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康明斯技术研发

责任编辑:康明斯配件  发布时间:2019-07-17
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康明斯公司的创始人克莱西·莱尔·康明斯先生是一位自学成才的汽车技师和机械发明家,也是最早预见到柴油机所蕴含的巨大商业潜力的美国企业家之一。他对新产品和新技术一直抱有浓厚的兴趣和热情,而这也塑造了康明斯公司长期以来注重技术研发的经营战略和企业文化。

康明斯大规模的研发建设可以追溯到二十世纪三十年代,当时康明斯在卡车柴油机技术上的多项突破,奠定了康明斯在柴油机领域的核心竞争力。
1968年,康明斯领先所有柴油机厂商,投资两千三百万美元在公司总部所在地——美国印第安纳州哥伦布市正式组建了自己的首家大型技术研发中心,为公司迎接从七十年代初开始日益严格的环保排放法规的挑战打下了坚实基础,也确立了康明斯在柴油机技术研发领域的领导地位。

康明斯在发动机领域的技术优势是公司全球核心竞争力的关键部分。长期以来,康明斯的动力产品以高质量和技术领先著称于世,公司致力于与客户和合作伙伴共同开发高性能、低排放的发动机产品,目的在于不断提升公路和非公路车辆、机械设备以及固定式动力系统的整体性能,满足排放要求,同时不断降低运营成本。

作为全球发动机技术的领先企业,康明斯一个重要的理念就是不断加强国际合作,打造跨国经营能力,先后在美国、墨西哥、英国、法国、印度、日本、巴西和中国建立了19家研发机构,组建了强大的全球研发网络,共拥有300多个测试实验室。

全球范围康明斯有4000多名研发工程师和技术人员,其中40%以上在美国以外,尤以中国和印度的研发队伍增速最快。

除传统的产品开发手段外,康明斯还领先业界拥有强大的计算机建模分析手段,能够在正式设计前对发动机缸内燃烧模型进行模拟分析,而且所有数据均通过计算机网络实现全球实时共享,同时在研发流程中导入六西格玛质量管控工具,从而大幅度提升研发效率,缩短开发周期,降低了开发成本。

康明斯技术研发的另外一个显著特色是在研发流程中尽可能早地让主机厂和合资伙伴参与进来,这一长期坚持的“开放型”研发思路能够促进康明斯与合作伙伴之间的信息沟通和技术交流,从而确保发动机与最终设备的最佳匹配,优化整机的性能与可靠性,同时降低总的开发和使用成本。

历经数十年的发展,康明斯已成为拥有强大技术实力和研发资源的跨国企业,能够选择最适合的技术解决方案,为各种市场应用开发出相关产品。

 

康明斯全球技术研发的核心战略

 “康明斯全球技术研发始终围绕着两个主题:一是大力推陈出新,开发新技术新产品;二是不断提高研发效率,降低研发周期和成本。” ---- 康明斯副总裁/首席技术官华强博士(Dr. John Wall)2006年8月8日在康明斯东亚研发中心开业仪式中的致辞

康明斯技术工程师深入了解产品的应用环境,详尽理解客户的需求,发现、分析、研发出能够满足用户实际要求的技术和产品,切实做到贴近市场、贴近合作伙伴、贴近最终用户。 康明斯还通过建立高效、全球统一的研发流程,使各地工程技术部门之间能够共享技术平台,充分发挥业务互补的优势,有效降低了研发成本;康明斯技术专家运用先进的计算机辅助分析工具来设计开发新的产品,从而实现“提高研发效率,降低研发周期和开发成本”的战略目标。

2008年,康明斯研发投入为4.22亿美元,占销售额的2.9%。

 

康明斯技术研发的三大业务领域

* 发动机领域

作为一家拥有发动机全部关键子系统的全球企业,康明斯发动机领域研发的主攻方向是通过提升系统集成能力,满足日益严格的发动机尾气排放标准和客户对发动机整体性能与可靠性的要求,研发重点在发动机的五大关键字系统,即缸内燃烧优化系统、燃油喷射系统(康明斯燃油系统)、进气处理系统(康明斯涡轮增压技术系统)、电子控制系统、滤清和排放后处理系统(康明斯滤清系统和康明斯排放处理系统)。

