2018年日本汽车工程学会:丰田、日产的展示

丰田展出TNGA平台的最新动力总成,日产展出40kWh电池的切割模型

2018/06/27

概要

Dynamic Force Engine
丰田的V型6缸3.5L直喷汽油发动机
-Dynamic Force Engine-

  本报告将介绍于2018年5月23日~25日期间在横滨国际平和会议场举行的2018年日本汽车工程学会上丰田与日产的展示。

  丰田展出了FCV MIRAI的切割模型、以及未来氢气社会的立体模型。丰田计划将FCV的年销量从目前的3,000辆到2020年前后扩大至3万辆以上,推进FC客车、FC叉车、FC重卡等产品的多样化。

  丰田目前正集中投放TNGA平台的最新动力总成,本届车展上展出了直列4缸2.0L直喷汽油发动机、V型6缸3.5L直喷汽油发动机、以及新型CVT“Direct Shift-CVT”。

  日产展出了象征“日产智行科技”的日产聆风、以及容量扩大至40kWh的锂离子电池组的切割模型。

  此外,还展出Note e-Power、Serena e-Power配套的电动动力总成e-Power。

  日产还介绍了全球首项量产型可变压缩比涡轮发动机VC Turbo的技术。


相关报告:
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丰田:展出FCV MIRAI与氢气社会的立体模型

  丰田展出了FCV MIRAI的切割模型、以及氢气社会的立体模型(立体呈现展品及周边环境和背景)。立体模型中包括氢气储存设施、制造氢气的风力发电机、太阳能发电、汽车用加氢站、遍布的加氢和供电网等。

  MIRAI于2014年12月上市,截至2018年3月为止,在日美欧销售约5,900辆。目前的年销量在3,000辆左右,但整个丰田集团正在推进FCV的普及与多样化,计划到2020年前后开始,在全球每年至少销售3万辆,其中日本每月销售1,000辆左右,每年销售1万数千辆左右。

  到了2020年,将向东京奥运会投放100多辆FC客车SORA。到2020年前后,将在丰田元町工厂投放170~180辆左右的FC叉车,2018年3月已在该工厂新建了FC叉车专用加氢站。

  丰田表示,FCV、EV、PHV各具优势与劣势,消费者的选择会倾向哪方面尚不明确,因此全产品阵容都计划推出电动版。丰田在加快EV战略的同时,还将继续向FCV实施投资。此前,燃料电池堆的量产存在困难,因此年销量仅为3,000辆。据报道,通过开发上述年产量在3万辆的生产技术,到2020年前后上市的下一代FCV预计将把燃料电池堆的成本减半。

MIRAI カットモデル MIRAI カットモデル 未来の水素社会のジオラマ
FCV MIRAI的切割模型 未来氢气社会的立体模型

扩大燃料电池堆/高压氢气瓶的生产设备,扩大销售区域

扩大生产设备   燃料电池堆在丰田市的总部工厂厂区内新建厂房,高压氢气瓶在三好市的下山工厂厂区内新建专用生产线。
扩大销售地区   MIRAI原先在日本、美国、欧洲9国,共计11个国家销售。此外,还在澳大利亚、加拿大、中国、阿联酋实施MIRAI的路试。计划在日本从目前的4大城市圏中心扩大至对象地区。

资料:丰田公告 2018.5.24

丰田参加的推进FCV的组织与团体

Hydrogen Council   2017年1月,在瑞士达沃斯举行的World Economic Forum上成立。鉴于全球能源变革,将推进氢气社会的实现。参加企业数量从2017年1月的13家增加至2018年3月的39家。
JHyM   2018年2月,整车厂、基础设施建设公司、金融机构合作,成立日本加氢站网络公司(简称JHyM,英文公司名:Japan H2 Mobility, LLC)。通过战略性地完善加氢站,以及对高效的ST运营作出贡献,计划尽快使加氢站业务独立,以扩大FCV的普及。
  截至2018年5月,日本国内建立的加氢站达101家。根据国家计划,到2020年度建设160个、到2025年度建设320个加氢站。
爱知低碳氢气
供应链
  爱知县、知多市、丰田市、中部电力、东邦燃气等参与,2018年4月成立。氢气是为实现低碳社会的有力能源,使用中不会排放CO2,还能将氢气作为媒介,将风力、太阳能、下水道污泥等其他可再生能源进行储存和运输,应用至各个领域。

资料:丰田

在美国加州开展FC重卡路试

  丰田从2017年夏季开始,在美国加州洛杉矶港开展FC重卡的路试。FC重卡搭载MIRAI的2台燃料电池堆(发电机)、以及12kWh的驱动电池,输出功率约达500kW,扭矩约达1,800N・m,包括货物在内,可载重约36t。一般的驾驶条件下,预计续航里程约达320km。

