如今，人们对于非公路用车和卡车的需求已变得愈发复杂。车辆必须更环保，能在更苛刻的工况下运行，行驶时长更久，还需运用最新的材料和科技技术，达到最佳性能，满足市场需求。而为了更好地满足未来全球范围的减排需求，就需要将已有的技术更广泛地投入应用，同时也需要性价比更高的新技术研发有所突破。作为密封装置、蓄能器和高性能材料的领先制造商，Freudenberg密封技术公司正积极致力于现有和待开发的各类动力系统，以满足世界各地不同的客户需求。

 

在讨论排放的测量时，议题的中心往往是法规要求，但总的来说，提高能效是节能减排最直接有效的途经。像发动机小型化、燃油直喷、废气再循环、减小摩擦以及减少使用不必要的催化剂等手段，都会影响发动机的能效，从而改变排放量。

 

系统最优化

 

要实现系统最优化并延长车辆寿命，先进的密封技术起着至关重要的作用。举例来说，密封技术决定着自动变速传动系统中近1/4的机械能损耗，所以，自动变速系统制造商十分渴望能进一步减少系统摩擦，从而将机械能损耗降到最低。而如今，全新的密封材料和密封设计将会有效减轻系统重量，减少摩擦，并降低油耗。

 

而在发动机方面，我们面临的挑战很多，包括要能匹配更加轻量化的发动机，并且能适应发动机更极端的高温/低温工况要求。而随着更先进的燃料和润滑油的应用，以及更加苛刻的驾驶工况出现，由此带来的一系列挑战也是我们必须面对的。为此，Freudenberg公司和客户之间密切合作，制定出应对这些挑战的各种方案，同时针对各种不同的动力系统，进行节能减排性能的优化。目前，公司已经研发出了新的密封技术，能够承受超过18,000小时的高负荷运转，并计划将这一数字翻倍。

 

而在密封系统优化的研发中，明确各种应用需求至关重要。有时客户往往会提出一些极具挑战性的要求，时常同污染排放或温度设定有关。而密封技术是摩擦学的一部分，所以如果没有把所有性能参数都仔细分析过，就无法实现系统的正常运转。在很多时候需要同时采用多种密封技术，但是只有全面分析过速度、温度、用途、环境、压力、尺寸（也被称为S.T.A.M.P.S.）等各项参数，才能确定最优的解决方案。

 

Freudenberg公司同时也在不遗余力地进行低排放密封技术（LESS）产品的研发。LESS部件在制造和实测时，都会首先考虑S.T.A.M.P.S.参数，以实现各种运输机械和卡车的节能减排。这些产品包括：用于柴油发动机的改进款阀杆（有助于机油计量和漏气控制）、新一代曲轴密封技术（摩擦降幅可达90%）、更先进的密封材料及加工技术（以便改善机油的流动和压力，实现功率损失的最小化，提高传动系能效）、改良的密封垫（能适应承受度更强的塑料罩）、兼容排气系统和尿素添加剂的密封垫，以及耐高温的车用尿素（AdBlue）接触材料等。

 

车辆电气化和其他全球主要趋势

 

除了动力系统优化之外，其他一些全球主流趋势也都着眼于未来的发动机减排战略。总体而言，所有欧洲和美国的新出厂设备，都严格遵循StageIV（四阶段）排放标准。所以当务之急是，需要了解其他国家或地区会以何种速度跟上这一减排步伐？比如，对于亟待解决空气污染问题的中国而言，其排放标准很可能会逐步向StageIV靠拢。然而，像印度或伊朗这些国家的情况就很难预测了。为此，全球的车辆制造商都必须尽可能地掌握尖端技术，以符合更严苛的法规和标准要求，同时，这也是为了更好地控制“总体拥有成本”（即TCO），延长现有设备的使用寿命。

 

车辆电气化也是一种主流趋势，但具体发展因市场而异。对于物料搬运设备而言，这一技术就被用在了工业用卡车上。卡车在封闭的环境里作业，并且需要额外配重以防止其翻倒。卡车的电池就充当了配重的角色，而一些客户也正想方设法用燃料电池组件取代原来的电池，这样就不再需要充电站了。这也被视为是节能减排的终极解决方案。不过，不同市场对设备电气化的需求也不尽相同。例如，农业用机械往往需要以一个恒定的速度作业相当长的时间，并且周围鲜有充电和加氢基础设施。在这一情况下，使用高效的柴油发动机就是最佳方案了，因为只要适时加油，设备就可以进行全天候的作业。

 

而对于城市的小型建筑工程机械而言，柴油混合动力车技术然效果更佳。柴油发动机以一个恒定的速度旋转，类似于一台发电机，可以大大降低噪音，而设备作业则完全依靠电动系统。但是，在某些情况下——比如对于挖掘机而言，用电动系统替代液压系统并不可行，而液压辅助储能系统则更管用。这样，液压系统产生的压力就能储存在蓄能器中，而不会再释放回液压系统。而在下一步作业启动时，就可以充分使用这部分能量，而不必耗费新的能源。而如果多项低负荷作业都能使用蓄能器中储备的能量，那么整体的能效平衡便能大大改善。

 

过去10年中，发动机和传输密封系统的能效提升了近50%。而通过应用和改良已有的新技术，在现有基础上再提升50%的能效也不无可能。目前，汽车行业正在使用已有技术对设计进行优化，客户将能够以一种更加经济的方式步入节能减排的新纪元。

 

本文作者系Freudenberg-NOK密封技术公司运输机械工程部全球副总裁Joel Johnson，属于《卡车与非公路设备工程》“高管视角（Executive Viewpoints）”年度系列报道的一部分。