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来源:金融业务 | 发布时间:2023-10-13 21:23:33 | 点击率: 16次
随着时代发展,中国重型商用车发动机的排量、功率、扭矩都在持续攀升,9升300马力、10升400马力、11升460马力,目前已达到13升、600马力、2600牛米水平。当整个商用车行业都在讨论:13升发动机是否遇到天花板、15升是否有市场需求、是否要全线马力?等等问题时,最大680马力、3200牛米的康明斯15L国六柴油机在中国率先首发。这款大排量机型有何独特技术优势,15L动力未来的应用场景有哪些,商车邦将进行逐一解读。
对于一款整车而言,应该要依据车辆实际运输场景来标定发动机的功率、扭矩、变速箱最高档的速比、后桥速比等,在满足动力性各项需求的同时,以保持最佳的经济性。根据重卡行业整车匹配工作经验总结:“扭矩为王,扭矩的重要性要大于功率。”发动机最大扭矩点在加速、爬坡当中经常用到。而发动机上限功率点使用场景:车速达到130km/h、发动机1900r/min,此时车辆处于极其危险的超速状态,车辆的振动会飞速增加,长时间以上限功率行驶会大幅度缩短发动机的寿命。同排量的发动机,能够最终靠标定来输出不同的功率和扭矩,但是功率大小与发动机常规使用的寿命之间的关系却鲜为人知。
举一个最极端的例子:F1方程式赛车的发动机排量只有1.6升左右,通过涡轮增压、提高转速等技术压榨出1000马力的功率,这是典型的小马拉大车,但是这台发动机在超高负荷下的常规使用的寿命不超过20小时,通常比赛两场就要报废。反之,大马拉小车则会延长发动机寿命。
15升发动机会不会成为未来的主流,先来统计分析一下15升发动机的应用场景。目前在欧洲的奔驰、曼恩、斯堪尼亚、沃尔沃都有15升或16升的发动机,主要使用在在三个使用场景:第一,高效物流运输,B10寿命超过200万公里以上;第二,大件运输;第三,特种车辆。具体发动机的型号和参数如下:
何为高时效性,简易解释:相同的运输里程油耗最低,运输时间最短。目前很多冷链运输、快递运输的使用场景:全程高速,人停车不停,车辆行驶速度为89km/h(限速要求),每天行驶里程可超过1200公里,年行驶里程达到30万公里,油耗比同类车型略低。例如从乌鲁木齐到广州4200公里,65小时达到;哈尔滨到昆明,3800公里,72小时达到(有山路高速,限速80km/h)。高时效性物流车辆使用大排量大扭矩发动机的优势如下:
1、节油。根据美国超级卡车节油路线:大马力大扭矩+直接挡+小速比车桥,转速每降低100转可节油1%。根据转速与速度计算公式,当重卡以80km/h速度巡航时,后桥速比为3.7,则转速为1509r/min;若后桥速比为2.7则转速为1101r/min,因此后者能比前者省油近4%。若使用15升发动机,则可以匹配2.2速比的后桥,则1000r/min最大扭矩点时就能达到89km/h。根据康明斯15升发布会上的技术介绍,其油耗可降低5%-10%,发动机热效率48%,这是目前成本和回报的最佳结合点。
2、加速性能提升。加速性能分为起动加速、40 -80km/h加速、70 -90km/h加速三种情况。起动加速对于客户而言并不重要,通常司机都会慢慢加速以减少油耗与发动机损伤;40 -80km/h加速的工况是指车辆从高速公路匝道进入到主道后的加速,由于中国的高速公路匝道进入主道的加速段只有不到200米,很多事故就是前者加速不上来就并入主道,而后车没有及时减速避让导致严重的追尾事故。小排量发动机无法从40km/h加速到80km/h再并入主道,大排量发动机的优势很明显,因此客户非常看重40 -80km/h加速性能;70 -90km/h加速是指超车加速,根据高速公路行车要求,重型卡车必须在外侧车道行驶,如果前方遇见一个60-70km/h速度行驶的重卡,则极度影响了后车的行驶速度,很多重卡司机必须把握机会进入内侧车道进行超车,此时就需要70 -90km/h加速能力,一脚油门提速超过去,又不会长时间占用内侧车道。
