全部的车辆系统都会接受审查，但最主要的目标是发动机，因为在一辆长途运输载货汽车上发动机的能耗能够占到总能耗的60%。然而，对发动机的任何改动都可能会存在巨大的风险。但如果我们必须要这么做的话，如何在不降低功率的情况下使发动机更高效地运行?

从目前看来，合理的解决方案是发动机减速。但这并不意味着缩小发动机的尺寸，而是降低发动机的转速，尤其在高速公路上，巡航速度一般是61～68 m/h。减速可使发动机在最效点慢速运行，这有利于减小摩擦和提升燃油效率。

目前大多数载货汽车发动机在巡航速度时的转速大约为1 450 r/min，轮端产生的所需功率是149 kW(200 hp);发动机减速使载货汽可持续在1 100～ 1 200 r/min这一更高效的范围内运行，而此时轮端功率仍为149 kW，从而燃油效率将大幅提升。然而发动机的转速每降低100 r/min，转矩将增大一些，以保持全功率。

针对发动机减速而采取的措施

发动机减速方案迅速占领了市场。沃尔沃和肯沃斯正在加紧销售他们的发动机减速数据包。据预计，肯沃斯的减速数据包销量在未来三年内将翻一番。OEM厂商和一级供应商的许多发动机减速数据包可进行定制，以利用与发动机减速相关的增效。

发动机低速运转具有许多优点。最明显的优点是这有利于降低油耗，原因在于发动机在最佳效率范围内能长时间运转。其他优点还包括在低活塞速率下减小发动机摩擦力、降低相对热传递和提高热力效益。

如图1所示，若在高速公路巡航速度下，发动机的转速每降低100 r/min，燃油效率将增加约1%;在轻负荷和空回车的情况下，节油性较好。

目前的技术显示发动机减速对耗油率(约降低550加仑/年)和CO₂排放率(约降低5.4 t/年)的影响。由此所产生的效益可使每辆载货汽车每年节省约2 200美元。

大转矩挑战

虽然已经取得了大部分进展，但是仍需要克服许多挑战，发动机减速方案也同样如此。发动机在低转速时需要更大的桥速比，以保持车辆在所有行驶条件下具有同等车速和性能，这将大大增大动力传动系统的转矩应力。如图2所示，降低发动机在巡航速度时的转速，即从标准发动机的转速(1 450 r/min)降至减速发动机的转速

(1 125 r/min)，动力传动系统的扭转负载将增加29%。较大的转矩会向车桥、传动轴和后传动轴施加附加应力，这将大大降低这些零部件的使用寿命，尤其是万向节的使用寿命。

如图3所示，发动机转速降低如何影响传统万向节的使用寿命，这证明了动力传动系统供应商所迫切需要的是妥善解决转矩增加的问题和确保载货汽车正常行使。

在利用发动机减速所产生增效的情况下，动力系统需要每个部件(如发动机、传动装置、桥速比和轮胎尺寸)协调工作，以输出所需的功率，进而在最大效率下完成工作。

关于如何降低转矩的竞争性策略

在动力传动系统方面，目前有两种处理转矩增大问题的竞争性策略。一种方法是通过调整电子控制装置，以降低发动机的速率。通常来说，降低速率通过重新校正发动机的控制软件而实现。工程师设置了一个标度，该标度仅允许在特定速度或特殊情况下产生转矩，此时，关键要素是载货汽车处于第一档位，发动机减速是解决这些问题的常见和合理措施。若在车辆从零速发动和突然加速间，该措施可作为短期有效的变通方案，以降低重大传动轴故障发生的可能性。

但是，这并不能解决作用于动力传动系统的长期力矩应力产生的高频疲劳问题。无论怎样重新设置发动机以降低突增力矩，发动机减小巡航速度时仍会增加动力传动系统的力矩。如图4所示，宝星国际集团的生产的长途载货汽车低速率和低转速ISX400发动机的扭转负载。在特殊试验中模拟真实的冬季场景，即驾驶员驾驶载货汽车(一档)来吊起已结冰的拖车。

通过本次试验，我们寻找以确定发动机怠速时产生的最大力矩。离合器并没有完全啮合，但发动机的转速降至零速。记录在册的最大力矩值是25 696 Nm，这个转矩在发动机怠速时足以阻止载货汽车传动轴发生破坏。

此次试验证明，在减速发动机配置中，发动机减速并不是降低扭转负载和增加动力传动系统零部件使用寿命的惟一方案。当然，也进一步证明，需要采取另一种方法以解决力矩增大的问题，即采用系统的方法，当发动机改变时，动力系统的其他零件也需要更新以符合发动机的要求。

