SAE 2012 World Congress (2): 零部件厂商及材料厂商展示的采访

FEV、IAV展出增程器,材料厂商展出轻量化与降低燃耗的替代材料

2012/06/12

概 要

 以下为在美国底特律举办的SAE 2012 World Congress (2012年4月24日~26日)中,汽车零部件厂商及材料厂商的展示概要。今年的主题是"Get connected",展示了促进未来汽车产业发展的基础设施、网络、电网等与汽车相关的技术。今年参展的整车厂商与去年及前年相同,为6家,雷曼危机前参展的零部件及材料厂商曾达到约300家,而今年则从去年的约140家下降至约100家。

相关报告SAE 2012 World Congress (1): 整车厂商展示的采访



GE与日产的共同展台展出聆风充电设备等

 GE与担任今年SAE World Congress主办方的日产在其共同展台上展出了智能家电产品、日产聆风EV的充电装置等。

 

面向智能手机 家庭耗电量控制器

 地区电力公司未来将与家庭、工厂进行连接,导入可优化电力供应量及消耗量的智能电网后,信息可从输电网向各个家庭传送,从而控制家庭的耗电量。GE展出了那是使用的控制器与智能家电。使用智能家电及控制器后,可从外部对空调等家电进行远程操作,还可避开电耗较大的时间段对EV进行充电,而在需要电力的时候可由EV搭载的大型电池进行供电。

 GE已在美国上市了可通过连接网络从外部进行远程操作的智能家电。此次展出的系统可在显示屏上显示家庭用电的使用情况,从各智能家电向插入名为Nucleus的电插座的小型控制箱传送电耗等数据。


スマートグリッドの概念図

スマート家電と家庭の電気使用状況をモニターするパネル。
智能电网概念图 (放大) 显示智能家电与家庭电量使用情况的显示屏。

電気使用状況をモニターするパネルには電気料金も表示される
显示电量使用情况的显示屏上也显示电费 (放大)

 

 



FEV展出EV可选增程器、可变压缩比活塞等

 

增程器:研发用于EV售后服务市场的产品

 FEV正与KSPG共同研发可为续航里程较短的EV增程的普遍型增程装置。由发电专用的800ccV型2缸汽油发动机、30kW的发电机、符合Euro6标准的尾气排放处理装置等构成。该系统设置于车辆备胎所在处,是一款紧凑型系统,总重量为62Kg(不含排气系统)。据悉,预售价格为$1,600(前提是年产4万台)。


FEVとKSPGが共同開発中のレンジエクステンダー

レンジエクステンダーのエンジンクランクシャフトは車体の上下方向を向いている
FEV与KSPG正在共同研发的增程器 增程器的发动机曲轴朝向车身的上下方向

 

Ford Ecoboost 1.0升发动机

 FEV支持福特在欧洲生产的福特福克斯、B-Max、C-Max中搭载的直喷1.0升3缸Ecoboost涡轮发动机的研发。通过在约达10.5的高压缩比发动机中采用涡轮,实现5.0L/100 km的低燃耗,以及114g/km的低CO2排放量。吸气排气两侧采用可变正时气门系统,实现了较大的输出功率与扭矩(92kW/170N・m)。不使用振动较大的3缸发动机中经常采用的平衡器轴,通过飞轮与滑轮的设计取得良好平衡,抑制3缸发动机特有的振动。此外,采用汽缸盖一体的排气歧管,通过缩短加热时间,提前活化催化剂。原本搭载1.6~1.8升发动机的车种将陆续改为搭载1.0升Ecoboost。


FEVが開発をサポートしたFordの3気筒1.0Lターボエンジン
FEV支持开发的福特3缸1.0升涡轮发动机

 

FEV 2步骤 可变压缩比发动机

 FEV目前正在研发实现可变压缩比的机械装置。针对FFV(Flexible-fuel vehicle)等燃料构成改变及驾驶条件的不同,通过旋转连杆及活塞销之间插入的偏心环 (偏心2mm) ,改变冲程,将压缩比切换至14.1或17.1(以柴油发动机为例)的系统,不使用EGR,从而降低尾气排放、提高燃效以及冷机时的启动性能等。无需重新开发汽缸盖、活塞,由于结构相对较简单,可控制成本的增加,可应用于乘用车的汽油发动机、中重型卡车的柴油发动机中。


