国内高端轻卡发动机的发展

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浅谈国内高端轻卡发动机的发展

1958年3月10日，跃进轻卡NJ130问世，标志着我国轻卡产业的诞生。该产品为仿制前苏联嘎斯51型设计而成，具有2.5吨载货量。经历50余年发展后,国内轻卡主要生产厂家: 北汽福田汽车、江铃汽车、庆铃汽车、东风汽车、金杯车辆、江淮汽车、南汽跃进、凯马汽车、唐骏汽车、南骏汽车等十家,市场份额已高达轻卡业的近95%。高端市场发动机技术始终引领着整个行业的技术发展方向，代表国内轻卡发动机最先进的技术水准，本文主要就国内高端市场的发动机发展历程及典型机型作一回顾和介绍。轻卡的发展在近来的20年，大致可以分为两个阶段:
第一阶段，五十铃第四代N系列的引进。 1985年前后，与五十铃合资的北京轻型汽车有限公司，重庆庆铃汽车有限公司相继成立，随后五十铃又把N系列轻卡技术转让给江淮汽车。1993年4月，江铃五十铃汽车有限公司又宣布成立，五十铃第四代产品也引入中国。五十铃轻卡对国内轻卡的发展造成了绝对的冲击和影响力,全新概念的外形和内饰，操控感受，尤其是结实耐用，经济省油的特点深得国内消费者信赖。4JB1发动机当时进入国内时的图片见图表1，这一时期发动机的典型特征是采用自然吸气，两气门，匹配ZEXEL机械分配喷油泵，功率只有57kw。
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图表 1 引进时的4JB1发动机
该自然吸气的发动机经过喷射系统和燃烧系统的技改升级，目前可满足非道路机械的应用，所以仍被江铃、江淮等企业生产。发动机型号由于命名规则不一致，也相差很大，如在江铃为JX493系列，在庆铃为4JB1系列，江淮为4DA1系列，福田为4J28或BJ493等。近年随着排放法规的升级，国内主要生产该机型的厂家已经完成国IV排放达成的技术改造，产量最大的为江铃汽车。可以说，4JB1机型无疑是至今在轻卡行业引进最成功的一款机型。

图表2：满足国IV排放的4JB1发动机
第二阶段， 进入21世纪之后，随着人均GDP的快速提高,用户对轻卡的要求也逐步提高 ,加上以排放法规升级推动，轻卡进入快速发展期。轻卡发动机迅速向低排放，低油耗，高可靠性，高性能方向发展。相比第一阶段，这一时期发动机进步的主要技术来源变成了欧美系企业，相比保守的日系企业，欧美系企业提供了更先进的发动机技术，许多自主品牌抓住这一时机也迅速壮大。由此轻卡行业长期存在的发动机大同小异现状将逐渐改变，各档次发动机的各项性能指标差距将逐渐拉开。
下面由小编对这一时期的发动机及技术趋势做一简介。随着发动机技术的提升，2.5-3L已经是轻卡的黄金排量。2005年江铃汽车引进意大利2.8升VM发动机以及福特2.4升Puma发动机；2007年重庆上菲红从菲亚特引进的F1C系列3.0L发动机，同年东风朝柴开始生产万国NGD3.0发动机；2009年福田引进康明斯ISF系列2.8和3.8升两个排量发动机,同年东风郑州日产引进3.0L的ZD30发动机。自主品牌也取得了巨大进步，玉柴作为国内最大的柴油机企业，与德国FEV日本YAMAHA打造出YC4F发动机；2009大连柴油机厂研制出CA4DD发动机；2013年江铃汽车在引进英国福特的Puma发动机之后，继而又和德国FEV合作联合打造出一款2.9L发动机-4D30。这一期间，主要的高端发动机排放水平从国II升级到了国IV和国V，有些发动机的潜力甚至能到国VI。欧洲比国内技术发展更快，说白了，目前在欧洲国VI的技术已经成熟，国内主机厂只要把这些技术吃透用好，主要的技术路径图可参看如下图表：

图表3：轻卡柴油机排放技术升级主要路径图
江铃的4D30发动机为这一时期高端轻卡发动机的典型代表，使用当前最先进的柴油机技术，主要特点有：
1动力强劲；大家知道，发动机的动力来源于发动机缸内混合气燃烧产生压力推动活塞做功，所以发动机缸内混合气的总量以及混合燃烧速度决定着发动机的输出功率的多少。柴油机进排气系统目前主流都采用四气门技术增大气门总面积，增压中冷增大进气密度，匹配高压共轨技术实现缸内快速的生成尽量多的可燃混合气。4D30发动机使用霍尼韦尔VGT增压器，兼顾高低速范围，同时匹配高达1800bar喷射压力BOSCH共轨系统，使发动机从1500rpm到2800rpm转速范围内都能实现375Nm的最大净输出力矩，最大净功率110kw/2800rpm，极大提高了整车的加速性能和操控性，在同期产品里属于领先地位。

