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現(xiàn)場儀表

氫動力賽車輕松穿越“綠色地獄”

2025China.cn   2014年10月17日

  英??禋錃鈾z漏儀對阿斯頓·馬丁豪華跑車進行了持續(xù)的氫氣檢漏工作,助力該氫混合動力跑車在第41屆ADAC蘇黎世紐博格林24小時耐力賽順利完成比賽。

 

  備受007和Q先生鐘愛的英國阿斯頓·馬丁豪華跑車,在第41屆ADAC蘇黎世紐博格林24小時耐力賽中,車隊首次選用了其最新技術成果氫混合動力版Rapide S跑車,并順利完成了整個耐力比賽。期間,阿斯頓·馬丁的合作伙伴Alset能源技術公司采用英??禋錃鈾z漏儀對該車進行了持續(xù)的氫氣檢漏工作,從而保證了該氫混合動力跑車順利完成比賽。

  第41屆ADAC蘇黎世紐博格林24小時耐力賽是過去幾年中最苛刻,以及具有挑戰(zhàn)性的比賽。其中最經(jīng)典、最刺激的比賽環(huán)節(jié),要數(shù)車隊必須在大雨和濃霧中穿越素有“綠色地獄”之稱的紐博格林北環(huán)賽道。耐力賽事的條件都是極度惡劣的,特別是夜間,再加上環(huán)境的問題,比賽往往會被中斷幾小時,其中最嚴重的一次要數(shù)四十多年前HP馬拉松夜間比賽,當時比賽被中斷了五次之多。此次蘇黎世紐博格林耐力賽共有175輛賽車參加,但24小時后只有136輛車沖過了終點線,這其中包括來自阿斯頓·馬丁的混合氫動力版Rapide S跑車。面對極度惡劣的雨霧天氣,這款引爆賽場的火流星賽車還具備其它賽車所沒有的優(yōu)越性:該賽車采用不依賴于任何電子元件的高性能混合動力內燃機,除了燃燒汽油外,還可以燃燒氫氣或兩者的混合物。特別是在以純氫氣為燃料的情況下,汽車在這彎彎曲曲的賽道上除了熱蒸汽,不會留下任何痕跡。作為最早應用氫氣作為動力能源的比賽用車,阿斯頓·馬丁Rapide S跑車成功地完成了24小時耐力比賽,從而證明了阿斯頓·馬丁在氫動力方面已經(jīng)具備了非常成熟的技術水平。相信,即使是007和Q先生也會喜歡這款創(chuàng)新型汽車。該技術成功的背后除了阿斯頓·馬丁汽車公司, 還有來自Alset能源技術公司的大力支持,以及7家合作伙伴和超過35家供應商在各層面給予的技術支持。如系統(tǒng)和組件的產(chǎn)業(yè)開發(fā),驅動裝置的安裝和測試以及氫混合燃料的儲存和供應系統(tǒng)等等。當同時使用兩種高易燃燃料時,發(fā)動機的密封性至關重要,因為氫氣只有在發(fā)動機內部燃燒才能充分發(fā)揮其動力效果。為此,Alset公司特別選用了英??档男孤z測技術來檢測所有產(chǎn)品組件。

  系統(tǒng)

  據(jù)了解,Alset能源技術公司在對混合動力驅動項目的一系列產(chǎn)品進行設計、開發(fā)及檢測等方面,獲得了與阿斯頓·馬丁合作的機會。同時,該項目的合作伙伴還包括:麥格納公司、奧地利Gigatronik公司、林德公司、格拉茨FVT公司和TüV Süd南德認證公司。為了更好的展示該項技術,阿斯頓·馬丁,這家來自英國的汽車制造商運用Alset公司技術把原始發(fā)動機轉換為氫混合動力發(fā)動機,并成功地運用到阿斯頓·馬丁Rapide S款車上。

