卡特彼勒混合动力系统

卡特彼勒（Caterpillar）在该非道路应用混合动力重型柴油动力系统项目中，开发并演示了一种重型混合动力系统，该系统由排量减小30%的柴油发动机和FEAD前端附件驱动（front-end accessory drive）组成，前端附件驱动包含高速飞轮（HSFW：high-speed flywheel）储能系统、机械驱动涡轮增压器（SuperTurbo）和电动发电机组（MGU：motor-generator units）。这款概念混合动力发动机采用一台小型重型柴油发动机，其采用先进的燃烧技术，能够提高峰值缸压和热效率。通过SuperTurboTM 涡轮复合技术回收废气废热，通过机械(高速飞轮)和电气系统回收混合能量，整个系统预计可将燃油消耗降低15~20%。

高效核心13L发动机与混合动力元件在各种越野设备和瞬态工作循环中进行了物理验证，最终目标是以与该概念动力系统将取代的18L柴油发动机相同的瞬态响应，将效率提高17%。

该项目最终在高性能试验室中对高效动力系统进行了物理演示，该试验室配有发动机、所有混合动力装置、控制装置以及所需的性能和排放测量。

表1总结了关键混合系统组件和子系统在各种瞬态循环中的效率贡献。作为提醒，表中显示的范围反映了所测试的三种不同的设备应用。此外，对于一些子系统，只显示了仿真结果——减少的冷却系统寄生不在该计划的范围内，而其他两个项目由于时间和资源的限制而没有经过物理验证。然而，在每一种情况下，都使用了根据可用的物理验证数据进行校准的近似值。

项目结论：

基于物理验证和严格的系统模拟相结合，可以得出以下项目结论：

所开发的混合动力H2D2动力系统的效率提高幅度为10.5~25.6%，中点为17.9%。这一结果满足了效率提高17%±2的项目目标。

验证了从800到1800rpm的约1~1.5秒响应时间的瞬态负载响应。

HSFW系统经过验证，可在12000牛米/秒的斜升速率下实现110kW的峰值辅助。通过瞬态NRTC测试，验证了动力系统能够满足美国环保局Tier 4最终非道路排放要求。

通过结构和热流体仿真验证了概念13L发动机的耐久性，使其能够在排量减小30%的应用中连续运行。

总拥有成本（TCO）分析发现，核心13L发动机将立即收回成本。

采用启动/停止将在不到一年的时间内获得回报，全混合动力系统的投资回报期为三年。

责任编辑：LuYue