商用车是我们经济发展的发动机之一。有效并经济地运输货物和人员是工业持续发展和实现强劲就业的关键。卡车负责美国近70%的商品运输，在美国每年约3.21万亿英里的汽车行驶距离中，卡车运输占据了约3000亿英里。这篇报告概述了技术趋势、新技术带来的市场和商业机会，以及环境和经济因素带来的挑战。

商用车每天为数以百万计的人提供工作和休闲的需要，运送和分发从原材料、零部件到成品的商品，并提供多种服务和支持功能。虽然公路上的卡车和公共汽车只是商用运输工具的一部分，空中、铁路和海上运输也有这些功能，但整个商用车行业的健康发展和效率优先是经济发展的一个强有力的指标。

今天，商用车行业正经历着历史上最伟大的变革，信息技术通过互联和自动化实现了在十年前不可想象的功能。与此同时，发动机技术也在经历着巨大的变化，动力系统的电气化正迅速成为现实。本文对商用车行业目前面临的挑战和机遇进行了广泛的介绍，并展望了商用车行业未来10至15年的发展方向。伴随这一转变而来的挑战是相当大的，要求新一代的工程师通过不断的新知识学习，为商用车技术的新发展做好准备。作为一名商用车领域的工程师，这是一个激动人心的时代。

图1 2019年美国卡车行业出货量（按市场细分，单位：百万美元）来源:NTEA

在美国，中型和重型车辆仅占5％行驶中的车辆，但承担了交通运输量的23％。2017年中型和重型车辆的温室气体排放量，约占美国温室气体排放量总排放量的6.7％。减少排放和提高效率是该行业当务之急。通过使用低碳燃料（例如：压缩天然气）代替石油基燃料）和电气化商用车动力总成等减少碳排放的技术对商用车行业越来越重要。

图2 NACFE的《 2018年度车队燃效率研究》中报告的平均车队燃料经济性（基于20个车队的数据）

一、提高能源效率新技术

替代燃料可以为商用车提供一个以硬件改变最小化来达到减少二氧化碳排放量的低成本途径。然而,这种燃料的经济性随地点变化而不同，并且需要配套能够灵活适应多种燃料的内燃机。并且还要考虑其他因素如工作周期、负载容量,充电时间和配套基础设施等。另外也有一些政府资助研究项目用于提高能源效率，主要包括以下方面：

1．改进先进的内燃机/动力系统

康明斯大学，普渡大学和密歇根大学正在设计一种火花点火发动机，适用于中型(MD)卡车。虽然MD卡车传统上使用柴油，但也有越来越多的厂家转向汽油发动机或压缩汽油发动机、天然气(CNG)发动机等。

2．能量管理

ANL和ORNL正在寻找通过先进的能源管理使车队效率最大化，总体目标为提高汽车能耗与提高车队的货运效率。

3．混合动力传动系统

OSU、康明斯和FCCC正在利用一个模块化的，灵活的方法来设计电气化动力系统的车辆。

4．其他关键的卡车技术和应用研究以及测试和评估

FCCC和康明斯在这方面处于领先地位，正在提高卡车燃油效率方面做着各项努力研究。

5.ADAS技术

ADAS技术未来可能会变得越来越有吸引力，对车队运营商来说，不仅带来安全上的好处，而且在运行效率和燃油经济性方面，都有强大的优势。

ADAS技术包括传感器技术，如前视雷达、激光雷达、立体雷达等；摄像头系统、红外摄像头、连通性等特点作为车对车和车对车基础设施的通信，并透过无线宽频上网以及地图服务和GPS导航等。

二、全球排放法规限制及控制排放新技术

图3 各国重型车辆二氧化碳/燃料效率法规严格程度的比较

最近，重型车辆排放的氮氧化物受到了更多的立法关注。在不同工况下符合美国2010年排放标准的重型柴油发动机的氮氧化物排放如下图所示。

图4 美国EPA数据显示：尽管排放标准日益收紧，但商用车燃油效率一直在稳步提高

排放污染物控制技术

图5 一个用于控制污染物标准排放的柴油车发动机和后处理系统的案例

来源：SAE International：《Transformational Technologies Reshaping Transportation - An Academia Perspective》（编译：赵卫华）

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重塑交通的商用车转型技术(原文）.pdf