。该发动机配备最大喷射压达2,000大气压力的新共轨系统,搭配高燃效涡轮增压器,通过降低排放量、减少摩擦和电子控制等手段,提高燃油经济性。
 GH5发动机排气量4.675L,最大输出功率215ps,最大扭矩628Nm。GH7发动机排气量7.013L,最大输出功率245ps/280ps,最大扭矩716Nm/883Nm。

2011年7月発売の中型トラック Condor

中型トラック用の世界エンジン GH5エンジン
2011年7月发售中型卡车 Condor 中型卡车用GH5发动机,出口全球

 



马自达/富士重工/丰田等乘用车的动力传动相关产品及技术

马自达:概念车雄(TAKERI)配备的SKYACTIV柴油发动机和能量回收系统

 马自达截至2015年的目标为将平均燃油经济性提升至2008年的30%以上。为实现这一目标,马自达打出“阶段式发展战略”的口号,首先对发动机等基础技术进行改良,在此基础上,逐步推出怠速停止、制动能量回收系统和混合动力系统等电气技术。以上全部技术项目都囊括于SKYACTIV这一旗帜之下。

 本次东京车展上,马自达展出了SKYACTIV技术中的汽油发动机SKYACTIV-G、柴油发动机SKYACTIV-D和SKYACTIV-Drive自动变速器,另外,首次发布了制动能量回收系统。


ディーゼルエンジン SKYACTIV-D 2.0

ガソリンエンジン SKYACTIV-G 2.0
概念车雄(TAKERI),新型SUV CX-5配置的柴油发动机SKYACTIV-D 2.0 汽油发动机SKYACTIV-G 2.0 (展出用产品)

马自达柴油・汽油发动机、AT、制动能量回收系统

SKYACTIV-D  SKYACTIV技术中的柴油发动机配备于首次在东京车展上亮相的概念车雄(TAKERI)以及2012年春预定发售的CX-5。压缩比从通常的16、17降至14,从而实现了产品的轻量化,发动机整体也减轻10%左右(采用铝制发动机缸体),此外,活塞重量减轻后应答能力变快。
 压缩比下降后,压缩空气温度也相应下降,预热驾驶时容易发生半失火问题。采用多孔压电喷油器后,燃油与空气更充分地混合后喷射,可以提高低温预热驾驶时的起动性能。此外,在排气处设计可变气门升程结构,进气时气门微微打开,让高温排气进入缸内,也可以提高压缩空气温度,防止半失火事故发生。
SKYACTIV-G  SKYACTIV技术中的汽油发动机是一款直喷发动机,为提高热效率压缩比最大达到14(通常为10左右)。压缩比上升后,压缩空气温度相应升高,容易发生爆燃(异常燃烧)。为了降低缸内温度,采用4-2-1的排气管,杜绝残留的高温排气返回缸内。另外,也使用了带凹孔活塞头。
 现在,SKYACTIV-G有3种发动机。针对现有汽车平台、燃油经济性表现特别的发动机(用于德米欧,压缩比14,配有4-1式排气管和水冷式EGR);兼具良好动力性能和燃油经济性的发动机(用于M3,压缩比12,配有4-1式排气管)。除了这2种(注1),还有用于2011年春预定发售的CX-5的全SKYACTIV-G(压缩比13,配有4-2-1式排气管)。
SKYACTIV-DRIVE  6速AT是一款包括AT、CVT、DVT在内的多级自动变速器。为了实现同型号发动机匹配同样车型,马自达将发动机和变速器齿轮组硬连接后的工况范围从现有5速AT的49%扩大至82%(JC08模式:一般情况下时速10km以上时锁止离合器可以锁定液力变矩器)。另外,又采用了4片耐久性良好的锁止离合器和大型阻尼器。
 此外,液压控制机构与ECU结合提高了液压油压力精度。所使用控制电脑可以耐受120度高的油温。SKYACTIV-DRIVE根据扭矩输出分为汽油发动机用和柴油发动机用两种。
i-ELOOP  制动能量回收系统。放开油门开始减速时,可变电压发电机(12-25V)发电,低电阻双电层电容器(注2)储存电力,然后DC-DC直流电压转换器将电压降至12V,完成给车内电气元件和铅酸电池充电。高电压充电时几秒内就能将电容完全充满。电容器中电力1分左右完成对车内电气设备充电,所以在街上可以频繁充电,节省燃耗,可减少约10%的燃耗。
(注) 1. 现有平台没有足够空间容纳4-2-1式排气管,所以改换4-1式排气管。
2. 电容器由日本化工提供。内阻减低至原有产品的三分之一,能够储存较大电力。此外,耐受温度也从60度升到70度,控制在发动机室内。

SKYACTIV技術群の6速AT SKYACTIV-DRIVE

減速エネルギー回生システム i-ELOOP
SKYACTIV技术中的6速AT SKYACTIV-DRIVE 采用电容器的制动能量回收系统 i-ELOOP

 

