美国能源部(DOE)超级卡车项目始于2010年，要求来自重型8级卡车行业的四个团队开发出一款整体货运效率比2009年卡车提高50%的卡车。
距离项目的最后期限只有一年了，参与该项目的团队即将交付成品。每个团队都由发动机制造商、卡车原始设备制造商以及各种零部件供应商组成，他们的任务是将牵引车和拖车的效率提高30%，发动机的效率提高20%，以达到50%的整体货运效率(以吨英里/加仑为单位)。此外，车辆的发动机需要展示50%的制动热效率，并朝着55%的制动热效率迈进。
康明斯公司。（公司信息， 10055252)，哥伦布，在;戴姆勒卡车北美有限公司。(DTNA公司信息， 10247983)，波特兰，俄勒冈州;和导航星国际公司。公司(公司信息2010年，两家公司均获得了美国能源部的成本分摊奖，以参与该项目。公司信息(10240575)，瑞典哥德堡，2011年加入。的康明斯、DTNA和Navistar团队将在2015年之前完成超级卡车设计，而沃尔沃团队的最终演示车将在2016年完成。
康明斯
康明斯以及超级卡车项目的主要合作伙伴彼得比尔特汽车公司(Peterbilt Motors Co.)。公司信息， 10752762)，德克萨斯州丹顿，2013年3月宣布，该项目演示卡车的实际测试使燃油经济性提高了54% (阅读更多, 11178476)。一辆8级Peterbilt 587，总重量为65,000磅，被用作演示卡车，并由一台发动机提供动力康明斯ISX15引擎(产品信息, 10247649)。根据David Koeberlein, SuperTruck的首席研究员康明斯有限公司该卡车进行了超过11次测试，包括312英里的路线，测试期间平均9.9英里/加仑。
Koeberlein解释说:“长途卡车通常达到5.5 - 6.5英里/加仑。以目前的柴油价格计算，柴油价格上涨了54%康明斯与Peterbilt卡车相比，一辆每年行驶12万英里的长途卡车每年可节省2.5万美元的燃料，同时每年减少35%的温室气体排放。
Koeberlein表示，在测试过程中，除了燃油经济性的提高外，与行驶相同路线的基准卡车相比，卡车的货运效率也提高了61%。在2013年第四季度康明斯Peterbilt开始测试第二辆演示车，目标是在24小时周期内将货运效率提高68%，其中包括驾驶和酒店负载周期。
Koeberlein说，对SuperTruck发动机原型进行了三组主要的修改。第一组是对燃烧系统的改进。他解释道:“活塞的变化与汽缸头端口、EGR回路和涡轮增压器效率的提高相匹配，所有这些都包含在校准和控制系统优化中。”
第二组修订侧重于减少寄生动力和摩擦，以提高燃油效率，特别是当卡车以较低的速度运行时。Koeberlein说:“减少寄生功率和机械摩擦的变化有助于在所有速度和负载下提高燃油消耗，但更重要的是在低功率水平时，它们在总燃料功率需求中所占的比例更高。”为了减少寄生功率，康明斯重新调整发动机冷却系统的冷却剂泵流量，并采用可变流量润滑泵来调节流量输出，以匹配维持油步枪压力所需的量。与典型的固定排量润滑油泵不同(固定排量润滑油泵在一定的发动机转速下匹配油压，在超过该转速时通常会产生浪费的多余流量)，可变流量泵不会浪费多余流量，从而降低了泵的功率要求。
康明斯能够通过集成余热回收(WHR)系统来降低冷却剂泵的流量。Koeberlein表示，发动机EGR冷却器通常使用冷却剂，而WHR系统的制冷剂则提供冷却功能。他解释说:“这降低了冷却剂流量要求，并允许使用流量容量较小的泵，从而降低了寄生功率。”
