沃尔沃“可替代能源”重卡三重奏

余景宏/编译

沃尔沃在“可替代能源”重卡开发方面一直走在行业前列。本文对其使用FE混合动力、FM甲烷-柴油双燃料和FH生物二甲醚3类“可替代能源”的重卡进行了简要介绍，向读者展现了其在“可替代能源”方面的最新成果。该文对中国汽车及能源产业具有极为重要的参考价值。

在“可替代能源”重卡开发方面，瑞典沃尔沃公司一直走在行业的前列，很早就推出了FE混合动力和FM天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡，如今又正式推出了以生物二甲醚为燃料的FH系列重卡。其中，FE混合动力系列为26 t以下级别的重卡，而FM和FH系列则属于40 t级别的重卡。表1为3款使用以上“可替代能源”的重卡的主要参数及配置。(本文“重卡”包括了用于载货、牵引的重型卡车及其改装的重型专用汽车——编者注。)

FE混合动力重卡

2011年7月，沃尔沃的FE混合动力重卡开始小批量投产，其主要面向城市服务用车市场，如用于市区配送(如图1)和垃圾清运等工作。车辆总质量18～26 t。

表1 沃尔沃3款使用不同可替代燃料的重卡主要参数及配置

沃尔沃F E混合动力重卡采用并联混合动力技术，可以同时或单独使用柴油机和电动机输出动力，实现2种动力源之间的自由切换。该驱动系统由一台7.2 L的D7F发动机(功率有221 kW和250 kW 2种选择)和一台120 kW的驱动电机并联组合而成。其中，柴油机针对混合动力系统进行了专门的调校，并配备了起停装置(主要应用于垃圾清运车)。其驱动电机的动力来源是一套包含各种附件的锂离子电池组，自质量可达580 kg，其中电池组(包)的质量约230 kg。电池组可以在发动机(车辆)制动时处于充电状态，进行能量回收。通常而言，最好是将发动机制动控制杆一直设置在“1”位置，当松开制动踏板时，驱动电机就会进行最大限度的能量回收。在实际运行中发现，这一级别的制动效果与采用缓速器的制动效果相当。

其驾驶室内显示屏上显示的柱状进度表具有非常直观的实际作用，如图2所示。一旦启动了发动机制动，就会显示出所获得能量的大小，而当踩下制动踏板则会显示出所能施加的能量潜力。

而在车辆起动过程中，FE混合动力重卡仅仅依靠驱动电机就能缓慢地驱动(如图3)，而且几乎没有什么噪声。通过仪表台上的一个跷板开关(如图4)，可以在车辆行驶过程中切换成纯电动驱动模式。不过在短暂的怠速之后会重新交由柴油机来驱动，以避免频繁开关导致发动机损坏。在电驱动模式下，大约可以行驶1 km，在电池完全放电之前，柴油机会重新接入。电池容量会随着时间而有所消减，其使用寿命大约为6年。为了避免损坏电池，驾驶员最好不要频繁使用纯电驱动模式，每个工作小时内不要超过8次，这可以通过一个相关软件来监控。

在节能减排方面，FE混合动力卡车可减少CO2排放量达15%～20%。而在混合动力垃圾清运车中还安装了电动压缩机，最高可节省燃油30%左右。虽然沃尔沃方面并未公布FE混合动力系列垃圾清运车的具体价格，但据初步估算，价位应该为传统FE系列车型的2倍左右。

FE混合动力重卡现已销往13个欧洲国家，但从长期发展来看，可能会根据需求而扩大销售市场。由于需要定制生产，所以FE混合动力重卡将在规定车型内限量生产。

FM天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡

FM天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡靠天然气和柴油驱动(如图5)，此种双燃料重卡燃料箱之一存放着低温液态天然气(LNG)，图6为LNG燃料箱。在正确操作下，280 L的燃料箱仅需1.5 min就能加满(如图7)。此外，甲烷比柴油还不易燃，所以泄漏风险比柴油低。使用甲烷作为燃料，可以减少对环境和气候的影响。(天然气是地下开采出的以甲烷为主的可燃气体——编者注。)

驾驶这种40 t的天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡与驾驶传统车辆没有什么区别。13 L的460 PS发动机在使用天然气(甲烷)时同样能够输出与使用柴油相同的转矩，只有当转速＜1100 r/min时，输出转矩的曲线降落得比较快，动力略微弱些。对于FM天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡而言，最佳最速范围最好是在1100～1400 r/min之间，这点十分适合在高速公路上作长途运输。另外，相对柴油驱动而言，采用天然气(甲烷)作燃料时，发动机噪声会相对小很多。

据沃尔沃的估计，在英国后期改装成这种天然气(甲烷)-柴油双燃料的车辆有很多，大约占1/2，而出自沃尔沃原厂的改装比例更高，达到75%。在瑞典和英国这2个最早使用天然气(甲烷)-柴油双燃料车辆的国家，当地政府对这种天然气(甲烷)-柴油重卡非常支持，税收上按照欧Ⅴ的车辆来进行征收。此外，沃尔沃改装的双燃料重卡的仪表台上有一个二极管指示灯(如图8)，用来提醒驾驶员气罐的储气量以及驱动模式，其他地方几乎看不出改装过的痕迹。

FM天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡的续驶里程为500 km，这就需要基础设施建设和气体供应方面提供保障。在液化天然气(LNG)基础设施相对完善的荷兰、英国和瑞典，沃尔沃的这种天然气(甲烷)-柴油双燃料重卡很受人们的欢迎。2012年，公司预计增产至400辆，并拓展市场销售。

FH生物二甲醚重卡

二甲醚作为一种清洁能源，其原料来源十分广泛，可以从煤、天然气和生物质中提取。沃尔沃所应用的二甲醚燃料是从纸浆厂的“黑液”(black liquor)中提取而成(如图9)。“黑液”是指在硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮后纸浆的洗涤液。以瑞典一纸浆厂为例，纸浆生产中产生的“黑液”所制成的二甲醚可以取代当下瑞典所有道路运输所用柴油的1/2。欧盟预计，截至2030年，生物二甲醚将可以替代目前重型商务运输所需柴油的1/2。

相比柴油，二甲醚可以减少95%的CO2排放，对大气、环境的污染和臭氧层的破坏程度相应降低。此外，二甲醚还具备燃烧效率高、燃烧时不产生煤烟颗粒、排放的微粒和氮氧化物少等特点。其作为一种新型、清洁的车用燃料，被看作是柴油、CNG的优秀替代品。

应用二甲醚作为燃料的车辆，需先对发动机控制系统和燃料油路进行优化改造，避免产生气孔。因为二甲醚与柴油不同，不具备润滑特性，因此需要使用添加剂。应用二甲醚燃料的车型驾驶起来与普通柴油车没什么区别，只不过发动机起动过程会略微长些，燃油滤清器也要经常进行更换。其发动机采用的是德尔福公司提供的燃料共轨喷射系统(如图10)，取代了普通FH柴油系列车型上所使用的泵嘴一体式系统，再配上废气再循环系统和氧化催化还原装置，可以满足欧Ⅴ排放标准。此外，由于燃料的喷射压力降低了，最大只有400 bar，因此发动机的噪声也下降了很多。

沃尔沃公司为了测试二甲醚的这些优势，许多应用生物二甲醚作为燃料的FH系列卡车已在瑞典投入常规运营，图11为运行中的FH440二甲醚重卡。该试验将会持续到2012年底，届时会有一份全面的评估报告来决定未来的发展方向。