在车用发动机领域,康明斯的独到优势在于能够同时满足欧美两大排放体系,依靠强大的技术实力和研发资源,根据不同的排放标准,选择最合适的技术解决方案。

2002年,康明斯领先所有竞争对手,采用冷却式废气再循环技术(CEGR),率先达到美国联邦环保署当年10月实施的EPA 2004重型卡车排放标准。

2003年12月,康明斯宣布推出面向美国联邦环保署2007年重型卡车排放标准(EPA 2007)的发动机解决方案,采用冷却式废气再循环(CEGR)和颗粒物滤清器(DPF)相结合的技术路线。

2005年4月,康明斯在英国伯明翰商用汽车展上推出了采用选择性催化还原技术(SCR)的欧IV发动机系列产品。康明斯在这个平台上只需要做简单的升级就能满足欧洲V号排放标准。

2007年1月,康明斯发布新款6.7升‘顶级’皮卡车涡轮增压柴油机,领先所有竞争对手,率先满足全球最为严格的美国联邦环保署 EPA 2010年氮氧化物和颗粒物排放法规(相当于欧VI以上),堪称全球排放最低的重型皮卡发动机之一。

针对即将于2010年1月实施的美国EPA2010车用柴油机排放标准,康明斯横跨欧美两大排放体系的独到技术优势再一次发挥了巨大的互补优势:

      ●  康明斯中马力车用发动机(6.7、8.3和8.9升)将在EPA 2007年发动机平台基础上,通过加装SCR(选择性催化还原)后处理系统来满足美国EPA 2010年排放要求,康明斯在欧洲市场欧IV发动机所积累的SCR应用经验起到了关键的作用

             ●  康明斯重型发动机系列(11.9升、15升和16升)将采用与瑞典斯堪尼亚公司联合开发的超高压共轨燃油系统(XPI HPCR)、新一代冷却式废气再循环(CEGR)、可变截面涡轮增压器(VGT)、颗粒物滤清器(DPF),加装SCR(选择性催化还原)后处理系统,配合先进的电控系统来满足美国EPA 2010排放标准,而且燃油经济性较上一代产品最高可提升5%,这在油价节节攀升的北美市场具有至关重要的战略意义


在非公路用机动设备排放领域,康明斯是第一家采用缸内燃烧优化技术,无需使用废气再循环或后处理系统就能满足非公路第三阶段排放标准(Tier 3)的柴油机制造商。
2007年11月,康明斯宣布面向即将于2011年实施的欧美非公路用机动设备第四阶段过渡性排放标准(Tier 4 Interim/ Stage IIIB)的综合技术战略,将采用康明斯颗粒物滤清器(DPF)与冷却式废气再循环(CEGR)相结合的排放解决方案。

 

生物柴油——
康明斯一直在生物柴油的应用领域居于领先地位。日前举行的美国“全国生物柴油委员会”年度大会上康明斯公司荣膺2008年度“创新奖”。美国全国生物柴油委员会是全美生物柴油领域规模最大的行业协会,会员企业涵盖美国生物柴油“上下游”全部产业链。

美国“全国生物柴油委员会”在颁奖致辞中对康明斯长期以来在柴油机生物柴油适应性领域卓有成效的研发工作给予了高度评价——康明斯近年来的研发突破不仅使得自身成为能够在全系列4.5~15升公路和非公路柴油机上支持B20生物柴油的首批发动机公司之一,而且也为北美汽车和发动机企业树立了良好的典范,为进一步降低美国对进口石油的依赖,提升国家能源安全做出了积极的贡献。
 康明斯公司2009年初宣布,旗下所有符合EPA 2002和EPA 2007排放法规的4.5-15升公路用电控发动机、符合欧美非公路用第三阶段(Tier 3/Stage IIIA)排放法规的3.3-15升工程机械发动机、以及2008年1月起生产的19-78升大马力电控发动机都可以使用B20混合比例生物柴油。
B20规格的生物柴油由80%的柴油加20%的生物油混合而成。此前康明斯发动机允许使用生物柴油的混合比例为B5规格,即95%的柴油+5%的生物油。