  10月起还在该州长滩港启动了FC重卡的路试。长滩港在建设大型加氢站方面与壳牌开展合作。该项目被选为加州800万美元补贴的候选项目。如正式获批,壳牌将在该港口的丰田物流中心建设加氢站,作为壳牌的站点运营。

  丰田预计FC重卡也将成为FCV的重要用途。

米国カリフォルニア州で実証実験を行っているFC大型トラック 電動車の棲み分け
在美国加州开展路试的FC重卡
(资料:丰田)
电动车的领域划分(普及示意图)
(资料:丰田)

 

 



TNGA平台的最新动力总成

  丰田通过“制造优质车辆”的结构改革“Toyota New Global Architecture (TNGA)丰巢概念”,开发和投放具有优异行驶性能与较高环保性能的新款动力总成。新款动力总成涉及发动机、变速器、HV系统多个方面,一口气推出19个机型、37个版本(发动机:9个机型17个版本,变速器:4个机型10个版本,HV系统:6个机型10个版本)。计划到2023年,为丰田单独年销量(日本、美国、欧洲、中国)的80%以上车型配套。动力性能提升约10%,CO2排放量减少18%以上。

  新款动力总成计划(1)提高产品性能(追求直接流畅的优异行驶性能以及较高的环保性能);(2)提高生产效率(统一产品结构和加工标准,在全球采用高速灵活生产线);(3)提高开发效率(利用模块开发有效地提高基本性能)。

  2018年日本汽车工程学会上介绍了新型“直列4缸2.0L直喷发动机-Dynamic Force Engine-”、“新型V型6缸直喷汽油涡轮发动机-Dynamic Force Engine-”、以及新型CVT“Direct Shift-CVT”。

新型发动机名为Dynamic Force Engine

  新型发动机名为“Dynamic Force Engine”,采用高速燃烧技术。减少排气、冷却、机械启动等情况下的各类能源损耗,兼顾热效率的提升以及大功率。

  丰田强调了“全球首个高速燃烧技术”的应用。具体来说,通过加长冲程(S/B≒1.2)、扩大气门夹角(扩大进气气门轴与排气气门轴之间形成的角度,从而增加气门开口面积),采用激光熔覆气门座(采用制作薄型气门座的技术)的高效进气口,兼顾流量提升与加强涡流(燃烧腔内的纵向进气气流与旋涡),实现高速燃烧。加强后的涡流与喷雾自由度较高的多孔喷油嘴相结合,可提升燃料与空气的混合度,为高速燃烧作出贡献。

  此外,全球首次采用摆线式连续可变容量机油泵,减少机油的过量输送等不必要的工作,为降低发动机的摩擦力作出贡献。

直列4缸2.0L直喷汽油发动机

  新型发动机利用模块开发,旨在提高开发效率与生产效率。因此,基本理念与燃烧的方式与已为凯美瑞配套的2.5L Dynamic Force Engine相同(但是,以裙板滑动面的低摩擦力为目标而采用的Laser Pit Skirt活塞全球首次配套于2.0L发动机)。此外,该2.0L Dynamic Force Engine作为丰田车的核心发动机应用。与下方提到的Direct Shift-CVT相结合,实现与竞争的增压发动机不相上下的动力性能以及更高的燃效。

  新开发的2.0L汽油车发动机、HV车发动机分别实现世界顶级热效率40%和41%(相当于2.5L发动机)。

V型6缸3.5L直喷汽油涡轮发动机

  丰田开发出首款V6增压发动机。高速燃烧技术与高效双涡轮的新型发动机与Direct Shift-10AT相结合,实现与竞争对手V8增压发动机相媲美的动力性能、以及占据绝对优势的燃效。该发动机是2017年10月上市的新款雷克萨斯LS500的选配。最大输出功率310kW (422PS),最大扭矩600N・m,前置后驱车在JC08工况下的行驶燃效为10.2km/L。

  通过加长冲程、高效进排气口、激光熔覆气门座(雷克萨斯首次采用)、多孔直喷喷油嘴(雷克萨斯首次采用)等,实现高速燃效。搭载雷克萨斯首款带电动废气阀的高效双涡轮增压器。

  兼顾具有绝对优势静谧性与利用平顺扭矩特性的畅快加速感受。凭借世界顶级的热效率(最大37%),实现大功率与燃效性能。

  Direct-Shift-10AT凭借世界顶级换挡速度进行有节奏的换挡,根据驾驶员的操作理解意图,选择最优化的齿轮控制,提供直接应答加速操作的畅快行驶感受。

直列4気筒2.0L直噴ガソリンエンジン V型6気筒3.5L直噴ガソリンエンジン
直列4缸2.0L直喷汽油发动机 V型6缸3.5L直喷汽油发动机

 

