更换式机油箱 — 嘉实多宣布90秒实现更换机油,并减小摩擦,降低CO2排放
发布时间:2015-12-23   作者:Stuart Birch
  • Nexcel油箱置于“对接”位置。嘉实多的工程师表示,这款更换式油箱可以将机油更换时间从平均20 分钟下降到90秒,也有助于降低内摩擦,并减少二氧化碳排放。
  • 嘉实多Nexcel首席工程师Oliver Taylor用新的Nexel油箱系统,在90秒内进行了机油和过滤器更换。
  • 嘉实多与阿斯顿马丁合作研发Nexcel系统,并在最高时速320 km/h的V12 Vulcan赛车上对Nexcel进行了测试。
  • Nexcel机油油箱和机滤已经可以置于汽车发动机舱内。Nexcel集成了电子装置,可与汽车的CAN总线和发动机管理系统对接。嘉实多对该技术持保密态度,不会发布Nexcel油箱的剖面图。

阿斯顿马丁别具特色的Vulcan车型输出功率可达600 kW(805 hp),定价150万英镑。该车驰骋于法国南部的保罗理查德高科技测试赛道时,视野和音效都令人叹为观止。同样令人惊叹的是,该款超级跑车搭载了一个塑料容器,外观质朴,却有望为发动机润滑油技术和服务带来飞跃性的进步。

 

Nexcel油箱由嘉实多研发,是一款更换式单体机油箱和过滤器,与动力总成实现集成。不仅如此,该油箱还有几大主要优势,如90秒完整更换机油;摩擦损失降低;二氧化碳排量“显著”降低;定制的、精密制造的机油,使用简易,适用于特定的发动机;以及卓越的可持续性。

 

该油箱的测试项目使用的车型是超高性能的奢华尊享(将仅仅生产24辆)Vulcan。测试展示了高难度技术进步,收获了巨大成功。嘉实多Nexcel首席工程师Oliver Taylor告诉《汽车工程杂志》:“我们预计,两到五年内,量产的公路用车将装配Nexcel油箱,之后会实现大规模应用。Vulcan测试之后,我们的技术研发将进入实施阶段。”

 

他预计,2020年到2025年,大多数的量产车都会使用该系统。除了Vulcan的V12车型,Nexcel油箱也在其他很多汽车发动机中进行了测试。

 


整车厂青睐概念车

 

Nexcel油箱也面临一大挑战。在量产车中,该油箱容量一般在3.0 L到5.0 L中间变化,这可能会带来发动机舱的包装难题。但嘉实多正在竭力设计、并打造合适的解决方案。并且,理想的情况是,将Nexcel集成到概念车和新发动机(或者车辆)的最初设计阶段,以适应管道、电子装置和整体空间;如果需要改变当前大规模量产的发动机那将带来制造和成本的挑战。

 

但整车厂反映良好,发动机制造商高度认可,因此,嘉实多对Nexcel的未来充满信心。

 

 “Nexcel是完全密封的,里面包括机油及机滤。它的出现,也标志着传统的机油更换方式就此终结,”Taylor解释道。该项目的设计灵感来自于一场四年前的头脑风暴,当时,集合了公司在全球的50个强大创新团队。他认为设计、研发和系统制造对于汽车产业来说是非常重要的,但当时,将这些问题当做核心议题的主要是公司的英国工厂。

 

在量产车里,Nexcel油箱将被置于一个“对接”区域,临近发动机组。油箱集成了电子装置,与汽车的CAN总线和发动机管理系统对接,不但可以监测可用机油量和质量(确保其等级和规格符合车辆要求),还可以评估机油的剩余可用时长。

 

 “这种技术有望确保‘精密润滑油’成为可能,”Taylor表示。“一旦汽车的预定服务启动,可以通过车载菜单选定‘服务模式’,一个小电泵可以将机油从油箱底壳输入油箱。整个过程持续约30秒。完成后,装有机滤的油箱可以与车辆断开连接。”

 

 “只要把装有新润滑油和机滤的新油箱置于对接位置,液压管会通过油箱底部的机械干断阀门连接,一条液压管会连到油箱底壳,还有两条液压管会连到回油孔。这就是完整过程,仅用时90秒。”