  其中,麥格納公司提供燃料供應和儲存。氫混合動力系統(tǒng)主要由四個儲氣罐(氫氣罐)組成,其中每個氣罐都有進氣和排氣管線,壓力控制單元,氫導噴射閥以及氫氣控制單元和發(fā)動機控制單元,同時每個氣罐都配有先進的電子控制和檢測設備?!伴_發(fā)功能強大的氫混合動力驅動系統(tǒng),原則上并不是非常困難?!?阿斯頓·馬丁項目負責人, Alset公司運營副總裁Markus Schneider先生介紹說,“但卻是個挑戰(zhàn),該系統(tǒng)能否達到最佳效果,關鍵在于細節(jié)的把握以及各部件是否能夠達到最佳效果。對于氫混合動力汽車來說,選擇每一種操作模式進行駕駛,都是要通過燃料燃燒實現(xiàn)最大性能值,但為了安全,其燃燒又不能對發(fā)動機造成壓力和影響。所以,在氫氣燃燒過程中典型控制燃燒的異常就尤其重要?!睋?jù)了解,阿斯頓·馬丁Rapide S車型不僅能以純氫氣或汽油作為燃料駕駛,也可在兩種混合燃料下運行,駕駛員可以在三種操作模式之間自由手動選擇。

  在以純汽油為燃料的運行模式下該車動力為578HP,混合燃料下動力為521HP,但卻顯著地降低了二氧化碳排放量。而以純氫氣為燃料時,動力驅動在仍可提供438HP動力的情況下,卻幾乎無任何二氧化碳排放。而且在智能化操作模式下,氫動力系統(tǒng)更可有效避免節(jié)流閥的泄漏損失,再加上氫氣燃燒過程中的熱動力優(yōu)勢,使得全氫氣動力系統(tǒng)的的工作效率比純汽油動力系統(tǒng)提高了35%,當然這一現(xiàn)象也僅只出現(xiàn)在一定范圍內。阿斯頓·馬丁氫混合動力發(fā)動機技術已經(jīng)相對非常成熟,且處于世界領先水平,即便是廣泛應用或批量生產(chǎn),其對發(fā)動機的改動也是非常小,無需高額費用即可適用于其它任何車輛。但有一點,即整個系統(tǒng)的密封性一定要過關,這就對發(fā)動機密閉性的檢測提出了很高的要求。

  氫氣不僅是一種燃料

  尋找漏點是一項既耗時又費成本的過程,尤其是在生產(chǎn)過程中,針對連接件或噴射系統(tǒng)等部件的檢漏,英??档臍錃鈾z漏技術為其提供了極具成本效益的解決方案。氫氣在自然界分布很廣,但在空氣中卻僅占千萬分之五,濃度為0.00005%或0.5 ppm(百萬分率)。所以在這種低濃度背景下,突然增加的氫氣濃度可以被感應器很容易的檢測到。這也是為什么與常規(guī)方法,如水檢或噴射技術檢漏相比,氫氣檢漏技術被廣泛應用的一個重要原因。英??礢ensistor ISH2000氫氣檢漏儀便是采用5%氫氣(H2)和95%氮氣(N2)的合成氣體作為測試氣體,在進行檢測時,將檢測組件充滿該氣體(加壓),然后對其進行整體氣密性或單純泄露的檢測。這種混合氣體完全無毒,因氫氣濃度低,不易燃,且又作為惰性氣體,不會與材料表面發(fā)生任何反應。此外,在生產(chǎn)、運輸和儲存制造過程中,該混合氣體的市場價格低廉,更可極大節(jié)省生產(chǎn)成本。而且,該檢漏儀高效準確,具有很高的選擇性和較短的恢復時間。在檢測過程中,當氫氣飽和后(例如經(jīng)過一次大泄露),Sensistor ISH2000傳感器只需幾秒鐘即可再次使用,可在短時間內精確定位大小泄露處。

  安全至上

  氫的導電組件被控制在高壓和低壓范圍下。氫氣罐以及進氣和排氣管線被控制在壓強350 bar,在氫氣由低壓管線輸送給發(fā)動機的兩個進氣歧管之前,控制單元把壓強降到5 bar,根據(jù)單口噴射原理形成典型的外部混合氣體,并最終進入吸管。氫氣本身是無害的,只有在與空氣中的氧氣結合后才會在發(fā)動機內發(fā)生爆炸。為了獲得最大安全性,除了使用經(jīng)過認證的高品質組件以及多種系統(tǒng)監(jiān)控之外,還要為駕駛室提供氫氣動力系統(tǒng)的整體防護罩。而且還要安裝室內傳感器,以及在防護罩之下隨時檢查空氣中的氫含量?!霸摎浠旌蟿恿ο到y(tǒng)發(fā)生自動封鎖的可能性只有1%,屆時只有汽油動力能夠進行操作。如果氫含量數(shù)值繼續(xù)擴大,駕駛員就將被要求把車開到維修站了。” Markus Schneider這樣解釋道,“當然這只是眾多安全防護措施中的一種,而且也不會影響駕駛,何時去維修都可以?!?/FONT>