可変圧縮比メカニズムの構造
可变压缩比机械装置的构造。连杆与活塞销之插入
偏心环,利用环外围杆旋转偏心环,通过改变冲程实现压缩比
的变化

 

In-Wheel Motor

 Protean Electric公司正在研发HV、PHV、EV专用的In Wheel电机,为了生产该产品,FEV目前正在支持实验。车轮内侧安装的电机直接与车轮连接,从而减少了零部件个数,在成本上具有优势。系统中除了电机,FEV与Protean Electric还在研发逆变器、控制装置以及软件。Protean Electric的In-Wheel电机不仅限于EV,还可使用于并用汽油发动机的HV及PHV。


HV、PHV、EV用In Wheel モーター
HV、PHV、EV专用In-Wheel电机

 



AVL展出使用转缸式发动机的PHV专用增程器

 AVL展出了使用Wankel公司制造的转缸式发动机 (排放量250cc)的PHV专用增程器。输出功率为15kW的转缸式发动机可在电池充电量约在40%以下的时候启动。当需要更大的输出功率时,可将2台转缸式发动机串联使用。目前针对欧洲小型车进行研发,正在进行宝马的MINI Cooper搭载车的实车实验。AVL之所以在发电机上选择转缸式发电机,是因为与往复式发电机相比更小型、更轻量化(约10Kg)。控制单元通过发电机冷却水进行冷却。


レンジエクステンダー
AVL正在研发中的PHV专用增程器,采用Wankel公司制造的
转缸式发动机

 



IAV展出行人感知系统等

 IAV展出与欧洲整车厂商开发的Pedestrian Detection System。该系统基于车载摄像头传感器的信息,使车载电脑感知道路情况、正要穿越车辆前方的行人、以及迎面而来的车辆,对驾驶者发出警告。虽然存在使用雷达的相似系统,但该系统的特征是使用摄像头传感器,在挡风玻璃等驾驶者视野内显示出警告。搭载车型等具体项目尚未决定。


IAVが開発するPedestrian Detection System(歩行者検知システム)その2
IAV开发的Pedestrian Detection System(行人感知系统):向驾驶者发出警告,
行人正从右侧出现并将要穿越道路的画面


 此外,IAV还展出了名为DrivePacEV80的带变速器的EV驱动装置。目前市面上的EV一般不采用2段以上变速齿轮的变速器,而是采用单齿轮降低电机回转速度的减速器。IAV针对EV可能会遇到的陡坡行驶,开发带2段式变速齿轮的驱动装置。实现电机、变速器、控制单元紧凑一体化(Drive Pac)。可搭载于EV及HV,搭载于HV时作为驱动后轮的辅助动力使用。稳定输出功率50kW、最大输出功率80kW的电机采用Induction Motor (感应电动机)。2段式变速器中使用行星齿轮。今年起将开始搭载于紧凑级尺寸的实车中,进行实用性评价试验。


 IAV在研发EV专用电机的同时,也在研发锂离子电池。展出了锂离子电池的控制模块与碳纤维电池罩。


車載状態のモーターと変速機、コンバーター類

モーター、変速機、コントロールユニットが一体となったDrivePac
车载状态的电机与变速器(照片中央的铸件零部件)、
转化器类(电机上方的零部件)。后方的长方体零部件
为电池(放大)
电机、变速器、控制单元一体化的DrivePac

Liイオンバッテリーモジュールとカーボンファイバー製バッテリーカバー
锂离子电池模块与碳纤维电池罩

 

 



Jatco展出将在墨西哥投产的新型CVT

 大型变速器厂商Jatco展出了搭载于日产Sentra及Versa等小型车的带副变速器的CVT7、以及新开发的CVT8的2款CVT。所有CVT均与日产共同研发,CVT7方面,组合2段式副变速器,扩大変速比的范围,通过高速行驶时降低发动机旋转,提高燃效、降低噪音,并实现了启动时的加速性能。CVT7自2009年起在日本及中国进行生产,2012年下半年将在墨西哥、2013年将在泰国建设中的工厂进行生产,泰国生产的产品将搭载于日产March。


