卡车生活康明斯公司推出的新型X15柴油发动机，已经准备好迎接美国环保署2027年极为严格的排放标准。该公司声称，这款发动机不仅能够满足排放标准，而且比现有发动机更轻，燃油效率提高了7%，同时保持了其强劲的600马力/2,050磅-英尺的输出。
这款发动机的研发历时超过六年。康明斯表示，这是在2017年X15的基础上进行的全新设计——那一年，康明斯首次在ISX15的命名中去掉了“IS”。那款发动机相较于之前的版本，无疑是一个巨大的进步。
在8月份，康明斯在位于印第安纳州哥伦布市的公司总部，为卡车记者们提供了一个近距离了解2027年X15发动机的机会。
“我们正在大力投资我们的新产品系列，因为现有的平台无法满足未来的法规要求，”康明斯市场策略执行董事吉姆·内贝加尔表示。“我们现在的投资是为了今天、明天以及未来30年。”
X系列发动机自1998年首次亮相以来，就取代了N系列发动机，例如N14。那个平台将无法满足当时即将实施的2004年和2007年的排放法规。
将大幅度的排放削减放在背景下，1998年NOx（氮氧化物）的限制设定为每制动马力小时4克，PM（颗粒物）的限制为0.1克。
2027年的标准将NOx削减到0.035克（35毫克），PM已被削减到0.005克（5毫克）。
换句话说，到2027年，NOx排放将在X系列发动机的生命周期内减少90%以上。
随着对标准污染物（PM和NOx）的削减，还规定了各种温室气体的强制减少，包括甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和二氧化碳（CO2）。
通常需要在NOx排放和温室气体排放之间做出权衡。随着NOx的每一步下降，燃油经济性也朝着同一方向发展。康明斯声称这次情况不同。
温室气体排放与燃油效率相关。每燃烧一加仑柴油大约产生22.4磅的CO2。减少温室气体排放的唯一方法是燃烧更少的燃料。
“这些最先进的发动机非常高效，内部摩擦非常低，燃烧非常高效，”内贝加尔解释说。“我们能够在提高燃油经济性的同时降低NOx。这在历史上是闻所未闻的。”
康明斯对2027年的基础发动机进行了一些重大升级，主要是为了遵守即将到来的法规。其中一些旨在减少维护负担并提高可靠性。
新的活塞设计采用了重新塑形的碗和重新设计的气缸，以实现更好的燃烧和更高的压缩比。裙部明显更短，这减少了气缸内的摩擦。
燃油泵已重新设计，以消除困扰以前版本的一些问题。它能够承受2,400巴的喷射压力（34,800 psi），以更好地控制烟尘（PM）的形成并提高效率。它集成了一个热循环阀，以帮助冷启动，并由燃油而非发动机油润滑。
DOHC气缸盖设计实现了先进的气门机构功能，如可变气门正时。康明斯保留了可变几何涡轮增压器设计，但改进提供了更好的空气管理能力。
康明斯还采用了各种减重措施，包括复合材料制成的摇臂盖和油底壳以及对气缸体本身的一些变化。
总体而言，康明斯表示，这款发动机比当前的2024版本更轻，但在包括后处理系统的情况下重量中性，据说后处理系统比当前版本重得多。
发动机的新物理特性是一个更大的CM3550电子控制模块。它支持更先进的网络安全措施，这是一项新的监管要求——主要是为了防止黑客攻击。还有一个专用于为与后处理系统相关的5千瓦加热系统供电的新型48伏带动发电机。
康明斯在2022年收购了美驰公司，从而获得了之前没有的轴、传动系统和制动产品。结合伊顿的Endurant HD变速箱，康明斯现在将一个完整的动力总成推向市场。工程师们没有浪费时间加深传动系统的集成。
据内贝加尔称，最优的传动系统规格包括伊顿Endurant HD变速箱，配备12档0.77超速比，在与康明斯（前美驰）的14X HE驱动轴配对时，传动比为2.05:1。
“有了这个新动力总成，我们仅从发动机就看到了3-4%的燃油效率提升，”他说。“我们从减速传动系统看到了额外的1-3%的改进，总体改进约为7%。”
美国环保署2027年的NOx减排要求对发动机制造商来说是一个重大变革。从现行的200毫克NOx标准减少到2027年的35毫克，意味着减少了80%。NOx减排的挑战在于，这通常意味着燃油经济性的降低。康明斯表示，它将能够在提高燃油里程的同时满足NOx减排要求。
这意味着2027年的后处理系统将需要更加努力——也更智能地工作。
康明斯将继续使用废气再循环（EGR）技术。这是一种经过验证的方法，可以在发动机输出之前将NOx降至最低水平——也就是在它进入后处理系统之前。
这是一个需要平衡的工程挑战。增加EGR的比例可以减轻后处理系统的负担，但通常会对燃油经济性和性能产生负面影响。
减少EGR的比例会增加DEF的使用量，但可以恢复燃油经济性。
“我们将提供非常令人印象深刻的燃油经济性改进，同时保持与今天类似的维护和DEF消耗水平，”内贝加尔坚持说。“即使我们将NOx排放降低，我们也不会大幅改变DEF的使用量。”
整个后处理系统的基本结构与目前相似，但已针对性能和空间节省进行了优化。排气首先通过柴油氧化催化剂（DOC）和柴油颗粒过滤器（DPF）。催化剂体积保持不变，但变得更短更宽。
然后排气流向选择性催化还原（SCR）催化剂，现在有两个并排的模块。较短的并行路径有助于催化剂更好地维持温度，而不是一个更长更细的模块。
该系统仍然配备有DEF输送系统，并且仍然需要定期通过燃油燃烧来清除DPF中的烟尘。