Koeberlein说康明斯已经在超级卡车设计中使用的WHR系统上工作了七年多。他解释说，该系统与蒸汽发电厂的运行方式类似，只不过它是一个使用低GWP(全球变暖潜能值)制冷剂的密闭系统。余热从EGR冷却器和排气锅炉传递到制冷剂，使制冷剂加热和加压。它在一个小型涡轮上膨胀，产生轴动力，通过皮带机械地传递到发动机的曲轴上。当从涡轮流出的潜热首先经过一个回收热交换器，然后通过冷凝器，使液体制冷剂在热收集循环开始之前进入泵和控制阀体时，循环就完成了。Koeberlein说:“废弃废气能量产生的涡轮轴功率降低了燃料发动机轴功率，提高了燃料经济性。”
额外的变化康明斯对发动机的改进包括后处理系统控制的修订，以及SCR催化剂的配方。Koberlien表示，该公司还选择将WHR排气锅炉热交换器集成到SCR催化剂的出口。将排气锅炉连接到可控硅催化剂可以限制热损失，减少零件数量和整体包装长度。
除了许多引擎的进步康明斯彼得比尔特正在通过超级卡车牵引车和拖车设计的进步为该项目做出贡献。彼得比尔特正在卡车上安装电子控制系统，它将使用司机路线信息、GPS位置和发动机效率信息来改变卡车的巡航速度，以确保最佳的燃油经济性。
戴姆勒
2013年初，DTNA完成了将用于超级卡车最终设计的各项技术的开发和测试。Derek Rotz，北美自由贸易协定高级工程高级经理戴姆勒卡车北美有限责任公司该公司表示，目前正处于该项目的建造阶段，将各种技术集成到一辆汽车中。他解释说:“该项目将于明年年中开始测试，我们将在2014年下半年完成货运效率提高50%的测试。”
改善车辆(包括牵引车和拖车)的空气动力学是实现该项目整体货运效率目标的关键因素。“戴姆勒利用超级卡车项目中的机会，采取了一种不同的空气动力学设计方法，”罗茨说。他解释说，公司从头开始，首先进行了基本的形状分析，目标是确定最优的气动设计，不受传统设计限制。Rotz说:“我们后来将理想的形状演变成可行的卡车设计，同时仔细管理设计权衡，以最大限度地减少气动阻力的影响。”
通过检查牵引车和拖车上的气流，DTNA可以将这两个部分视为一个完整的系统。罗茨表示，该公司获得了难得的机会来研究拖车设计，如优化船尾和侧裙的几何形状。此外，DTNA还能够评估牵引车和拖车之间的间隙的影响，以找到一种解决方案，最大限度地减少对卡车效率的负面影响。他说:“我们观察到，牵引车上的空气动力学增强会影响拖车的下游，因此优化设计必须同时考虑到这两点。”
当DTNA开始设计SuperTruck时，它正在考虑使用固体氧化物燃料电池或混合动力动力系统来最大限度地减少怠速。Rotz表示，该公司选择了一种基于混合动力系统的防怠速解决方案，因为它超过了DTNA的效率目标，并且提供了一个更轻的重量解决方案。无论是在高速公路上还是在停车模式下，都将使用单一的空调系统在发动机关闭时为驾驶员驾驶室提供冷却。制冷剂回路经过重新设计，包括一个高压电动压缩机和一个远程安装的带有电风扇的冷凝器，同时锂离子电池为整个系统提供电力。
引擎的改进
在发动机方面，DTNA开发了许多功能，以帮助减少寄生损失，提高效率。这些措施包括优化发动机配件、设计具有固有低摩擦的部件、改变润滑油特性以及降低发动机行驶速度。
在发动机上使用正确的控制类型将在确保其效率方面发挥重要作用。Kevin Sisken，技术项目和基准测试经理戴姆勒卡车北美有限责任公司他说，用于动力系统控制的典型方法可以分为基于表格的方法和基于模型的方法，这是DTNA在其SuperTruck发动机上使用的方法。基于表的方法往往非常简单，只需将给定控制参数的查找表与发动机转速和负载进行比较。另一方面，基于模型的控制，包括预测控制技术，使用一个良好的构建/校准模型来计算动力系统控制参数。Sisken表示:“基于模型的方法的潜在优势包括，无论环境条件或工作周期要求如何，动力系统都能在接近优化的状态下运行。”
他补充道:“在传统的查找表中，未来的引擎控制将越来越多地混合基于模型/预测的控制。“一个非常‘智能’和集成的动力总成/车辆系统将为客户和环境带来好处。”