3、爬坡效率提升,提升平均速度。在平直道路上,11升发动机重卡也能跑到85km/h,但是一旦遇到上坡则要减速换挡,其平均行驶速度会一下子就下降。由于15升发动机储备功率已达到了100%(平路行驶只需要发挥300马力左右),司机爬坡前首先会加速冲坡,适当降低档位进行持续爬坡,车辆换挡次数降低40%,在山区行驶的平均速度可达到70km/h,提升了道路的通行率。很多山区高速堵车主要是因为重卡爬坡速度只有50km/h。目前在西南地区13升的发动机慢慢的变成了了主流,相信康明斯15升发动机上市之后,首先会在西南地区进行大量应用。
4、缸内制动功率提升,在某些使用场景可取消液力缓速器。以康明斯15发动机为例,在1500转/分时可达到450制动马力,司机结合实际路况降低档位提高发动机转速,在1900-2000转/分时可达到612制动马力。这个制动功率已经与某些液力缓速器相当,可在非陡峭山路的路况下可以取消液力缓速器,降低整车成本2-3万元。假设15升的发动机比13升的发动机贵3-4万元,但是利用缸内制动取消液力缓速器,最终总成本只增加了1-2万元,客户能接受。另外在卖二手车时,15升发动机比小排量发动机会贵2-3万元,最终从TCO角度来计算,15升的发动机更具备竞争优势。
目前国内只有陕汽、重汽、红岩等企业设计生产小吨位(100-150吨级,480-560马力)的大件车,而200吨级以上的大件车依然被欧洲品牌所垄断,其最大的问题是中国长期缺乏大排量发动机,以及液力变矩器等。目前自主品牌的小吨位大件车通常是大马力牵引车的加强版,13升发动机550马力,16挡手动变速箱,13吨双减驱动桥(工程车后桥),没有液力变矩器或液力耦合器,辅助散热系统,大功率液力缓速器等先进配置,就技术上的含金量而言还不能称为真正意义上的大件车。平路上运输没什么问题,但是在重载爬坡、重载半坡起步等,对发动机、离合器、变速箱的损伤极大,经常会造成离合器烧蚀现象,因此恶劣工况必然造成车辆的可靠性大幅度降低。欧洲大件车都匹配了大排量发动机,例如:250吨级的MAN TGX使用640马力、3000Nm的发动机;250吨级的奔驰新款Arocs使用630马力、3000Nm的发动机;350吨级的沃尔沃FH16使用750马力、3550Nm的发动机。大排量发动机能提高重载运输效率,目前在高速上运输200吨级的货物需要道路临时封闭,重载运输速度能达到40-50km/h,对高速公路封路时间会缩短。
随着国内重点项目的持续推进,对大件车的需求依然很旺盛,因此中国大件车必然会迎来新一轮的技术升级,康明斯15升发动机的上市,未来将可以弥补国产大件车的发动机技术短板。
特种车辆的发动机不仅要为底盘提供动力,并且要使用全功率取力器给上装提供动力,因此对发动机的功率和扭矩要求大幅度的提高。例如:机场消防车,其使用场景是高速重载,要求加速快、越野性(机场草坪高速行驶)、能驱动大功率水泵。目前,国内很多特种车辆大部分采用进口底盘,其价格高达200万元以上。中国自主品牌重卡必须要突破这些领域,急需康明斯15升这样的大排量发动机。
根据分析可判断,在高效物流、大件车、特种车辆这三个领域,对15升大排量发动机都会有一定市场需求。康明斯15升发动机在国内首先上市,具有很强的示范和带动意义,预计国内重卡接下来将掀起新一轮动力升级。
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