康明斯ISV5.0柴油机的发展历程介绍

根据海口发电机出租公司-融通电力（www.sino-acton.com)讯：
　耐心通常并不被视为现代商业的标志。纵观世界，一个新型产品从提出概念到推出产品开始销售直至成为提高效益的成熟产品，对于大部分公司来说能够容许的时间都非常短暂。
　　从这个意义上讲，自2000年美国能源部授权康明斯公司研究提高皮卡车发动机的效率开始，到中止与汽车制造商的交易，再到去年下半年第一次公开发布5.0升V8发动机，康明斯ISV5.0柴油机确实走过了一段非常漫长的道路。
　　这一过程让康明斯公司发动机部门的一些人回想起印第安纳州哥伦布市最早的康明斯发动机制造厂。
　　康明斯北美发动机业务副总经理杰夫·琼斯说：“我记得九年或十年前的康明斯董事会时，董事们驾驶的是搭载V8或V6发动机的皮卡。直到2008年的中后期我们的计划才开始真正的实施，工厂才开始进行生产。2006年，在同一个大的原始设备制造商的合作剪彩仪式后，我们曾经期盼生产能力能达到年产量100000台。但是我们至今仍未卖出一台发动机。”
　“所以，你可以试想一个长达十年的发展计划、至少曾经与一个主要的OEM有过不成功的开始，而当我坐下来查看过去六年时间的预算时，我也很疑惑，我们的未来将走向哪里，要经过多长时间后我们才能得到预期的回报？”
　　“这让我回想起关于公司1919年成立时的一些历史。克莱西·康明斯拥有了一台发动机后，开始持续地向银行家埃尔文家族寻求投资。康明斯公司终于在1936年首次赢利。在公司建成后的那17年中，当工程师们试图进行一些创新时，银行家说‘我相信你们’。虽然目前的状况并不能等同于那时的17年，但多少有点相似。”
　　康明斯公司从最初的为了生存四处求助开始，到现在已经成长为一个全球性生产和创收重地。如果历史再次重演，ISV5.0柴油机将值得期待。该发动机最初缸径和冲程设计为94×90毫米，功率在200到275马力之间（见相关图表），主要面向皮卡（P&D）、校车、轻型和中型卡车以及房车等一系列的汽车。这是一款额定功率预期在300马力之内的发动机，也将被装载到日产新款的Titan皮卡上。
　　康明斯公司V8发动机项目的执行工程师Jim Katzenmeyer说：“鉴于日产公司是我们最大的合作伙伴，该发动机最初被定位用于皮卡。但在经历了早期的设计过程后，我们开始密切关注并仔细地观察商用车市场的需求。”
　　“采用90°V型结构的部分原因是由于我们可以方便的将其安装在现有采用V8或V10大型汽油机的车辆上。这样在使用该发动机的时候，我们可以最大限度的减少工作量和原始制造商所需的工程费用。”

　组装性的改善关键在于康明斯公司首次使用了新型蠕墨铸铁（Compacted Graphite Iron，CGI）气缸体，同时采用了锻钢曲轴。Katzenmeyer说：“曲柄结构紧凑，占用空间非常小。同时，它仍能满足发动机的动力性及对寿命的要求。”
　　Katzenmeyer补充说道：“蠕墨铸铁气缸体的强度是传统灰铸铁气缸体的两倍。这种材料减轻了气缸体的质量，而耐久性和使用寿命仍然能够达到要求。”
　　着眼于未来的轻量化发展，康明斯ISV5.0柴油机采用了一系列的铝合金零部件。Katzenmeyer讲到：“我们采用了铝制进气歧管和活塞。但对减轻重量效果最显著的应该是康明斯首次采用的高强度铝合金气缸盖。我们将该技术引入到了这款柴油机中。”
　　全面轻量化的结果是：发动机的净重只有365千克，带有后处理装置的净重为 408千克。
　　Katzenmeyer提到该发动机采用双顶置凸轮轴（每列气缸各一组）、燃油泵和机油泵采用链传动系统驱动，工作稳定且噪音小。“关于噪音问题我们进行了很多的讨论。为了打造这台低分贝的发动机，我们的设计团队、燃烧性能及排放团队做了大量的工作。”
　　该发动机采用铝制气缸盖、每缸四气门。Katzenmeyer说：“这使得发动机具有良好的换气性能，并且喷油器可以采用中间布置，使缸内实现良好的燃油分布。”
　　“这种气缸盖设计使凸轮和气门紧密贴合，与康明斯其它系列柴油机相比具有更宽的转速范围，这或许才是最重要的。”
　　该发动机同时还采用了康明斯公司缩小版的公路用柴油机可变截面涡轮增压器。
　　Katzenmeyer说：“通过采用该增压器，我们可以实现对发动机增压的精确控制。它给了工程师最大的灵活性来进行燃烧匹配，以此来优化发动机在整个速度和工况范围内的燃油经济性和性能。”