混合动力——
康明斯早在上世纪90年代中期就开始进行混合动力技术的研究,历经十多年的研制开发,康明斯已经成为全球领先的混合动力柴油机制造商,配套设备涵盖公交客车、中重型卡车、轻型送货车、皮卡车和船舶等领域。2008年北京奥运会期间,北京公交奥运T1专线上共有25台混合动力客车,其中15台都配备了康明斯ISB型四缸欧四全电控柴油机。

* 发电系统领域   

康明斯工程研发的侧重点在于提升产品的性价比。康明斯的电子系统旨在通过采用先进的数码电子技术实现多台发电机组的高度集成和统一控制。借助于康明斯一流的发动机设计和先进的尾气后处理技术,康明斯发电设备能够满足全球最为严格的排放标准。康明斯正在与美国能源部合作进行固态氧化燃料电池发电系统的开发,这项新技术可用于车载辅助电源以及小型固定式发电设备。

* 零部件领域

康明斯在零部件领域的技术研发实力表现在我们能够将滤清器、涡轮增压器、燃油系统以及后处理系统有机地结合在一起,从而以更高的研发效率来满足客户和市场对发动机性能与排放达标能力的需求。康明斯在这些关键子系统领域的技术优势不仅为康明斯自己的发动机服务,而且在市场上具有商业竞争力,能够吸引其它的柴油机制造商购买和配套。

在滤清系统领域,康明斯正在开发能够将多种滤清功能集于一体的模块式滤清系统,使之成为发动机独立的子系统。康明斯的研发方向还包括为新一代低排放发动机开发全新的滤清介质和技术,包括尾气后处理、密闭式曲轴箱通风系统以及颗粒排放离心分离器。康明斯滤清系统80%以上的产品为康明斯以外的其它发动机厂商配套。

在排放后处理系统领域,康明斯为欧美两大市场进行供货,康明斯的SCR系统在欧洲市场的占有率名列第一,而DPF颗粒物滤清器则在北美市场的保有量名列前茅。

康明斯涡轮增压技术系统开发生产的可变截面涡轮增压器(VGT)是满足新一代排放标准的关键发动机部件之一,在北美市场的占有率长期保持一路领先。 康明斯燃油系统与瑞典斯堪尼亚公司的战略合作取得了显著成效,已经正式向市场上推出新一代超高压共轨系统(XPI HPCR)

华人工程师功不可没

多元化是康明斯核心价值观的重要组成部分。康明斯全球4000多名研发人员,来自世界各地,不仅为康明斯带来了丰富的智力和人才资源,而且也成为康明斯在世界各地发展合作关系的纽带及与客户沟通的桥梁。

在康明斯美国总部技术中心,华人工程师占10%以上。

早在1968年建立康明斯第一个柴油机研发中心时,华人研发专家就与康明斯结下了不解之缘 ——当时技术中心关键的领军人物之一是著名华裔燃烧工程学专家林蔚梓博士。

林博士1917年生于中国,是清华大学机械工程系1939届毕业生,1943年获英国文化教育处与中国国民政府教育部联合奖学金,赴英国伦敦大学国王学院深造,获得工程硕士和博士学位。

林蔚梓博士曾任职于多家研究机构,1965至1968年期间担任康明斯公司技术顾问。1968年,林博士正式加入康明斯,任研发工程高级技术顾问。1973年,他被任命为康明斯主管研发工作的副总裁。1982年退休后林博士仍然担任公司兼职顾问,直到1990年。

林蔚梓博士曾发表过30多篇技术论文,并为美洲、欧洲、中东和亚洲多家技术研究机构做过重要讲座。林博士在柴油发动机领域的卓越表现受到中国同行们的推崇,在业界享有很高的声望。在中国,他的很多工程技术同事和大学同学都曾在政府部门及学术领域担任要职,这种独特的联系加强了双方在商业联系中的理解和信任。

康明斯副总裁/首席技术官华强博士在2006年8月8日举行的东亚研发中心启动仪式上感慨良多:“多年来,我一直把林博士看作是我的良师益友。即便现在,我们也经常保持联系,共同探讨有关的技术问题。我相信林博士本人也一定非常渴望亲临开业现场,与我们共同见证他从中国带到美国的柴油机研发理念,重又飘洋过海,回到他的故乡!”