图4 4D30发动机
2低油耗，低排放；对于二氧化碳排放，节能也就减排了，但对于目前柴油机排放法规重点关注的氮氧化物和颗粒排放生成的机理上看，节能和减排存在着明显的冲突，即节能不一定减排。
4D30发动机首先对燃烧系统优化提高燃烧效率改善排放，通过稳键的缸内喷嘴和燃烧室计算和试验进行匹配设计，在国IV阶段使用了强效的EGR冷却器及中冷器在改善进气条件，设定相对较高的压缩比，使用经过CFD优化处理的进气歧管改善进气分配等措施.另外通过优化各关键摩擦副减低摩擦来降低油耗，如带滚轮的气门摇臂驱动机构等。通过以上的一些措施平衡节能和减排指标，发动机最低燃油油耗达到了领先的205g/kwh。
同时由于各摩擦副的优化，结合发动机缸体本身的强化设计，曲轴箱通风系统分离效率的性能提高等措施，整机机油消耗达到了0.05-0.08%（机油和消耗燃油的比值）的优异水平，同类机型一般在0.1%左右。

图5 带滚轮的气门摇臂机构
4D30是面向国V国VI排放目标设计的一款发动机，当前在国IV阶段发动机排放控制技术主要路线为EGR加POC颗粒捕捉的方式，该方式的好处是用户不需要为添加尿素而烦恼，且后处理终身免维护。这时有TX会说，SCR不是更省油吗，但其实在国IV阶段，只要发动机技术先进，使用SCR和POC技术路线，总体液体消耗（尿素也是需要银子买）价值量相差甚微。目前在市场上已经得到验证，该排放控制系统安全可靠，不是大家担心的经常堵。该发动机除了满足国IV排放外，同样满足北京环保局发布的WHTC地标排放要求。
3噪音低；4D30发动机前端采用静音链条与无间隙齿轮组合的方式驱动气门正时轮系以及高压油泵、机油泵等附件，即满足柴油机的高可靠性又降低发动机的噪音。

图5 4D30发动机正时轮系
4 强化设计，可靠性好；发动机采用了锻钢曲轴，双支撑强化气缸体，涨断连杆技术，带内冷油道的活塞；确保发动机在输出大功率大扭矩的同时保持良好的发动机可靠性，达到比原有JX493（4JB1）发动机更优良的耐久性，B10寿命达到40万公里。

图6 内冷油道活塞和汽缸盖
随着整个汽车行业的发展以及购买力的提升，未来的轻卡发展趋势必然是朝着高技术方向发展，智能化、功能多元化、舒适化和人性化方向发展，对于动力系统主要体现为动力强劲、低噪声、安全可靠、维修便捷、节能低排放。近年来在柴油机性能控制技术上，我们在迅速拉近与欧美日发达国家的距离，但在一些核心技术领域仍然进步缓慢，如电喷控制技术，共轨系统，发动机可靠性工程等；另外在一些基础材料、加工领域也很薄弱，导致设计的出来而加工不出来的窘境，或者出现可靠性就是没有进口的好这种状况。目前新能源还没有大的突破，还不可能大范围的替代内燃机，所以传统内燃机行业在未来的10年内还大有可为。随着国家对排放和油耗政策的推进，未来5年内，轻卡行业格局势必将发生巨大变化。

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卡车之家楼主
2014-06-19 06:46:46楼主
【卡车之家 原创】目前的轻卡对于卡友来说，早已不再是一个简单的运输工具，用户对轻卡的动力性、外观造型和驾乘舒适性的需求越来越高，国内各轻卡厂家也竞相推出了各自的高端轻卡。

高端轻卡不仅有时尚舒适的外形和驾驶室，更需要一颗强劲可靠的心脏。发动机做为轻卡核心竞争力之一，自然也倍受卡友在选择高端轻卡时的重点关注。
小编将给大家盘点一下国内总重在2.5-4.5吨级之间、城区高端轻卡的部分发动机特点及其发展之路。
● 没有高端发动机的年代