 



新型CVT“Direct Shift-CVT”:采用用于起动的齿轮

  “Direct Shift-CVT”的开发方面,致力于降低机械损耗、宽速比、提高换档随动性。

  降低机械损耗: 为了提高皮带效率较差的低侧使用时的传递效率,全球首次在乘用车CVT上采用用于起动的齿轮。起动时只进行齿轮驱动,实现强有力加速的同时,针对油门操作改善慢一拍的响应感受,实现顺畅舒适的起动性能。齿轮与皮带之间的切换使用在AT技术中培养的具有较高响应性能的变速控制技术。

  宽速比: 配合起动齿轮的应用,将皮带设置在高侧。更有效地使用皮带的同时,还实现宽速比—2.0L同级别顶级变速比幅度—7.5。

  提高换档随动性: 通过采用起动齿轮,降低输入负荷,实现皮带与滑轮的小型化。皮带角度从11度缩小至9度,同时缩小滑轮的直径,使换档速度提升20%。这样一来,驾驶员可以感受到马力全开、有节奏的加速。

  通过在这些方面努力,实现了直接顺畅的行驶、以及比目前提升6%的优异燃效。

新型CVT「Direct Shift-CVT」 「Direct Shift-CVT」のワイドレンジ化
新型CVT“Direct Shift-CVT” “Direct Shift-CVT”的宽速比

 

 



日产:展出新款聆风与配套的锂离子电池组

新型リーフが搭載するリチウムイオン電池
新款聆风配套的锂离子电池组

  日产展出2017年10月投放日本市场的新款聆风、以及配套的锂离子电池的切割模型。

  日产称,日产聆风是“日产智行科技”的象征,

  • 电动化技术:搭载新开发的40kWh锂离子电池,续航里程(JC08工况)从280km扩大至400km的同时,进一步提升了只有电机驱动才具备的顺畅强大的加速力。
  • 智能化技术:除了高速公路同一车道自动驾驶技术ProPILOT,还推出ProPILOT Parking。此外,在进一步充实预防安全技术的同时,还升级了预防误踩油门碰撞辅助系统等功能。
  • 联网技术:在远处通过智能手机、AI扬声器等,可随时控制车辆的充电和空调。还可利用“LEAF to HOME”将车辆的电力用于家庭用电。

 
 

 

 



展出电动动力总成 e-Power

電動パワートレイン e-Power

电动动力总成 e-Power

  展出Note e-Power、Serena e-Power搭载的电动动力总成e-Power。日产称,该动力总成无需在意充电的问题,是可以在任何地方行驶的EV的全新形式。取代从外部充电,依靠发动机发电、只依靠电机行驶的串联式混合动力系统。

  可匹敌2.0L涡轮发动机的最大扭距达254N・m。具备更高层次的加速力量与响应。Note e-Power 2WD车的燃效(JC08工况)为37.2km/L。

  从起动开始,瞬间就能达到最大扭矩的电机特有的优异瞬间爆发力,实现与EV相同的加速感受。在市区与高速公路的行驶中,即使踩踏油门的次数增加,也能实现良好的响应。可以随心所欲享受灵敏的行驶感受。此外,只需放开油门踏板,就能进行减速、停止、甚至保持停止,提供全新的驾驶感受。

  新款聆风也搭载具有相同功能的油门踏板e-Pedal。
  
  
  

 

 



内燃机的革新“VC Turbo”发动机

  一般的发动机,活塞通过连杆与曲轴相连,无法改变活塞上下死点。VC Turbo发动机采取多连杆机构连接,连杆的端点利用执行器形成可活动式的,可改变活塞的上下死点位置。这样一来,决定热效率的关键参数—压缩比可连续性地在8:1至14:1之间变化,是同时实现了高环境性能与具有绝对优势动力性能的全球首个量产型可变压缩比发动机。

  利用新开发的高效宽速比涡轮、以及精细控制增压压力的电动废气门,抑制涡轮迟滞,进行高效增压,瞬间就能产生大功率。此外,低负荷时,利用电动VTC(Valve timing control system),使气门正时连续变化,利用阿特金森循环减少进排气损耗,与高压缩比相结合,实现高效燃烧。

  搭载VC Turbo的英菲尼迪QX50于2018年春季在美国上市。

VCターボエンジン 圧縮比14:1(左)と8:1(右)の対比 低圧縮時の拡大図
VC Turbo发动机
(2018年底特律车展)
压缩比14:1(左)与8:1(右)的对比
(英菲尼迪新闻发布资料)
低压缩时的放大图片
(英菲尼迪新闻发布资料)


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关键词
2018年日本汽车工程学会、e-Power、FCV、TNGA、VC Turbo、丰田、新型动力总成、日产

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