副変速機が付いた小型車用のCVT7の仕様

副変速機が付いた小型車用のCVT7概観
带副变速器的小型车专用CVT7的规格 (放大) 带副变速器的小型车专用CVT7概观


 Jatco生产的变速器中3分之2为CVT,向日产、三菱、铃木等供应CVT。此外,海外生产比重到2015年左右将超过5成。


 此外,Jatco还展出了新开发的CVT8。CVT8可应对2.0升至3.5升发动机,将搭载于美国日产2012年开始生产的2013年款Altima中,将由Jatco的墨西哥工厂生产。采用下述各项新技术,Jatco公司称可提高10%的燃效。

  (1) 扩大锁止业务
  (2) 采用低刚度锁止阻尼器
  (3) 将变速比范围扩大17% (2.0~2.5升级别)
  (4) 通过缩小油泵,扩大滑轮受压面积、减少燃油泄漏量
  (5) 设置挡板,降低燃油搅拌阻力
  (6) 采用低粘度燃油


2.0Lから3.5Lエンジン搭載車向けCVT8

CVT8の解説
面向2.0升至3.5升发动机搭载车辆的CVT8 CVT8的说明:导入新技术,比现有机种的燃效提高10%,且变速比的范围扩大17%(2.0~2.5升级别),摩擦力减少约40%(放大)

 

 



玻璃纤维合成材料厂商Bulk Molding Compounds展出发动机零部件等

 Bulk Molding Compounds, Inc. (BMC) 在美国、墨西哥、德国、中国、巴西等地生产以玻璃纤维强化聚酯纤维的热固性树脂化合物材料。该化合物材料的名称一般与公司名称相同,称之为BMC,向成型厂商交付块状产品,采用射出成型、压缩成型的工艺完成零部件的成型。热固性树脂的优点在于耐热性、尺寸稳定性、耐冲击性、机械强度高、耐药性、耐损耗、轻量化、模具费用低等,过去一直作为采用铝铸模、高性能树脂的发动机阀盖、节气门等的零部件材料使用。此外,化合物材料BMC(Bulk Molding Compound)由各类树脂厂商进行生产。


クライスラーの2.7L V6エンジンのシリンダーヘッドカバー

ヘッドライトのリフレクターはBMCの成型
克莱斯勒的2.7升V6发动机的气缸盖罩 头灯的反射镜为BMC成型

手前はスロットルボディー、奥は燃料電池のセパレータ
中央为节气门,右侧为燃料电池的分离器


 除此之外,BMC化合物材料还作为陶瓷的替代材料应用于发电机及电机的密封材料等。

 

 



Tata Technologies展出EV概念车eMO

 Tata集团中负责汽车研究、设计、研发等的Tata Technologies展出4人乘坐紧凑型EV概念车eMO。为了让小型车的内部看上去更宽敞,将大型挡风玻璃一直延伸至车顶,为流线型的车身式样。此外,后部座椅的后方几乎垂直,通过采用聚碳酸酯制造的后车窗等,将长控制在2,995mm,车重控制在约900kg。

 为了让后部座椅的上下车以及行李的出入更方便,后车门采用双门对开方式,后车门安装了相当于B柱的支柱。由此,在扩大开口的同时,确保了车身强度。为了最大限度利用了紧凑的车内空间,未设置行李箱空间,废除了后部车门。折叠后方座椅后,即可作为行李箱使用。此外,前后保险杠、车门外板使用着色可循环树塑材料,后部保险杠、覆盖层采用强度较高的SMC化合物材料。


 使用2台Mission Motor制造的液冷式小型电机 (13kW),独立驱动左右前轮,前座椅下方搭载空冷式锂离子电池 (18.4kWh)。最高时速为65mph,续航里程为100英里,换算成汽油发动机时,可实现150mpge的燃效。


 eMO是Tata Technologies为了验证技术,专门为市区行驶试制的概念车,还计划在未来2年进行针对安全法规的评价测试。


TataのEVコンセプト車 eMO

Bピラーが取り付けられた観音開きのリアドア
Tata的EV概念车 eMO 安装了B柱的双门对开式后车门

TataのEVコンセプト車 eMOリアビュー
Tata的EV概念车 eMO的后视图

 

 



