康明斯公司推出的新型X15柴油發動機，已經準備好迎接美國環保署2027年極為嚴格的排放標準。該公司聲稱，這款發動機不僅能夠滿足排放標準，而且比現有發動機更輕，燃油效率提高了7%，同時保持了其強勁的600馬力/2,050磅-英尺的輸出。

這款發動機的研發歷時超過六年。康明斯表示，這是在2017年X15的基礎上進行的全新設計——那一年，康明斯首次在ISX15的命名中去掉了“IS”。那款發動機相較于之前的版本，無疑是一個巨大的進步。

在8月份，康明斯在位于印第安納州哥倫布市的公司總部，為卡車記者們提供了一個近距離了解2027年X15發動機的機會。

“我們正在大力投資我們的新產品系列，因為現有的平臺無法滿足未來的法規要求，”康明斯市場策略執行董事吉姆·內貝加爾表示。“我們現在的投資是為了今天、明天以及未來30年。”

X系列發動機自1998年首次亮相以來，就取代了N系列發動機，例如N14。那個平臺將無法滿足當時即將實施的2004年和2007年的排放法規。

將大幅度的排放削減放在背景下，1998年NOx（氮氧化物）的限制設定為每制動馬力小時4克，PM（顆粒物）的限制為0.1克。

2027年的標準將NOx削減到0.035克（35毫克），PM已被削減到0.005克（5毫克）。

換句話說，到2027年，NOx排放將在X系列發動機的生命周期內減少90%以上。

隨著對標準污染物（PM和NOx）的削減，還規定了各種溫室氣體的強制減少，包括甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）和二氧化碳（CO2）。

通常需要在NOx排放和溫室氣體排放之間做出權衡。隨著NOx的每一步下降，燃油經濟性也朝著同一方向發展。康明斯聲稱這次情況不同。

溫室氣體排放與燃油效率相關。每燃燒一加侖柴油大約產生22.4磅的CO2。減少溫室氣體排放的唯一方法是燃燒更少的燃料。

“這些最先進的發動機非常高效，內部摩擦非常低，燃燒非常高效，”內貝加爾解釋說。“我們能夠在提高燃油經濟性的同時降低NOx。這在歷史上是聞所未聞的。”

更新的發動機平臺

康明斯對2027年的基礎發動機進行了一些重大升級，主要是為了遵守即將到來的法規。其中一些旨在減少維護負擔并提高可靠性。

新的活塞設計采用了重新塑形的碗和重新設計的氣缸，以實現更好的燃燒和更高的壓縮比。裙部明顯更短，這減少了氣缸內的摩擦。

燃油泵已重新設計，以消除困擾以前版本的一些問題。它能夠承受2,400巴的噴射壓力（34,800 psi），以更好地控制煙塵（PM）的形成并提高效率。它集成了一個熱循環閥，以幫助冷啟動，并由燃油而非發動機油潤滑。

DOHC氣缸蓋設計實現了先進的氣門機構功能，如可變氣門正時。康明斯保留了可變幾何渦輪增壓器設計，但改進提供了更好的空氣管理能力。

康明斯還采用了各種減重措施，包括復合材料制成的搖臂蓋和油底殼以及對氣缸體本身的一些變化。

總體而言，康明斯表示，這款發動機比當前的2024版本更輕，但在包括后處理系統的情況下重量中性，據說后處理系統比當前版本重得多。

發動機的新物理特性是一個更大的CM3550電子控制模塊。它支持更先進的網絡安全措施，這是一項新的監管要求——主要是為了防止黑客攻擊。還有一個專用于為與后處理系統相關的5千瓦加熱系統供電的新型48伏帶動發電機。

集成動力總成

康明斯在2022年收購了美馳公司，從而獲得了之前沒有的軸、傳動系統和制動產品。結合伊頓的Endurant HD變速箱，康明斯現在將一個完整的動力總成推向市場。工程師們沒有浪費時間加深傳動系統的集成。

據內貝加爾稱，最優的傳動系統規格包括伊頓Endurant HD變速箱，配備12檔0.77超速比，在與康明斯（前美馳）的14X HE驅動軸配對時，傳動比為2.05:1。

“有了這個新動力總成，我們僅從發動機就看到了3-4%的燃油效率提升，”他說。“我們從減速傳動系統看到了額外的1-3%的改進，總體改進約為7%。”

穩定的后處理架構

美國環保署2027年的NOx減排要求對發動機制造商來說是一個重大變革。從現行的200毫克NOx標準減少到2027年的35毫克，意味著減少了80%。NOx減排的挑戰在于，這通常意味著燃油經濟性的降低。康明斯表示，它將能夠在提高燃油里程的同時滿足NOx減排要求。

這意味著2027年的后處理系統將需要更加努力——也更智能地工作。

康明斯將繼續使用廢氣再循環（EGR）技術。這是一種經過驗證的方法，可以在發動機輸出之前將NOx降至最低水平——也就是在它進入后處理系統之前。

這是一個需要平衡的工程挑戰。增加EGR的比例可以減輕后處理系統的負擔，但通常會對燃油經濟性和性能產生負面影響。

減少EGR的比例會增加DEF的使用量，但可以恢復燃油經濟性。

“我們將提供非常令人印象深刻的燃油經濟性改進，同時保持與今天類似的維護和DEF消耗水平，”內貝加爾堅持說。“即使我們將NOx排放降低，我們也不會大幅改變DEF的使用量。”

整個后處理系統的基本結構與目前相似，但已針對性能和空間節省進行了優化。排氣首先通過柴油氧化催化劑（DOC）和柴油顆粒過濾器（DPF）。催化劑體積保持不變，但變得更短更寬。

然后排氣流向選擇性催化還原（SCR）催化劑，現在有兩個并排的模塊。較短的并行路徑有助于催化劑更好地維持溫度，而不是一個更長更細的模塊。

該系統仍然配備有DEF輸送系統，并且仍然需要定期通過燃油燃燒來清除DPF中的煙塵。