WHR系统也将被包括在内，预计将提高发动机制动热效率2%或更多，Sisken解释说，这相当于提高4%或更多的燃油经济性，以每加仑英里数来衡量。
该系统从发动机废气再循环(EGR)冷却器和发动机废气中捕获和利用热能。系统捕获的能量然后通过兰金热机转换成可用的电力。兰金热机内的工作流体通过两个热交换器，其中包含来自发动机EGR和排气系统的热能。这种热能使工作流体从液体转化为超热气体，然后通过涡旋膨胀器将工作流体冷却回液体。接下来，液态工作流体通过一个泵，将流体引导到热交换器，重新开始兰金循环。Sisken说:“虽然该系统目前还处于早期原型阶段，许多技术和成本方面的挑战仍需解决，但其潜在的燃油经济性效益令人感兴趣。”
罗茨说:“超级卡车项目是戴姆勒不断学习的经验，我们探索了许多技术和概念。“尽管超级卡车的设计已经完成，目前正在建造中，但我们仍在继续提出提高货运效率的新想法。这一领域的研究仍在进行中。”
沃尔沃
沃尔沃集团负责超级卡车项目的高级项目经理Pascal Amar于2011年加入超级卡车项目，他表示，公司已经在超级卡车的设计上实现了近50%的货运效率提升。Amar说:“尽管我们选择了非常高效的基准卡车，其货运效率约为115吨英里/加仑，但到项目结束时，我们将超过该项目的目标。”
通过使用各种拖车附加装置和改装的牵引车整流罩，沃尔沃已经将其演示车的气动阻力降低了26%。阿玛尔说，拖拉机的下一阶段设计改变将使整体阻力减少40%。该公司正在努力创建货运效率解决方案，可以在短期内使用，而不会影响运营效率。他解释道:“我们正在与Ridge Corp.和Freight Wing公司合作，结合计算流体动力学(CFD)和风洞测试来优化拖拉机和拖车附加设备的整体几何结构。”“我们的目标是增加对商用车辆空气动力学改进的了解。
Amar补充道:“很明显，整车的更好集成对于最大限度地从气动改进中节省燃油至关重要，因为动力系统优化需要考虑到减少的气动力。”
为了帮助实现该项目的效率目标，沃尔沃目前正在评估几种辅助电源的混合动力技术概念。Amar表示，正在考虑的每个概念都将利用电池技术的进步，将紧凑、轻量化、高容量的车载电能存储系统与电气化酒店负载包集成在一起。除了比在休息期间让发动机空转更高效外，使用电池供电的APU(辅助动力单元)通过捕获的动能或电源插座运行将消除废气排放。
对引擎的修改
就像康明斯与戴姆勒团队合作，WHR系统将用于超级卡车的最终设计。Amar说:“这一过程提高了整体热效率，在相同的燃料量下产生更大的马力。”
沃尔沃于2011年推出的XE(卓越效率)方案已经证明，减速可以在不牺牲车辆性能的情况下提高效率。XE套件通过使用沃尔沃I-Shift自动手动变速器和经过软件改良的沃尔沃发动机，可以使发动机以低于目前市场上普通卡车的转速(约200转)巡航。了解更多, 11197795)。该公司表示，每降低100转/分，燃油效率就会提高1.5%左右。Amar表示，将结合发动机设计、传动技术和嵌入式软件，进一步推进XE概念，在不影响驾驶性能的情况下实现更低的巡航转速和更高的效率。
减少寄生损失和传动系统摩擦也是发动机改进的议程之一。阿玛尔说，公司正在评估各种最先进的润滑剂、材料和涂层，以帮助减少部件摩擦。他说，为了降低寄生损失，沃尔沃正在开发先进的控制策略，以更智能地管理整个车辆的能量流。Amar解释说:“这些策略将减少将给定有效载荷从a点移动到B点所需的总能量，从而减少燃料消耗，提高货运效率。”
先进的驾驶辅助系统也将应用于超级卡车的最终设计中。该系统的目标是提供一个与驾驶员界面和车辆管理系统集成的直观解决方案，以更好地通知驾驶员，以便他们以更有效的方式操作车辆。Amar说:“行业统计数据显示，司机对货运效率的影响高达30%，因此技术有很大的机会来帮助平衡这种差异。”
阿玛尔总结说，沃尔沃还在评估新兴材料和设计技术，为交通运输业开发更具可持续性、重量更轻的低成本组件。