作为国际内燃机技术的领军人物,林博士不但对柴油机的未来发展有着远见卓识和独到见解,而且对康明斯在华业务发展做出了独特贡献。1988年及随后的1992年,中国汽车工程师学会和中国第一机械工业部邀请林博士来中国进行长达六周的巡回讲座,所到之处几乎涵盖了中国主要汽车基地:一汽、二汽、重庆重汽、上海柴油机厂、陕西汽车研究中心等等。在林博士的提议下,康明斯主管设计与技术的副总裁菲尔·琼斯先生也参加了此次巡讲,琼斯先生是康明斯K、L10、B及C系列发动机的主要设计者之一。这些活动使康明斯柴油机技术赢得了中国汽车工业主体力量的尊重与信任。

东亚发动机研发中心

康明斯与东风汽车公司合资成立的东亚研发中心于2006年8月正式启用,位于武汉,是康明斯在全球建立的第17家技术中心,也是康明斯与东风战略合作二十周年的又一硕果,标志着双方的合作从产品引进和生产制造层次升级到了技术合作的崭新阶段。 康明斯东亚研发中心是国内第一家外资柴油机研发机构,到目前为止累计投资愈三千多万美元,中心的三期工程即将在2009年年底前完成。待四期工程建设结束时,东亚研发中心将成为仅次于美国总部技术中心的康明斯全球第二大研发机构。

研发中心建筑面积11000多平方米,现配备九个发动机测试台架以及包括先导中心、控制实验室、应用力学和材料学试验室在内的大量先进测试和开发平台,拥有100多名研发工程师。

本着立足中国、面向国际的研发方针,东亚研发中心充分利用中国市场的巨大容量,开发不仅能够满足国内市场需求,而且具有一流国际竞争力的新一代发动机、关键零部件以及电力系统产品平台,服务康明斯全部在华企业和重点客户。研发中心为东风康明斯、重庆康明斯、西安康明斯和福田康明斯四个发动机合资厂,涡轮增压系统、滤清系统、排放后处理系统和燃油系统四个康明斯零部件制造厂以及电力事业部提供包括产品性能、排放、瞬态响应等在内的全面测试,根据车辆、工程机械和机组设备的具体需求,有针对性地进行发动机及其关键部件的性能开发、标定与配套测试。

东亚研发中心的人才梯队建设采取三管齐下的方式:引进国外关键技术和管理专家;吸引中国研发专才加盟;积极开展校园招聘,从清华大学、武汉理工大学等中国顶尖工科院校招收应届毕业生,力求在最短的时间内构建起强大的研发队伍。

研发中心是知识和人才密集型机构,由具有丰富产品开发经验的技术专家组成。康明斯正在中国大规模招聘技术专才,分批送往欧美进行密集培训,到目前为止,已经有多批技术骨干学成归来,投入到多个研发项目当中,他们的理论素养和实践能力受到外方专家的一致好评。 历经三年多的建设,研发中心已经形成了面向公路用柴油机(商用车辆)和非公路用柴油机(工程机械、矿山、船舶、发电设备、铁路发动机和发电机组)两大主要应用,涵盖滤清系统、燃油系统和排放后处理系统等关键零部件的研发能力,研发方向除传统柴油动力外,还包括混合动力、天然气、液化石油气以及方兴未艾的生物柴油等代用燃料发动机。

研发中心还将充分利用康明斯遍布全球的研发网络,共享先进的研发资源和产品系列平台,进行跳跃式发展,与欧美市场同步进行发动机产品和技术的研制开发;同时,它也是一个开放的研发平台,如同康明斯其它技术中心一样,它不但为康明斯做各种研发工作,还将为其它发动机企业和中国相关政府职能提供相应的实验支持,为排放法规的制定和实施提供技术咨询。