  高密封性要求

  氫氣通常適宜并且均勻地供給,進氣的同時必須保證無氫氣進入到大氣環(huán)境中,所以氫氣組件必須滿足特別高的密閉性。因此,在所有的維修和檢測過程中,系統(tǒng)都要被檢測組件的密封性能。英??礢ensistor ISH2000移動測漏儀可以有效解決這一難題,Alset團隊在紐博格林耐力賽中就成功地使用了該側漏儀完成了現(xiàn)場汽車密閉性的各項測試工作。沒有任何產(chǎn)品具有絕對完全的密閉性,總有一定量的氫氣會泄露,混合氫動力發(fā)動機的氫氣月泄漏通常會在0.02-0.2克范圍之內,如此小計量的氣體,在任何情況下都不可能在車輛內部形成易燃氣體混合物。“盡管如此, 我們也要檢測所有組件的密封性能,” Markus Schneider說,“因為與正常交通工具相比,使用氫氣作為動力的車型對于車輛以及零部件的壓力會更大。這就要求技術開發(fā)團隊需要非常充分而全面的資料和數(shù)據(jù)證明其安全性,特別是在批量生產(chǎn)中?!盇lset公司為讓車輛達到最佳狀態(tài),研發(fā)階段進行了多種組件檢測,而且阿斯頓·馬丁Rapide S款火流星賽車在每次試跑和比賽過后都會被進行檢查?!叭缭诠潭ㄈ剂蠂娚淦鞯臅r候,螺栓的密封性能差,就需要我們及時的在噴射器和噴射器托架之間放入密封圈?!?Markus Schneider這樣解釋道,“當然,我們會特別注意這些接口,如每次對噴射器進行改裝之后,都要對氫氣軌道和進氣歧管進行檢測以確認是否有漏點?!?/FONT>

  移動氣密性檢測

  “Sensistor ISH2000C采用電池供電,具有極大的靈活性和自由度,且操作簡單,對漏點的定位既快速又準確,可隨時滿足汽車在比賽現(xiàn)場的測試工作?!?Markus Schneider補充道。同時,英??礢ensistor ISH2000C智能化操作模式也讓Alset公司的工程師受益匪淺。首先,他們將所有的零部件置于帶有吸氣探針的泄漏檢測分析模式下,檢測是否有氫氣泄漏。如果檢測到泄漏,檢漏儀就會發(fā)出聲音信號提示,隨后測試人員將儀器切換到泄漏檢測模式進行檢測?!耙话憧山邮艿男孤┞试?0-3毫巴升/秒內,但是目前我們可檢測出105毫巴升/秒的泄漏率。一旦超過這個數(shù)值,檢漏儀便可檢測出來?!?Markus Schneider說道。要保證如此低的泄漏率,必須選擇高敏感度的傳感器,因為一般情況下,傳感器需要很長的時間才能從試驗氣體的飽和狀態(tài)下恢復過來。

  此外,在系統(tǒng)中那些還沒有合成的氣體,需要提前被檢測出來,因為這些氣體中的氫氣部分會代替純氫氣燃料,從而導致更為高濃度的測試環(huán)境,使傳感器飽和速度變快?!按蟛糠值臋z測設備恢復到可以再次提供有意義的測量信號,都會需要很長的時間。但英??档臋z漏設備完全不用顧慮這個問題,每次檢漏之后,都可快速恢復,短短幾秒的時間就可繼續(xù)進行下一次測試。因此,使用英??禉z漏儀僅需要一個小時就可以完成對所有組件的全部檢測?!盨chneider說道。高速度、高精度可以說是工業(yè)化批量生產(chǎn)的關鍵標準。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中,即使是特別的漏點,英福康的Sensistor ISH2000也可以毫不費勁的檢測出來,而且還能極大的縮短測驗時間。