早期轻卡代表车型：北京BJ-130
八十年代以前的载货车主要以单位购买为主，也没有太多的发动机可供选择，中小车型基本都以汽油为燃料，尤其是以北内492为代表的汽油机可谓是小型车的万能发动机，从跃进130轻卡、北京212吉普车到中巴车，还有各地涌现的山寨越野车都以这款492汽油机为动力。
在80年代后期，随着私人运输业的兴起，一些没有国外血统的国产小型柴油机逐渐进入轻卡车型，如成内的490、全柴485以及480柴油机。随着山东、河北等地的经济型轻卡、农用运输车、三轮车的迅速兴起，这些价格低廉、维修简便的低端柴油机迅速取代汽油机，成为了中小车型的主力发动机。


资料图片：曾经的小解放CA1046高端轻卡
这一阶段的轻卡，发动机定型的年代久远、技术含量较低，很难给它们冠以高端发动机。唯一例外是哈轻汽生产的CA1041小解放，它搭载的CA488汽油机来源于美国克茉斯勒技术，霍尔点火系统、气门间隙自调整的液力挺杆等当时的高端技术都得到了应用。不过，轻卡搭载的488汽油发动机仅为昙花一现，很快就被后来的高速柴油机所取代。
● 模仿与借鉴的年代
进入九十年代，日本轻卡大量进入国内市场，4JB1是五十铃在80年代末推出的一款轻卡高速柴油机，装配VE转子分配喷油泵，以发动机转速高、省油耐用而著称。
五十铃轻卡凭借这款发动机打响了品牌，迅速红遍了全国，成为高端轻卡的代表，对国内高端车型发动机的发展、对用户的所产生的深远影响力延续至今。


资料图片：早期的五十铃4JB1发动机
五十铃在国内与江西、重庆实现了技术转让和合作，衍生出庆铃、江铃这两家带有五十铃血统的轻卡企业。如江铃在80年代后期全套引进了五十铃技术和生产线，生产五十铃的NKR/NHR轻卡整车和JX493发动机。

当年全套引进日本五十铃整车技术和生产线的江铃轻卡
而经典的4JB1发动机后来也被国内多个轻卡厂家所借鉴生产，如同雨后春笋般涌现的江淮4DA1、福田BJ493、成发4JB1TI等等。 虽然一汽大柴也引进了日产技术的498发动机，但五十铃4JB1技术的机型仍然是这一时期轻卡高端发动机最典型的代名词。
老树与新芽，近10年来，国内的法规和标准越来越严格，迫使国内厂家对4JB1技术的发动机做了多次的升级改进：改涡轮增压、增加中冷系统、由VE油泵改为电控系统等局部改进。如今，这款毕竟经历了近三十年仿制历史的发动机，也将面临发动机的整体系统升级难题。
● 与国外技术同步的全新时代
时至今日，高端轻卡进入了快速发展期，要求发动机必须具有低排放，低油耗，高可靠性，大功率的优良性能。机型也不再是对日系发动机简单的局部改进，转为高效环保的全套新技术的引进时代，电控电压共轨、国四乃至国五排放技术已成为高端发动机基本要素。

这一时期发动机进步的主要技术来源变成了欧美系企业，福田康明斯ISF、江铃腾豹3.0、江淮迈斯福、南京依维柯F1C等。
由此以来，轻卡行业长期存在的发动机大同小异现状将逐渐改变，各档次发动机的各项性能指标差距将逐渐拉开。
● 盘点2.8－3.0排量级别高端轻卡发动机的特点
1、升功率高，动力强劲

越来越多采用双进双排的四气门结构
发动机进气系统几乎全部采用了中冷增压、双进双排的四气门等技术，极大地提高了气缸内的进气密度和压力。
高压共轨技术被广泛应用，高达1800bar以上的喷射压力，可柴油更均匀的多次喷射，让每一滴柴油的燃烧更充分。
VGT（可变截面涡轮增压器）等新技术得到应用，VGT增压器一改普通涡轮增压只能在高转速才介入的弊端，能让发动机在低速和高速时都有着更好的扭矩表现。

如江铃腾豹3.0（JX4D30）发动机使用的霍尼韦尔VGT增压器，能实现从1500rpm到2800rpm的大转速范围内都能保持382Nm的最大扭矩，极大提高了高端轻卡的加速性能和操控性。