东亚研发中心的落成再次印证了康明斯植根中国的长期承诺,展示了康明斯不遗余力打造全球研发网络的决心,体现了康明斯对合作伙伴一如继往的支持。同时,还将进一步提升康明斯和在华合作伙伴通过本地研发为客户“量身定做”的能力。它也将成为一盏指路明灯,引领康明斯全球工程研发体系开发出适合中国市场需求的产品平台和技术。不仅如此,它还将使康明斯有能力立足中国,发挥中国的人才和市场容量优势,面向国际大市场进行产品研发。

      康明斯与东风汽车公司共同开发新一代13升全电控重型柴油机

2005年10月,康明斯与东风宣布,由双方的合资企业——东风康明斯公司出资,共同开发新一代13升全电控重型柴油机,目标面向中国重型卡车的高端市场,同时着眼于满足国际市场的需求。
这款新型重卡发动机的开发方式全面革新了以往中外合资企业传统的技术和产品引进模式,由康明斯与东风公司的对等合资企业-东风康明斯发动机有限公司出资,通过双方合作组建的东亚研发中心进行研发,同时得到康明斯全球研发网络的鼎力支持。东风康明斯发动机有限公司将拥有这一新型发动机平台的全部自主知识产权。 13升全电控重型柴油机预期将于2009年投产,功率范围覆盖400~545马力,产品用于全车总重40吨以上的重型卡车和大型巴士。这是康明斯与东风汽车公司长期战略伙伴关系的又一例证,将进一步拓宽双方在中国市场的产品系列,同时面向更为广阔的海外市场,为合作双方在迅猛增长的重卡市场共同缔造新的成功打下了坚实的基础。

 

康明斯新一代2.8/3.8升轻型柴油机是轻型商用车市场独具特色的拳头产品
康明斯新一代3.8和2.8升ISF系列高压直喷式轻型柴油发动机,是康明斯投入巨资由康明斯美国总部研发中心、欧洲研发中心和位于武汉的东亚研发中心联合打造的领先产品。直列四缸,功率覆盖109-170马力,凝聚了康明斯九十年来的研发经验,体现了康明斯独有的从进气处理、燃烧优化、滤清以及后处理系统的集成能力,能够满足欧III、欧IV及以上排放标准,是康明斯进军轻型商用车市场的拳头产品。        ISF系列发动机是一款面向21世纪的高配置、经济型柴油机,具有高起点、高性能和低排放等特点。采用先进的博世高压共轨燃油系统,能够在各种转速下提供稳定的燃油喷射压力,通过ECU精确控制喷油量和喷油正时,发动机排放及油耗显著降低;模块化的结构提高发动机的可靠性,便于安装和维修,维护和使用成本低。2009年在北京福田康明斯合资工厂投产,适用于轻卡、轻客、皮卡、MPV多功能车、SUV等轻型车辆以及小型工程机械和小型发电机组等非公路设备。

 

无锡康明斯涡轮增压技术系统技术中心

为了更好地为中国客户量身定做适合当地需求的涡轮增压器产品,康明斯涡轮增压技术系统在实现在华本地生产的同时,也不断加大本地研发的力度。位于无锡新区的无锡康明斯涡轮增压技术有限公司技术中心作为技术核心部门已快速发展成为具有完全工程技术能力的康明斯涡轮增压技术中心。现有的技术中心已涵盖了产品工程、应用工程、服务、设计与制图、应用力学工程和实验室,具备为中国市场提供相应技术服务的能力,包括新品开发项目管理以及制造满足欧IV、欧V,甚至更高排放标准的涡轮增压产品。根据规划,技术中心的工程能力还将扩展到包括空气处理和控制技术、电子、系统集成工程等领域。

