斯堪尼亚的新发动机平台是其近十年来研发工作的成果。(斯堪尼亚)
斯堪尼亚动力解决方案(Scania Power Solutions)可针对 如挖掘机操作和发电等应用,量身定制发动机以满足客户的特殊要求。
斯堪尼亚动力解决方案推出了一个全新的发动机平台,旨在提供新型动力输出、更长的保养间隔、基础发动机运行寿命以及更低的二氧化碳排放。这些发动机可用于工业、重型机械和发电等应用场景,将于2024年起开始量产。
新平台的起点是在2021年底推出的、专为斯堪尼亚公路车辆设计的12.74L直列六缸柴油发动机。这款发动机据称可降低8%的油耗,热效率接近50%。其设计特点包括双顶置凸轮轴和单气缸盖铸件,取代了以往发动机的独立气缸盖。
而斯堪尼亚的动力解决方案部门还将推出两款新发动机。第一款是上述12.74L发动机的改进版,排量为13L;另一款是直列五缸发动机的改进版,排量为11L。13L的发动机提供368至450kW(493至603马力)的动力输出,而11L发动机可提供202至368kW(271至493马力)的动力输出。斯堪尼亚还表示与目前的发动机相比,改进的发动机扭矩最多提高了21%。
斯堪尼亚动力解决方案表示,与上一代产品相比,13L发动机的油耗最多可降低7%,此外,改版发动机的保养间隔最多可达25000小时。
Henrik Nilsson,斯堪尼亚动力解决方案产品管理总监。 ( 斯堪尼亚)
动力解决方案部产品管理总监Henrik Nilsson说:“斯堪尼亚动力解决方案是一个协同运作的业务部门,意味着我们从公路业务的同事那里获得产品,然后针对特定领域的需求调整发动机,如工业、发电或海事。近几年来,这一战略一直保持不变。当然,变化的是我们面向的应用领域及法规。”
油耗和发动机工作寿命是开发团队关注的重点。Nilsson表示,由于发动机采用了全新设计,因此团队能够关注真正重要的方面。他说:“我们竭尽所能实现油耗和寿命目标。最后我们决定改善冷却管在发动机缸体中的位置,以及发动机缸体和新气缸盖的刚度。油路也有修改,虽然不多,但是会对发动机的工作寿命产生可观的影响。”
为了降低油耗,斯堪尼亚采用了减少内部摩擦的传统方案,并通过改进冷却系统提高压缩比。此外,发动机校准也起到了一定作用。Nilsson说:“可以说,这是硬件开发和设计、发动机校准以及相关行业知识的大融合。”
平衡油耗和瞬态响应
公路版发动机的油耗降低了8%,而斯堪尼亚动力解决方案的发动机油耗则降低了7%,斯堪尼亚表示发动机的应用场景是油耗降低程度不同的原因之一。Nilsson表示,公路版发动机的热效率接近50%,而后者的发动机还要考虑其他因素。
他解释说:“我们的顾客在某些方面有其他要求,那就是挖掘机操作和发电时的瞬态响应,这需要我们在两者之间找到平衡。因此,改进发动机的指导方针不是提高其自身的整体效率,而是在卡车发动机的基础上,根据应用场景对发动机进行量身定制。通过这种方式,我们可以视操作情况将油耗减少约5%~7%。”
开发人员专注于优化 可变截面涡轮增压器的控制,以实现高效率,同时满足客户和应用程序对良好瞬态响应的需求。( 斯堪尼亚)
对出色瞬态响应的需求也让斯堪尼亚注意到涡轮增压器的控制问题。Nilsson说:“在工业应用方面,我们的顾客或应用场景对瞬态响应有很高的需求,因此我们在可变截面涡轮(VGT)的控制优化方面投入了大量精力,以确保获得尽可能高的发动机效率。我们不仅要测量效率,还要测量瞬态响应以及发动机在某个存在大量瞬态响应的运行周期中的表现,因此只认为我们提高了涡轮增压器的效率的看法可能不够完整。这与应用场景有关,包括在哪里安装发动机,以及在具体应用场景中如何控制VGT。”
同样,斯堪尼亚也对当前发动机平台的冷启动能力关注了一段时间,因为 这些发动机可能会在恶劣或温差大的环境中运行。Nilsson说:“现在我们已经取得了重大进展。”他也解释了发动机做出改进的两个原因。
“其一是电动供油泵。冷柴油的流速非常慢,这是一道难题,但我们可以推动燃油进入发动机;其二是通过传感器来判断发动机的转动状态,进而确定何时注入燃油。这提高了低转速时发动机的性能。我们能够在启动过程中更早地判断发动机的状态,这样就不用让发动机到达一定速度后再注入燃油。”
斯堪尼亚的工程师们将维修点集中在新发动机的一侧,使维修变得更容易。( 斯堪尼亚)
Nilsson说:“如果你看一下我们目前的发动机产品线就会发现,我们之前没有把所有发动机的维护点放在同一侧。而在新发动机上,我们尝试将维护点放在发动机的同一片区域,从而方便维护人员从一侧进行维护,而不是从发动机的各个位置。根据客户的要求,我们还提供各种筒式过滤器和旋装式过滤器配件。从这个角度来看,旋装式过滤器在某些应用场景中也更加容易维护。”
Nilsson说:“这些发动机符合欧盟、美国和中国等立法最严格的市场的排放法规。这意味着发动机符合欧盟第五阶段发电和工业应用标准和中国工程机械“国四”标准,也符合美国Tier 4 Final标准认证。这些发动机都将在非管制市场出售,在那里我们可以真正地专注于二氧化碳排放优化和燃油效率提升。”
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