富士重工: 高输出功率/柴油/小型化直喷涡轮增压3种水平对置发动机

 富士重工展出了三种水平对置发动机,分别是用于丰田86和铃木BRZ的2.0L水平对置发动机、面向欧洲市场的水平对置柴油发动机和配备概念车的小型直喷涡轮增压水平对置发动机。


水平対向4気筒2.0Lエンジン

水平対向ディーゼルエンジン
富士重工的水平对置发动机,搭配丰田直喷技术D-4S
水平对置4缸2.0L发动机
全球首款用于乗用车的水平对置柴油发动机

ダウンサイジング直噴ターボ水平対向エンジン
小型直喷涡轮增压水平对置发动机

 

富士重工的水平对置发动机

配备于86/BRZ的
水平对置
发动机
 针对丰田86和斯巴鲁BRZ开发的4缸2.0L水平对置发动机。在富士重工水平对置发动机基础上,搭配了丰田的直喷技术D-4S,提高了高转速输出功率和燃油经济性。D-4S各缸分别装有直喷式喷油器和进气道燃油喷射器的双喷油系统。主要是直喷,低速旋转时辅助使用进气道燃油喷射器。
 采用可变气门机构防止异常燃烧,成功将压缩比降至12.5。缸径/活塞行程分别为86.0mm/86.0mm(注)。最高输出功率147kW/7,000rpm,最大扭矩205N・m/6,600rpm。另外为了降低车身重心,对发动机下部排气管和油底壳的形状进行了改良。
水平对置
柴油发动机
 富士重工2008年投放欧洲市场,是全球首款用于乘用车的水平对置柴油发动机。4缸2.0L,缸径/活塞行程分别为86.0mm/86.0mm。其特点是活塞对置,运动时振动低,无需平衡轴。铝制发动机缸体。如何达到Euro6标准是富士重工截至2015年中期计划中的一大课题。目前正商讨是否在日本市场投放该产品。
1.6L直喷涡轮增压
水平对置
发动机
 这款发动机表明了富士重工今后的发动机战略性方向(配备于展出的概念车ADVANCED TOURER CONCEPT)。搭配直喷技术和涡轮增压技术,排放量从现有涡轮增压发动机的2.0L和2.5L降低至1.6L。提高了燃油经济性。能够配备斯巴鲁的任何一款车型。

(注) 缸径/活塞行程的86mm和丰田车名86纯属巧合((86mm/2)的2×3.14×86mm×4(缸)=1,997cc)。

 

丰田: 小型HV Aqua的混合动力系统

Aqua
混合动力
系统
 Aqua混动系统发动机改良自第2代普锐斯发动机,为排放量1.5L的阿特金森循环发动机(70%的零部件为新设计的)。新配备了冷却管EGR和电动水泵。相较1.8L的第3代普锐斯发动机,长度缩短51mm,重量减轻16.5kg。变速器系统与普锐斯相同,但电动机卷线的卷曲方式变化后,体积更小(长度缩短21mm,重量减轻8.0kg)。镍氢电池也成功小型化,重量减轻11.0kg。

Aqua与普锐斯的混动系统比较

Aqua 第2代 Prius 第3代 Prius


类型 1NZ-FXE 1NZ-FXE 2ZR-FXE
排气量 (cc) 1,496 1,496 1.797
最大输出功率 (kW[PS]/rpm) 54[74]/4,800 57[77]/5,000 73[99]/5,200
最大扭矩 (N・m[kgf・m]/rpm) 111[11.3]/3,600-4,400 115[11.7]/4,200 142[14.5]/4,000


最大输出功率 (kW[PS]) 45[61] 50[68] 60[82]
最大扭矩 (N・m[kgf・m]) 169[17.2] 400[40.8] 207[21.1]




最大输出功率 (kW[PS]) 73[100] 82[111] 100[136]
电池 镍氢
20个(6.5Ah)
镍氢
28个(6.5Ah)
镍氢
28个(6.5Ah)

* 发动机和电动机组合系统的输出功率。丰田测定数据。


小型HV Aquaに搭載されるエンジンとモーター

Aqua用のニッケル水素バッテリー
配备于小型HV Aqua的发动机和电动机。
左边是普锐斯用电动机,可以明显看出卷线方式的不同。
Aqua用镍氢电池

 



大发/本田/铃木等微型汽车的动力传动相关产品及技术

大发:

 大发展出了其三个阶段的技术蓝图。第一阶段为JC08模式下燃耗30.0km/L的Mira e:S。第二阶段为JC08模式下燃耗35km/L 的两缸直喷涡轮增压发动机、主动点火系统和大容量电容器。第三阶段则是力争零排放的大发专有燃料电池车技术。


コンセプトカー D-Xに搭載の660cc 2気筒直噴ターボエンジン

放充電速度を高めたメガストレージキャパシター
配备于概念车D-X的660cc 两缸直喷涡轮增压发动机 提高充放电速度的超大容量电容器

 

