奔驰新Actros是如何通过空气动力学设计节油的?
在过去的几十年中,Actros的油耗一直在稳步降低。例如,在典型的长途运输业务中,从2011年到2019年推出新Actros以来,该车节省了多达15%的燃油消耗。新Actros比其前代产品在高速公路上的经济效益可以高出3%,而城市内的交通则高达5%。除了优化的预见性动力总成控制(PPC)巡航控制和变速箱控制系统之外,新的后桥速比和对卡车驾驶室的空气动力学改进也为降低能耗做出了重要贡献。
空气动力学是减少油耗的最重要手段之一
空气动力学的重要性可以用很多数字来说明:在欧洲长途运行的现代发动机上方驾驶室卡车中,需要约三分之一的可用机械能来克服空气阻力。这也反映在新Actros身上:仅摄像头后视镜MirrorCam取代了传统的后视镜,就为新Actros的整体燃油减少贡献了1.5%。驾驶室上新的凹形驾驶室侧导板也有助于降低能耗。
复杂的系统:风速高达250 km / h的轴流风机
这些改进不仅是由于在戴姆勒股份公司Untertürkheim工厂的风洞中进行了严格的测试。工程师在那里模拟了卡车周围的空气流动状况,目的是优化风阻系数Cd值,进而优化油耗。特别是对于摄像头后视镜MirrorCam,工厂中的测试提供了宝贵的信息。一方面用于两个摄像头臂的空气动力学设计,另一方面用于摄像头臂在驾驶室左右两侧的定位。与传统的镜子不同,这些镜子固定在新Actros的车顶框架上。
Untertürkheim的风洞使开发者能够制造出每小时250公里的风速。“在此,与基于计算机的流量计算(即使用计算流体力学(CFD)的数字模拟)并行进行,以进行随机点检以确认概念组件的空气动力学性能得到了改善。” 梅赛德斯·奔驰商用车开发CAE车辆功能主管Michael Hilgers介绍说。另外,空气动力学测量在道路测试中得到验证。因此,工程师可以同时运用多种强大的方法,这些方法可以使梅赛德斯·奔驰卡车尽可能保持最好的空气动力学状态。
共同寻找最佳解决方案:
设计师与生产之间的合作至关重要
与其他核心部门的同事尤其是在设计师和生产团队之间进行协调,对于空气动力学专家的工作至关重要。梅赛德斯奔驰设计、品牌与运营负责人Kai Sieber说:“卡车的研发始终旨在共同寻找最佳解决方案。例如,MirrorCam的摄像头臂赋予了新Actros一个纯粹的外观。在视觉上,由于省略了大后视镜而使车辆的焦点向下移动,这让整体感觉更加丰富。除了节省燃料外,还可以进一步改善动力。”
寻找最佳形状和位置
那么,团队在风洞中的工作究竟如何为进一步改善新Actros的空气动力学性能做出了贡献?例如,通过测试确定MirrorCam相机臂的最佳位置。可能的位置是A柱的上部、下部以及B柱的上部。在这些试验中,使用了一辆真正的Actros,外后视镜被相机臂的原型所取代,在三个测试位置上一个接一个地安装。卡车被放置在风洞中的地磅上,并启动了风扇。地磅的使用让工程师能够测量作用在车辆周围的空气的力。结果显示:摄像机臂的最佳位置是在车顶边缘区域中的A柱上。
同时,还需寻求防止上方散光降低相机性能的解决方案。在这些测试中,现在MirrorCam臂上配置的小型遮光罩获胜。工程师还积极参与了新型凹形驾驶室侧导板的开发。新的驾驶室侧导流板也为新Actros带来了比其任何前代产品更少的燃油消耗。
进展可观:更好的视野和更高的安全性
除了尽可能降低燃油消耗外,工程师还致力于在风洞测试和CFD分析过程中将灰尘挡在车外。特别是对于与安全相关的区域,例如挡风玻璃和侧窗,更不用说摄像头镜头了。空气动力学会影响您自己的车辆和前车所产生的仍粘附在车辆上的的灰尘数量。
运营数十年:Untertürkheim的风洞
Untertürkheim的风洞已经供梅赛德斯奔驰开发人员使用了八十年。通过持续的针对性现代化升级,该系统一直保持着最新技术。两个直流电机(每个电动机的输出功率为250 kW)使直径为8.5米的九叶片轴流风扇在运动状态中可产生高达17级的强大风力。为此,大约需要9,000 立方米的空气通过125米长的环形通道水平吹动。在测试区域中,车辆停在直径为12米的转盘上,这样,它不仅可以从正面暴露在风中,而且可以以任何所需的角度从侧面暴露在风中。除滚筒测功机外,转盘上还集成了一个六组件的地磅,它用于高精度地确定包括空气阻力在内的多向力。力通过杠杆和连杆传递到称重传感器,以此进行评估。
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