Solutia展出汽车夹层玻璃中间膜

 Solutia展出了作为挡风玻璃夹层玻璃的中间膜使用的,具有隔热及隔音效果的产品。该产品在欧洲、北美、南美、中国等地生产,具有隔音及隔热等功能,是名为Saflex的胶片。该中间膜通过减少阳光的透光率,控制车内温度的上升,减少空调的启动频率,从而提高实际燃效、降低CO2排放量,并提供隔音、安全、阻隔紫外线等功能。此外,采用于EV时,可增加续航里程。

 中间膜材料使用PVB(聚乙烯醇缩丁醛)。Solutia还研发出使用2片该PVB膜,中间增加隔音效果更好的PVB膜产品Saflex。通过使用Saflex,车内噪音可下降3分贝(dB)(音压约减少30%),夹入中间膜后,外侧2.2mm以及车内侧2.2mm可将普通挡风玻璃的外侧玻璃厚度降至2.1mm,车内玻璃厚度降至1.6mm,实现约2.5kg的轻量化。如车窗玻璃也使用Saflex,则车内噪音可下降5分贝。玻璃厚度的下降可使每台车合计共减轻10.5kg,每年可节约3加仑(约11升)汽油,降低62lbs(28kg)的CO2排放量。


ガラスに貼り付ける前の中間膜とガラス

透明度の異なる4種類のガラスの太陽光透過率
夹入玻璃前的中间膜及玻璃 四种透明度不同的玻璃的阳光穿透率
TTS=Total Transmission Solar (阳光穿透率)

合わせガラスの内層薄肉化によりフロントガラスで5.5lbs(2.5kg)、窓ガラスで17.6lbs(8kg)の軽量化が可能
夹层玻璃内层减薄,挡风玻璃可减轻5.5lbs(2.5kg)、
车窗玻璃可减轻17.6lbs(8kg) (放大)

 

 



德国铝材厂商Rheinfelden Alloys与压铸件厂商KSM Casting

 欧洲实行CO2排放量法规,2008年CO2平均排放量为156g/km,对此欧洲计划到2015年前阶段性降至130g/km(-17%),到2020年的长期目标为实现平均95 g/km (-41%)。此外,美国联邦政府考虑以2020为长期目标,制定与欧洲相比较为宽松的法定值122g/km (195g/mile) ~ 138g/km (221g/mile)。


 整车厂商与零部件厂商为了达到欧美CO2排放限制及燃耗限制,以降低车身重量为目标,从铁更改为铝、塑料等更加轻量化的材料、通过采用高强度钢板减薄铁板厚度,实现轻量化等,致力于车身及零部件各方面的轻量化。今年在SAE中,德国铝材厂商Rheinfelden Alloys、压铸品厂商KSM Casting、Kienle+Spiess、ixetic等公司在共同的展台上展出了零部件。


 KSM Casting表示,根据零部件的形状及尺寸的不同,零部件材料从铁更改为铝,大致可以减重30%至35%,因此多数德国整车厂商选择使用铝,促进车身的轻量化。此外,铝材成本比铁高,但用于铁板的多段式冲压的多个模具切换为一个铝压铸模具后,可降低生产设备的费用。同时,通过改变零部件形状,可将零部件成本的上升幅度控制在最小范围内。


Mercedes Benz C-ClassのEngine Cradle

Porsche CayenneのSuspension Bracket
梅赛德斯奔驰C-Class的Engine Cradle:压铸制造。旧款车型使用熔接铁板后涂装的零部件 保时捷Cayenne的Suspension Bracket

トランスミッションケースとバルブハウジング
变速器外壳(中央)与阀体(上方)

 

 



Hyundai METIA展出铸铁发动机零部件等

 韩国铸件零部件厂商Hyundai METIA在韩国国内工厂生产并加工发动机排气歧管、曲轴等铸件零部件,供应现代及起亚。此外,从韩国向美国零部件供应商出口差速齿轮,搭载于通用、福特、克莱斯勒、日产生产的车辆。还向日本三菱重工、Jatco出口零部件。


ターボハウジング一体のステンレス製鋳物のエキゾーストマニホールド

エキゾーストマニホールドの管部肉厚は従来の4.5mmから2.5mmに薄肉化した
整合了涡轮及壳体的不锈钢铸件的排气歧管 排气歧管的管壁厚度从原先的4.5mm减薄至2.5mm

鋳鉄製のクランクシャフト
铸铁制曲轴

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