方案需要设计之初的车桥和传动轴系统协调工作，以支持发动机减速方案。本方案包括能提供所需大速比的高效型、轻型平衡悬架轴，以充分利用发动机所产生的增效以及可在长期和短期内承受更大的力矩的传动轴设计。

正确方案的详细说明

我们总是认为，零部件的选择是证明动力传动系统的最佳方法，这些零部件经精心设计和全面检查，且经权威认证完全具备用户所需的性能和耐久性。为发动机减速数据包配备的贯通桥应包含众多创新性零件，以提高在大力矩环境下发动机的性能，这包括：

(1)具备更佳性能的初级齿轮

①齿轮的啮合面更宽，具有更长的链齿，以满足低接触应力和弯曲应力的要求;

②安装固定的环形齿轮，以减少部件结合点的松动性。

(2)具备更佳性能的输入轴和小齿轮花键

(3)具备更佳性能的输入轴承和小齿轮轴承

(4)具备更大齿轮速比以符合预定的驾驶速度

针对发动机减速而制定的动力传动系统解决方案还包括传动轴和桥间传动，以实现平衡悬架轴的最大工作效率和耐久性。传动轴应配有许多创新性工程件，以减小与发动机减速相关的大转矩应力;这包括：

(1)应设计符合高强度的大型万向节十字轴

(2)配有更高承扭能力的大型轴承

(3)配有高密度数据包以适应目前设计的包络

如图5所示，经过合理设计的动力传动系统(包括高级车桥、传动轴和桥间传动)与传统的动力传动系统相比可以更好地降低增大的转矩应力。经合理设计传动轴能提高目前低速发动机(一般转速为1 125 r/min)的使用寿命;本传动轴还适用于发动机(转速为

900 r/min)的紧急制动。

图6所示为近期台架试验中万向节的相对强度，左侧表示两种适用于传统载货汽车的传动轴试验的平均结果，右侧表示针对减速发动机而设计的高级传动轴。由此可知：与前两种传统的传动轴相比，针对发动机减速而优化的传动轴的性能可提高50%。

德纳的发动机减速解决方案

德纳必须优化产品系统，以适应发动机减速，这主要包括Spicer^® AdvanTEK^® 40贯通桥、SPL^® 350传动轴和SPL^® 250 桥间轴设计。

Spicer^® AdvanTEK^® 40车桥能提供五种速比，以配合载货汽车制造商的发动机减速要求，包括行业中的最快桥速比(2.26:1)。目前Spicer^® AdvanTEK^® 40平衡悬架轴比市场上流行的18 t平衡悬架轴在质量上轻9.5 kg。开发配有更高桥速比的Spicer^® AdvanTEK^® 40贯通桥，以降低在高速巡航速度时由于减小发动机转速而产生的更大轴输入力矩，继而提高车辆的总体效率(约为2%)。Spicer^® AdvanTEK^® 40车桥可使载货汽车在长途行驶时在5年内节省2 700加仑柴油。据估测，驾驶成本将节省1万美元;与目前公路上的大多数贯通桥样品相比，这降低了超过27 t的CO₂排放量。

德纳发动机减速解决方案的其他零部件包括SPL^® 350传动轴和SPL^® 250桥间轴设计，设计目的旨在实现Spicer^®AdvanTEK^® 40贯通桥和低转速发动机的最大工作效率和耐久性。在SPL^® 350传动轴和SPL^® 250桥间轴设计范围内，大多数强劲的重型传动抽和桥间轴的功率密度更大(超过40%的转矩承载能力);与其他同类型的传动轴和桥间轴相比，这些重型传动抽和桥间轴能使轴承的使用寿命翻一番。事实上，德纳是当前市场上惟一销售装配传动轴和桥间轴的减速发动机解决方案的供应商。

SPL^® 350传动轴和SPL^® 250桥间轴的传动转矩是35 000 Nm，且具有High Power Density^TM品牌的设计特点，这能延长产品的使用周期。与同类传动轴相比，它具有明显的优点。此外，和所有Spicer重型SPL万向节一样，这些传动轴配有可免费设计，以便进一步维修和使用周期获益。

保持大力矩

随着排放法规的日益严苛，OEM厂商也在不断寻找提高燃油经济性的方法，德纳表示，未来发动机减速的势头将继续增大。作为世界领先的传动、密封和热管理技术供应商，德纳能够为用户提供最完整、最持久的动力系统解决方案。目前，德纳已与多家载货汽车OEM厂商合作开发桥自带离合技术，该技术将进一步帮助发动机减速。