 


摩擦学仿真是关键

 

系统使用的精密润滑油是该技术中非常重要的一方面,Taylor强调道。因为精密润滑油很可能会减小磨损和二氧化碳排量:“整车厂对于该系统可以带来的全面的优势非常感兴趣。”

 

为了更好地了解降低磨损带来的好处,他花了七年时间学习相关知识,特别是详尽的摩擦学仿真设计,以及润滑油系统如何提升燃油经济性。

 

 “发动机的设计灵活多样,我们也知道有不同的表面处理方法、材料、以及轴承类型,所有这些都与发动机润滑油以不同的方式相互作用,”Taylor解释道。“为了达到特定发动机的最低摩擦,我们需要及其特殊的润滑油,专门为特殊应用和工作循环打造,以便进一步降低碳排放。”

 

热管理也支持更低排放。可以用电动油箱泵,确保冷启动时有精确数量的机油(发动机需要的最小安全数量),而其余机油储存在油箱里。这样可以保证机油和整体系统加热速度更快;Taylor表示,“完成预热后的发动机是非常高效的。”

 

系统在常规和干油底发动机中都可以工作,阿斯顿马丁的Vulcan配有一个干油底壳。

 

目前,对于二氧化碳减排方面的进步,Taylor非常审慎,并未给出具体的量化数据。但他表示,“从统计学的角度看,数据是非常可观的。”

 

为了促进可持续性的深入发展,嘉实多正在研发一个新体系,可以将油箱送至服务中心或者消费者商店,也可以从这些地方取回油箱。今后,嘉实多也将推广一种反物流模型,可以实现交付新油箱,并收集使用过的油箱,用于再处理,以便达到Taylor所说的“原装”质量,可以在类似发动机中再次使用。油箱会经过“多次”拆卸,清洗,装配新过滤器,再次充满,以及配送的过程。

 

他表示,Nexcel使用的机油根据特定的粘度等级进行分离和收集,“比现在的情况高效的多”。

 


严格的测试制度

 

Nexel是否会给终端用户(车主)增加成本?Taylor表示,大多数新技术的确会增加资本成本,但效率的提升可以抵消成本的增加。

 

嘉实多的Nexcel设计目标之一是,希望Nexcel的成本可以与普通机油更换服务成本持平,同时车辆也无需起重,这是附加效益。

 

Vulcan测试的是Nexcel油箱研发的最后几个阶段之一。在一个小规模投产(24辆)的车型中使用Nexcel,嘉实多和阿斯顿马丁可以进行更为密切的监测。

 

阿斯顿马丁特殊产品和赛车运动总监David King表示,Vulcan配有一个干油底壳润滑油系统,因此,只需用Nexcel油箱替代车辆原来配置的油箱,再对CAN总线做一些管道和连接处理就可以了。阿斯顿马丁也将为此制定非常严格的测试制度。

 

 “我们希望确保Nexcel系统在所有极端的测试环境中都能正常工作,” King表示。“包括在赛道的极端重力条件下的机油处理,极端加速和减速(最高可达1.8 g)的影响,以及振动和通气的影响,还有从特定的干油底壳系统经过Nexcel油箱的高机油流速。” 测试中流速最高达到600 L/min,是普通汽车发动机的10到20倍。

 

在进行真实的赛道测试之前,Nexcel经过了一系列成本高昂的实验室模拟,包括重力影响、耐久性试验、以及与普通系统的对比。King表示:“实验结果显示,我们的Nexcel油箱的性能不输普通油箱,在很多情况下,还要优于普通油箱。我们认为,将来Nexcel有潜力实现更大规模的车辆应用,所以我们才用Vulcan对其进行了测试。我认为,这是一种非凡的技术,我们是第一个将这项技术投入市场的企业!”

 

Vulcan最高时速可达320 km/h(200 mph)。现在,该车型的所有配置,包括机油更换设计,都彰显了速度与高效的特点。


作者:Stuart Birch
来源:SAE《汽车工程杂志》
翻译:SAE 上海办公室

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