无锡康明斯涡轮增压技术有限公司技术中心是康明斯涡轮增压技术系统全球工程资源的重要组成部分。技术中心使用康明斯全球先进工作流程和研发模式,如技术优化、六西格玛,工程标准作业及其他工具,以确保该技术中心能够满足全球严格的质量、产品设计和认证标准。

 

康明斯发动机产品和技术研发大事记

1919

康明斯发动机公司正式成立,开始生产维德型(HVID)柴油机

1931

首次涉足卡车柴油机市场

1935

开发出北美第一台柴油轿车

1937

推出北美第一台进入商业化生产的增压柴油机

1952

推出PT®(压力-时间)型燃油系统

1952

推出首台涡轮增压柴油机

1968

首家研发中心建成投入使用,在当时全球同类研发机构中居于领先地位

1983

推出全新B和C系列中马力柴油机,标志着康明斯从传统的重型柴油机制造商向中马力市场挺进

1986

收购奥南公司,进入发电机组领域

1990

推出Celect™ 电控燃油系统

1992

康明斯天然气发动机率先通过美国加州空气资源委员会低排放认证

1996

康明斯RoadRelay™成为北美最受欢迎的车载信息系统

1998

推出INTERACT™ 车用发动机智能电控管理系统

1997

推出Signature 600型重型车用柴油机,排量15立升,采用全电控和双顶置凸轮轴等多项革命性设计,被业内誉为“一款真正面向21世纪的发动机平台”

1999

推出四缸B3.3型小型柴油机和QSK60型2700马力柴油机,产品线继续向两端延伸

2002

通过采用冷却式废气再循环技术,康明斯超越所有北美竞争对手,率先达到美国联邦环保署EPA 2004重型卡车排放标准

2003

康明斯在重型卡车和小型工程机械发动机研发领域的上佳表现得到业内的广泛认可,荣膺“年度风云企业”称号(由美国权威的行业媒体——《柴油机进展》杂志评选

2004

领先业界,推出QSM型全电控柴油机,成为第一个满足欧美非公路机动设备第三阶段排放标准(Tier 3)的发动机系列

2005

康明斯宣布推出面向即将于2008年开始实施的欧美非公路机动设备第四阶段排放标准(Tier 4)的发动机平台

2005

康明斯与东风汽车公司合作设立的东亚研发中心在武汉经济技术开发区正式奠基,这也是康明斯全球第十七家研发中心

2005

与瑞典斯堪尼亚公司合资生产新一代超高压燃油系统

2005

康明斯与东风公司正式启动合作开发新一代13升重型卡车发动机

2006

推出符合美国联邦环保署2007年车用排放标准的全系列中重型柴油机

2006

康明斯与东风汽车公司合作设立的东亚研发中心在武汉正式落成启用

2007

康明斯公司在2007年取得的多项重大技术进步使得康明斯在众多行业企业中脱颖而出,荣膺美国《柴油机进展》杂志2007年“年度风云企业”大奖

2008

康明斯为克莱斯勒道奇公羊重型皮卡车研制开发的6.7升直列六缸全电控涡轮增压柴油机喜获美国《汽车新闻》杂志2008年度“产品创新奖”

2008

装备两台康明斯-水星QSC型8.3升540马力全电控船用发动机、燃用B100生物柴油(100%的生物柴油)的“环球竞赛号(Earthrace)”高速环保机动船创下环球航行当时最新纪录

2008

康明斯与北汽福田合资组建的福田康明斯发动机公司将于2009年正式投产康明斯全新2.8和3.8升轻型柴油机。与此同时,康明斯新一代4.2升V6和5.6升V8系列轻型柴油机也将于2010年以前在北美上市。这两项关键举措标志着康明斯从传统的中重型柴油机制造商正式迈向方兴未艾的轻型柴油车市场

2009

康明斯11.9-16升重型发动机系列将采用与瑞典斯堪尼亚公司联合开发的超高压共轨燃油系统(XPI HPCR)、新一代冷却式废气再循环(CEGR)、可变截面涡轮增压器(VGT)、颗粒物滤清器(DPF),加装SCR(选择性催化还原)后处理系统,配合先进的电控系统来满足美国EPA 2010排放标准

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