　涡轮增压器还有助于驱动冷废气再循环（EGR）系统。康明斯提供EGR系统以及柴油机微粒捕集器（DPF）和选择性催化还原（SCR）系统作为排放解决方案，使发动机能够满足所有的公路排放标准。
　　新一代博世高压共轨燃油系统的最高喷射压力能达到200兆帕, 能进一步改善排放性能。Katzenmeyer说：“该系统的喷油器采用了高精度的压电驱动技术。因此在每个燃烧循环都可以实现7次精确的燃油喷射。”
　　“当我们在发动机整个转速和工况范围内进行燃烧优化，以进一步提高发动机功率、改善燃油经济性和排放性能，这在标定方面再次为我们的工程师提供了更大的灵活性。”
“除此之外，该燃油系统在噪声方面也有很多优点。首先喷油器自身就具有很好的噪声性能；另外该系统可以实现多次喷射和非常精确的控制，有助于我们非常好的控制燃烧噪声。燃烧噪声是影响发动机噪声的一个非常关键的因素，尤其是在怠速工况下。”
　　燃油系统的精确控制同时也改善了发动机的起动性能。这款发动机同时也采用了陶瓷电热塞来改善起动过程。Katzenmeyer说：“康明斯通常采用进气加热器来提高冷起动能力。通常这些系统也能很好的满足我们的要求，但是出于一些原因，我们将在这款发动机上使用电热塞。”
　　“首先陶瓷电热塞技术已经非常可靠，我们可以使用免维护的零件来延长发动机的寿命。其次该系统能耗低，减小了车辆电气系统的负载。最后，它的起动时间短。在-25°F条件下，经过大约两秒钟短暂的预热之后，两秒之内即可起动。与我们之前使用的系统相比起动性能得到显著改善。”
　　在至关重要的过滤系统方面，ISV5.0柴油机采用了康明斯滤清系统子公司提供的两级燃油滤清系统。该系统结合专有的纳米结构（见《柴油机进展(中文版)》2013年第二期P51，“采用纳米技术的燃油滤清器”），在不降低燃油流量的前提下，可以过滤99%的4微米以下的燃油杂质。康明斯滤清系统公司还为曲轴箱通风系统提供了一个高效的联合式过滤器。
　　排气后处理系统由康明斯排放处理系统公司负责组装。在尽量不影响燃油经济性和整车集成的前提下，ISV5.0柴油机采用了DPF和SCR系统来满足排放法规的要求。
　　负责康明斯客户工程和业务发展的迈克·泰勒说：“在整车集成方面，我们与原始设备制造商开展了广泛的合作活动。为了保证能将所提到的这些技术成功的集成到车辆上，我们与原始设备制造商携手对发动机和关键系统进行了评估。”
ISV5.0柴油机对该工厂进行了大幅改组。
　　泰勒说：“为了方便的安装在原来V8和V10汽油机的位置，我们设计了多个基准点。这些基准点在长度、高度和宽度的要求方面给了我们很多引导，使发动机能够保持在车架纵梁以及发动机舱内，并为所有的配件留出空间。我们认为市场规模的潜力是存在的，问题在于我们如何生产符合市场要求的产品。”
　　“很高兴我们有一款结构紧凑而又轻量化的发动机，相同的工况下，它可以提高20%到40%的燃油经济性。我们认为市场的潜在需求是存在的，并且我们有能力占据大部分的市场。”
　　ISV5.0柴油机计划于今年的第四季度（为日产生产皮卡发动机的开始日期尚未宣布）在印第安纳州哥伦布发动机厂进行生产。该发动机厂是康明斯最早的生产基地之一，可以追溯到20世纪20年代。为了生产新的发动机，对该发动机厂进行了大幅度改组。
　　康明斯副总裁、发动机业务总经理戴夫·克朗普顿说：“对我们而言，这将是柴油机技术的下一个努力方向。其主要目标是解决对行业和我们的消费者最具挑战性的关键问题。”
　　“从皮卡市场来看，该发动机处于重型和半吨车之间。选用该发动机会更加经济实惠，它有着梦幻般的牵引力，具有类似汽油机的性能，而燃油经济性比V8或者V10汽油机高20%到40%。”
　　“我认为有机会将一些重型车客户和部分半吨车市场的客户拉到皮卡市场。我们可以进军各个领域，并且我们的产品完全自主，我们也很乐意将产品卖给任何想购买的客户。”

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