知识普及小贴士：无涡轮迟滞现象 变截面涡轮增压
这些新技术的应用，让目前高端轻卡发动机排量主要集中在2.4－3.2升之间，而它们的额定功率即可达到96－112kw。如福田康明斯ISF2.8发动机的148马力、360牛米扭矩,江铃的腾豹3.0（JX4D30）发动机可达到152马力、382牛米扭矩。
2、排放要求高，尾气处理更完善
现阶段的高端柴油发动机，首先对缸内的喷嘴和燃烧室的压缩比进行优化设计，增加EGR废气循环，以提高燃烧效率和改善排放。然后再通过SCR或POC颗粒捕捉的不同后处理方式，达到国四及至国五的排放标准。

轻卡发动机在国四阶段的尾气后处理系统，主要以电控发动机加上强效的EGR废气冷却再循环和POC颗粒捕捉的方式。该方式的好处是既可以满足严格的排放法规，用户勿需为添加尿素而烦恼，而且后处理系统可实现终身免维护。
3、噪音更低，发动机振动更小


江铃腾豹3.0（JX4D30）发动机正时传动方式
随着零部件加工工艺的提升，驱动凸轮轴、高压油泵、机油泵等附件的传动方式也越来越多。静音链条、无间隙齿轮，以及静音链条与无隙齿轮相组合的方式被新型发动机所应用，具有使用寿命长、免维护的特点，既满足了柴油机的高可靠性又降低发动机的噪音。

通过优化和降低各关键部件的摩擦来降低油耗和发动机的噪音与振动，如带有滚轮的气门摇臂驱动机构等等。
4、强化设计，机体重量更轻

发动机功率的提升，必须要有机体的强化设计来支撑。高端轻卡发动机更多的采用了锻钢曲轴，双支撑强化缸体，涨断连杆、附件模块化等技术；确保发动机在输出大功率大扭矩的同时，保持良好的发动机轻量化和可靠性。
● 高端轻卡发动机的一些代表机型
江铃腾豹3.0（JX4D30）

江铃腾豹3.0发动机
2013年江铃汽车在引进福特Puma发动机之后，继而又和德国FEV合作打造的一款2.9升排量轻卡发动机：腾豹3.0（JX4D30）。该款发动机的最大输出功率为112kw/152马力，采用BOCH高压共轨系统和霍尼韦尔VGT变截面涡轮增压技术，可以从1500至2800转持续提供382牛米的最大扭矩。该款发动机带有气泵设计，不仅适用于高端的标载轻卡，还适用于对刹车性能有更高要求的卡友。

福田康明斯ISF2.8

福田康明斯ISF2.8S3148T发动机
福2009年福田引进美国康明斯技术开发的ISF系列，分为2.8和3.8升两个排量（其中3.8排量更多应用在3.36米以上轴距的大轻卡，暂未列入轻卡发动机介绍）。其中的ISF2.8S3148T发动机采用中冷增压和高压共轨技术，额定功率110kw/148马力，最大扭矩360牛米。为国内多家轻卡所搭配。但该款发动机并没有打气泵的设计，目前只能应用在使用液压刹车的标载轻卡。
其它还有如东风ZD30、菲亚特F1C和江淮迈斯福等轻卡发动机，都属于现代高端轻卡发动机的范畴，但它们的量产进程或大规模的装车量还尚待日时，暂不在本文中展开介绍。
● 编后语：
随着高端轻卡和发动机的快速发展，卡友们对发动机也有了更多的选择。伴随着国家对排放和黄标车限制政策的推进，在未来5年内，高端轻卡发动机行业

天天向上asd

四十万公里那不叫进步，原装五十铃发动机七八十万不叫事，我用过一百万公里无大修的五十铃，十几年后下水管老化漏水才大修的，始终不烧机油

天天向上asd

我说的那个五十铃是右舵的，日本鬼子赠送的旧车，出厂日期是昭和54年（公元一九七九年）到九八年因为发动机爆缸报废了，我把发动机大修后装在别的车上用了四年，

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顶一个

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顶顶健康

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国内高端轻卡发动机的发展

eeeee

宣传得很好.当到了用户手里就不一样了.我的骏铃VM发动机.宣传材料上是锻钢曲轴，涨断连杆等.可我同事的帅玲vM就是曲轴断了，我们一起到服务站.好家伙.足有三台vM机头换下的曲轴摆在那,什么锻钢曲轴.全是祷铁的.我问站长.VM不是锻钢曲轴吗.怎么成铸钢的.站长回答不懂锻钢是什么概念.搞得我都为自己的车操心了，因为我是鱼罐车.拉得重.可靠性要求高啊!