北京福田康明斯发动机有限公司
绿色发动机设计平台建设
北京福田康明斯发动机有限公司（简称福田康明斯）拥有全球先进的柴油发动机生产基地，具备世界领先的技术标准和质量控制标准设计的发动机制造系统，高度自动化生产设备，广泛应用预防性防错技术，严格的运营系统。其主营业务是生产和销售柴油和天然气发动机及其零配件，产品包括ISF/QSF（公路/非公路）系列2.8、3.8、4.5升轻型以及X系列重型柴油发动机。
图1 福田康明斯F系列发动机
绿色制造技术亮点
福田康明斯立足于国五设计平台，通过产品绿色设计升级拉动绿色工艺技术一体化提升，建设绿色设计示范线和产品验证生产设施，建成具有行业代表性的绿色设计信息数据库、绿色设计评价工具和平台，推出绿色发动机设计标准系列，开发出绿色化特征鲜明、相对于传统产品提升显著的系列柴油机产品，更好地满足欧六和国六排放法规要求。
· 更高的燃油系统喷射压力。根据系统模拟，公司同博世公司一起开发1800bar最高喷射压力的共轨系统，解决了发动机喷射燃油的雾化，为后期优化燃烧奠定了良好的基础。
· 更高的缸内爆发压力。缸内爆发压力提升10%，相应发动机的功率提升3%，同时辅以相关的硬件能力提升，以适应更好的爆发压力，最终有效提升发动机的升功率即单位质量的功率密度。
· 后喷技术提升发动机排气温度。以先进的后处理技术提升排气温度，发动机的排气可以在DPF中实现被动再生，既节省燃油，又减少发动机硬件损耗。
· 后处理系统的集成。在机内充分优化控制的基础上，机外通过加装选择性催化还原系统（SCR）、柴油氧化催化器（DOC）和柴油颗粒捕集器（DPF）等后处理系统，并将这些元件合并至一个圆筒，达到降低HC、CO、NOX、PM 的目的，极大地改善了发动机的系统排放。
图2 国六发动机典型技术示意图
绿色制造核心价值
福田康明斯研发出国六/欧六标准的绿色发动机，以绿色、低碳、环保满足国内外市场节能减排的需求，各项技术指标优于同类产品。力求在发动机行业缩小与国际间的差距、破解国际贸易壁垒，提高我国柴油发动机绿色制造整体水平。
· 绿色设计带动绿色工艺和制造一体化提升。绿色发动机采用模块化设计，零部件数量减少40%，燃油经济性提高，排放降低。在工艺方面，设计与制造并行，提升产品研发效率，应用虚拟建造技术，验证工艺流程，尽早发现潜在工艺和设计问题，缩短建造周期，全面实现清洁、绿色与智能制造生产。通过生产线技术绿色化改造，优化制造过程，提升生产效率，建立关键零部件生产示范线。
· 成功实现了提升排放水平但不增加油耗的目标。一般而言，发动机的排放水平的提高是以增加发动机的油耗为代价的。提升排放水平但不增加油耗的秘诀就是引入排气分缸的产品设计原理，优化发动机的进排气系统，有利于排气的通畅，从而减少发动机的排气所消耗的能量；发动机的增压器在低速响应更快、更好，发动机燃油系统的喷射压力加强，更智能地提升发动机燃烧控制系统。
· 提升发动机最大扭矩实现更有效的节能。福田康明斯对发动机的最大扭矩进行了最大25%的提升（从360nm到450nm），成功实现了“小马拉大车”，即同样的车，可以用一个相对较小的发动机来提供动力，发动机本身自重在行车过程所消耗的能量更小，即更少的碳排放量。
· 推进绿色装备和材料的创新和集成应用。在保证产品品质的基础上，所有零件使用无铅材料，从制造源头减少对环境的污染；推广使用新型材料，使得VOC排放量和磷排放量均显著降低，真正实现清洁绿色的生产制造。
行业推广应用前景
· 对大气环境改善做出突出贡献。重型柴油车排放量占机动车氮氧化物（NOx）排放量的72%，颗粒物（PM）排放总量的99%。柴油车单车排放的颗粒物是汽油车排放的几十倍，同时我国柴油车排放控制水平落后，迫切需要开发出绿色柴油发动机。自2001年我国开始实施第一阶段排放标准以来，到实施第四阶段排放标准，NOx和PM已经分别削减了61%和94%。福田康明斯开发出的 ISF、X系列发动机产品，同国五产品相比，主要污染物排放下降了80%，对大气环境改善做出重要贡献。
图3 我国柴油机污染物排放控制趋势
· 提高绿色发动机产品的国际竞争力。2015年欧洲市场已经实施欧六标准，我国也已于2020年7月开始在全国范围内对道路用发动机执行第六阶段排放标准，此外俄罗斯、北美市场还有欧六产品的潜在需求。通过开发绿色产品，紧跟最高排放标准，实现排放水平提升、油耗不加的目标，引领国内绿色发动机产品制造，并大大增强产品对欧洲、俄罗斯和北美市场的国际竞争力。
· 引领柴油发动机制造领域绿色发展。福田康明斯采用独有的进气处理，先进的缸内燃烧及选择性催化还原后处理技术系统集成，确保满足全球最严格排放要求。发动机排放水平的提高，倒逼汽车零部件、总成生产企业同步开发满足整机要求的总成部件和零件，提高零部件企业的绿色设计水平和绿色制造水平，促进柴油发动机制造领域整体技术水平的提高。
小结
福田康明斯作为中国一大柴油机制造基地，联合全球最大的商用车制造商福田汽车、中国内燃机行业具有影响力的研究机构天津大学，以及中国发动机零部件领军企业天润工业组成联合体，共同构建绿色发动机设计平台，开发绿色柴油发动机产品。通过产品绿色设计升级拉动绿色研发和绿色工艺技术一体化提升，建立绿色设计信息数据库、制定绿色设计标准、构建产品全生命周期管理和评价方法，引领行业提升绿色设计能力和产品绿色化水平，提高绿色精益生产能力和绿色柴油发动机产品的国际竞争力。
（张明广）
