11月5日,康明斯中国携手旗下东风康明斯、福田康明斯、安徽康明斯3家合资公司,在湖北武汉康明斯东亚研发中心发布全新一代2.5升和3.0升轻型发动机平台。此次全新轻型发动机平台的发布,也代表着康明斯在车用领域的全动力链已满足第四阶段商用车燃料消耗量限值。
如果从1983年康明斯推出4BT轻型发动机算起,迄今为止康明斯已在轻型发动机领域耕耘40余载,如同其重型发动机一样,康明斯轻型发动机亦在全球各地广受赞誉。2009年,康明斯中国、美国、英国技术团队联合开发的ISF轻型发动机上市,该系列新产品以其出色的动力性、燃油经济性、可靠性,在中国市场迅速获得市场认可,成为中国商用车轻型发动机的性能标杆,在中国公路物流群体中,更是形成了“天上飞机,地上康机”的美誉。
此次发布的康明斯新新一代轻型发动机平台,则是在继承康明斯ISF系列机型优异表现的基础上,再次进行性能提升,为蓝牌轻卡用户更好的提供更为低碳、高效的动力选择。
据悉,这一代号为Frodo的全新轻型发动机研发项目是于2021年起步的,基于康明斯扎根本土的FFA2.0(定制化应用)战略及深刻的市场洞察,链合国内三大商用车企业合作伙伴协同创新,依托合资公司坚实制造基础与康明斯百年柴油动力的独特技术传承,历经3年时间精心研发,从而形成了新新一代2.5升和3.0升轻型发动机平台。
康明斯新一代2.5升/3.0升发动机项目技术负责人杨晨介绍说,新新一代轻型发动机平台在动力性、可靠性、经济性方面拥有明显提升,研发团队对发动机的进排气道、涡轮增压器、活塞、机油泵、发动机附件等诸多部件来优化设计,不仅改善了发动机充气效率,亦使得新机型可实现更高效的燃烧,这些创新性、改进性设计使得康明斯新新一代轻型发动机平台的循环油耗发动机端节油8%,在CHTC工况下整车节油表现提升15%。此外,新新一代2.5升和3.0升轻型发动机在发动机悬置设计上,最大限度保证与既有产品相同,这为商用车企业快速将新品导入市场提供极大助力。
此外,新机型在可靠性验证方面亦有突破。据了解,康明斯新新一代轻型发动机平台经过2.5万小时的台架测试和超过300万公里的整车道路测试,以及多轮严格的高温、高海拔、低温等极限工况测试。康明斯中国轻型发动机平台总工程师陈生齐表示,考虑到中国幅员辽阔,不同地域道路、天气特征情况复杂多变,除依照康明斯产品研究开发流程进行常规耐久性试验外,在康明斯新新一代轻型发动机平台的开发过程中,研发团队还选取国内多种典型道路工况进行额外验证工作。他举例称,例如研发团队选取了云南省典型的长上坡路段,在长达60余公里的上坡区间进行反复验证。得益于康明斯智慧大脑(CBM2.0)技术的应用,通过利用既有大数据积累,通过对现有产品和新机型的秒级数据来进行分析验证,康明斯新新一代轻型发动机平台将会有更好的区域适应性和产品表现。
266~274公斤的整机自重,较同类机型在低转速扭矩输出性能提升11~18%,1200~2900转/分宽广的峰值扭矩输出转速区间。要想达成这些目标,康明斯研发团队在发动机零部件上的优化设计功不可没。
虽然内燃机已有100余年历史,但康明斯中国发动机事业部总工程师锁国涛认为,围绕零部件优化设计的创新工作仍将延续下去。工程开发使用的分析工具计算能力愈发强大,为康明斯新新一代轻型发动机平台的开发提供了很大帮助。锁国涛介绍说,目前的分析工具可实现自适应拓扑优化,在工程开发中,只需设定好零件的强度边界,工程开发分析工具即可自动对零件的非承载区造型来优化,一方面有助于充分实现轻量化设计;另一方面也将在成本上拥有更好表现。在缸体、缸盖等质量较大的零部件上,这一工程开发分析工具起到很大作用。
康明斯中国区零部件事业部总经理柴永全进一步解释说,此次为全新2.5升和3.0升平台量身定制了全新的HE150 WG增压器。这款增压器在设计上充分应用仿真分析软件,优化了涡轮增压器轴承系统,在减少摩擦的同时,有效提升涡轮增压器工作效率,并大幅度提升其瞬态响应能力;通过对涡轮叶片及涡壳流道优化设计,以及对压壳进口消音罩整流及回流控制技术来优化,使得新款增压器拥有更长的寿命、更低的噪声。
持续创新还体现在后处理系统方面。全新2.5升和3.0升轻型发动机采用新一代单筒式后处理器,它设计精简,尺寸小巧,便于整车布置,可适应更多车型;加之重量更轻,有助于整车降重;通过优化封装结构设计,大大降低排气背压,有助于提升车辆燃油经济性。
康明斯副总裁、中国区发动机事业部总经理汪开军分析说,结合康明斯此前进行的市场调查与研究与预测,到2030年左右,蓝牌轻卡车型仍将有半数以内燃动力车型为主,康明斯新新一代轻型发动机平台的目标市场正是蓝牌轻卡车型。东风康明斯、福田康明斯、安徽康明斯的相关负责人认为,全新轻型发动机平台将会使康明斯在华合资企业的产品谱系更完善,更将助力相关商用车企业的蓝牌轻卡车型取得更好的市场表现,上述3家康明斯合资企业均将在明年上半年实现全新轻型发动机平台的批量生产。
本次轻型发动机平台的发布会上提及,这两款轻型发动机在设计上已为混合动力系统的应用进行了相应准备工作。锁国涛表示,不仅是此次发布的2.5升和3.0升新机型,在此前发布的几款共享发动机平台上也同样为适应混动技术有所准备。
这一准备工作包含两方面内容,一是在硬件方面,在产品研究开发过程中实现对发动机运动件、摩擦件的设计保护,使其能更好地适应混动系统的应用需求,保证发动机在混动系统中的高可靠性、燃油经济性及排放性能;另一方面则是对软件方面的投入,康明斯正在同步开发不同混动构型的控制管理系统。康明斯东亚研发中心总经理石磊介绍说,康明斯在软件控制管理系统领域拥有自主知识产权,上个月康明斯对发动机零部件业务、软件与电子业务合并,此举将推动发动机软硬件系统的有机整合,有助于更快地将关键零部件和软件电子控制管理系统应用到发动机开发之中,通过对动力系统、传动系统、尾气后处理系统的集成控制,也将助力康明斯在未来混合动力系统的开发中占得先机。