  不像市場上許多其它的檢漏設備僅可以檢測出氫濃度的增加,英??禉z漏儀可在已知壓力和濃度增加的相互關系下計算出正確的泄漏率,從而可以對泄露大小進行量化陳述。除了能定位漏點以及簡單的以是或否等來表達外,英??礢ensistor ISH2000C也可檢測出確切的泄漏率和漏點大小,因此可以對有技術泄漏和沒有技術泄露進行區(qū)分,并且它會自動地計算出總泄露的所有值。因此,測試人員馬上就可以知道究竟有多少氫氣沒有檢測到,從而明確是否存在安全風險,不過這樣的情況也從沒有發(fā)生過。“這項氫混合動力技術是絕對成熟的,一旦混合動力驅動汽車進入批量生產(chǎn),汽車司機也只須定期將車子送去檢查和TüV認證即可?!盡arkus Schneider總結道,“同時,在該系統(tǒng)的整個研發(fā)、生產(chǎn)以及使用過程中,英??档臋z漏設備為我們提供了巨大的幫助和支持,快速、精確、實惠。英??凳侵档梦倚刨嚨暮献骰锇?”。

  

  圖一:來自于Alset能源技術公司的氫混合動力系統(tǒng),其設計結構十分簡約,僅由少量的零部件組成,從而方便在不同車輛之間轉移替換。

  

  圖二:阿斯頓馬丁氫混合動力賽車Rapide S以521Ps的強勁馬力馳騁于賽道。雖然仍略低于純汽油動力賽車,但卻擁有極高的動力性能和耐力表現(xiàn)。

  

  圖三:氫氣動力系統(tǒng)在氣密度上有著十分高的要求,在所有的的維修保養(yǎng)和檢漏上,Alset能源技術公司均首選英??礢ensistor ISH2000C氫氣檢漏儀來進行專業(yè)檢測。

 

  關于英福康

  英???INFICON)是世界領先的檢漏儀器儀表的開發(fā)商,制造商與供應商。其檢漏儀被廣泛應用于生產(chǎn)和質量監(jiān)控中有較高難度的工業(yè)流程中。英??档闹饕蛻粲兄评浜涂照{設備的制造商與服務商,汽車制造商和汽車零部件供應商,半導體行業(yè)以及檢漏系統(tǒng)集成商。全球幾乎所有重要的汽車制造商及零部件供應商都是英??档目蛻?,其中包括安全氣囊、空調及元件、油箱、噴油器系統(tǒng)、各種流體容器生產(chǎn)商等。

  作為英??悼毓?總部位于瑞士)的一個分支,檢漏業(yè)務部門使用了英福康控股的其他下屬業(yè)務部門的產(chǎn)品,如質譜儀和真空控制設備。在2006年,英???“智慧科技(Wise Technology)”專利的應用,為示蹤氣體檢漏技術帶來了革命性的創(chuàng)新。在2011年,英??凳召徚薖feiffer Vacuum(前身為Sensistor的下屬部門)公司的氫泄漏檢測技術。

  英??翟跈z漏領域擁有50多年的經(jīng)驗。它通過在科隆(德國),查斯(列支敦士登),林雪平(瑞典),雪城(美國)和上海(中國)地區(qū)的生產(chǎn)據(jù)點,在重要工業(yè)國家的銷售辦事處,以及與銷售伙伴組成的廣泛銷售網(wǎng)絡來進行產(chǎn)品的全球銷售管理和支持。在2011年,在全球范圍內,英??祵崿F(xiàn)了3.15億美元的收益,擁有員工約950名。INFICON在 SIX 瑞士交易所上市,代號為IFCN。

  英??翟谥袊?/STRONG>

  英???中國)是英??导瘓F在中國的全資分公司,于2006年在中國上海投資設立了制造工廠,并在北京、上海、廣州、香港分別設有銷售辦事處。英??翟谥袊教峁┘瘓F所有系列的創(chuàng)新產(chǎn)品,并響應中國客戶的生產(chǎn)要求,確保為綜合性的銷售、培訓、應用支持和維修服務提供本地化的支持。截至2012年年中,英??翟谥袊膯T工人數(shù)超出 100人。英??翟谥袊l(fā)展迅猛,并計劃伴隨中國市場的不斷發(fā)展進一步擴大。

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