大发技术蓝图

第一阶段
燃耗30km/L的
Mira e:S
(JC08模式)
动力总成的进化  为将压缩比从10.5提升至11.3,采用带i-EGR(离子电流燃烧控制EGR)的发动机。针对压缩比提高后会产生的爆燃现象,将发动机缸体变薄,让燃烧室更加接近冷却水,从而提高冷却效率。使用推动CVT内滑轮的压力最优化协调发动机扭矩,提高动力传送效率。
车辆的进化  减轻60kg后车重不足730kg。(1)调整车身骨架减轻30kg,原来弯曲的构成部件尽量改成直的;(2)树脂制内装部件变薄减轻20kg;(3)整车装备变更减轻了10kg;(4)其它减轻了15kg;(5)添加改善燃耗设备增加了15kg。
能源管理  怠速停止机构可在松开油门后车速降至7km/h的情况下,使发动机停止工作。制动能量回收入铅酸电池重复使用,提高能源利用效率。另外,提高了燃烧室周围的冷却效果。
第二阶段
燃耗35km/L
解决方案
(JC08模式)
两缸直喷
涡轮增压发动机
 两缸、排气量600cc的发动机,良好热效率。最大输出功率:47kW/6,000rpm、最大扭矩:110N・m/2,000rpm(注)。两缸会产生的振动问题通过平衡轴抑制振动技术解决。涡轮增压系统主要用于增加EGR,改善燃效。
主动点火系统  火花塞点火时,施加高频电,通过燃烧室内等离子化扩大火种,使汽油充分燃烧的技术。解决EGR量多时出现的燃烧不安定现象。
大容量电容器  提高充放电速度的新型电容器。容量是现有电容器的3-5倍,希望用于起动空调和音响等电气设备。另外大发将双电层电容器用作怠速停止系统的辅助电源。
第三阶段
力争零排放
无贵金属
燃料电池车

 大发展出了以水合肼(N2H4・H2O)为燃料的燃料电池概念车。水合肼由氮和氧生成,在常温下不易引火。毒性与汽油相同,可在汽油加油站补充。此外,通常储氢高压罐因要在高酸度环境下发电,必须具备优秀的耐腐蚀性,所以使用高价铂作催化剂。大发的储氢罐因在碱性环境下发电,可以使用资源丰富的钴和镍,有效降低了成本。

Mira e:S用发动机:38kW/6,800rpm、60N・m /5,200rpm

 

本田:微型汽车的革新技术“EARTH DREAMS TECHNOLOGY”

 本田在东京汽车展首日发表了具有革新意义的“EARTH DREAMS TECHNOLOGY”的概要。内燃机、变速器和电动化技术都得到了升级,争取在三年内拿下各领域的燃油经济性No.1。本次车展上推出的N BOX配备的新型发动机和CVT即微型汽车革新技术“EARTH DREAMS TECHNOLOGY”的一部分。


ホンダN BOXに搭載された軽自動車用の新型エンジン/新型CVT
本田N BOX配备的新型发动机/新型CVT

 

本田:“EARTH DREAMS TECHNOLOGY”微型汽车用发动机和CVT

3缸 660cc
DOHC发动机
 采用连续可变气门正时控制机构和小型燃烧室后,达成最大(据本田调查)输出功率和最大扭矩(43 kW、65N・m)。电控节流阀和CVT协调作用,提高了燃油经济性(JC08模式:22.2km/L)。高端发动机中引入旋转式摇臂将燃烧室小型化,加上可以自动调节阀门间隙的液压拉什调节器。此外,缸体变薄也使重量减少12kg,为69kg。
 N BOX的发动机室缩短70mm,吸收碰撞的冲程(幅度)缩短。具体来说,发生碰撞时,压缩机和发电机嵌入发动机间隙,进气歧管和催化剂易被破坏。现将碰撞时发动机前后距离缩短78mm,确保冲程。
微型汽车用 CVT 该微型汽车用CVT传输效率高,紧凑轻巧。在发动机和滑轮间设置了平行轴式一次减速机构(大发设计了行星齿轮式减速机构),提高了向滑轮输送的扭矩,减少旋转次数,提高了传输效率。采用了平行轴式减速机构后,所用齿轮减少,传输效率更高,减速比设定自由度也得到提高。
 平行轴式减速机构相较行星齿轮式机构滑轮的配置自由度更高,本田致力于研究总布置,缩短CVT前后轴。此外,简化变速器箱的结构也有助于实现轻量化。

 

铃木:Alto eco配备发动机

改良 R06A
发动机
改良后的R06A(注)用于2011年11月发售的、燃耗30.2km・L(JC08模式)的Alto eco。主要改动如下:曲轴和凸轮轴褶皱部摩擦减低,活塞裙部的树脂涂料改换成波浪状提高润滑性,曲轴轴承幅度减少10%降低摩擦和重量,气门弹簧负荷减少25%减少了凸轮轴的机械损耗。最大输出功率从40kW/6,500rpm降为38kW/6,000rpm。

(注) R06A发动机作为16年后更新的铃木微型汽车发动机,将配备2011年1月发售的MR Wagon。

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