斯太爾發動機百年紀念——看斯太爾對中國的貢獻

20世紀與21世紀的交替之際,國內共有兩種重型車柴油機,一種是斯太爾動力技術,另一種則非斯太爾動力技術;如今,也有兩種柴油發動機,一種叫使用斯太爾技術的發動機,而另外一種叫沒有使用斯太爾技術的發動機。為什麼要用這麼怪異的說法?讀者看完這篇文章,就會找到答案,同時,對斯太爾動力的認知也會清晰許多。

斯太爾發動機百年紀念——看斯太爾對中國的貢獻

說到國內的斯太爾發動機,還要追溯到上個世紀60年代末的斯太爾880車型上。1968年,斯太爾-戴姆勒-普赫公司,在新款車型880系列上搭載了基於WD612發動機上改進的WD614發動機。而WD這兩個字母代表了Water Diesel,水冷柴油機。

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WD614發動機的功率為180馬力,缸徑和衝程都為120mm。從上圖我們可以很直觀的看出,該款發動機的右側安裝了機油冷卻器、機油濾芯、中置凸輪軸以及排氣管。左側安裝了噴油器、噴油泵、油門推杆、起動機、空壓機以及進出水口。氣門蓋的形狀也採用了四個不等圓角的造型,整機結構與我們所見到的斯太爾發動機大致相同。

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斯太爾1490重卡,掀起其駕駛室我們可以看到角度傾斜的發動機氣門蓋。

介紹完WD614以後,我們再來說說不可忽略的WD815。1971年,斯太爾在90系列的新款車型1290 4×4上裝配了全新的WD815系列重型柴油機。

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WD815是V8發動機,排量11.97升,輸出功率為320馬力。如今看來作為V8動力的WD815的數據一般,還不如現在的6缸發動機。要知道,70年代的歐洲主流重型卡車都在200-300馬力的時代徘徊。WD815的缸徑為126mm,衝程為120mm,屬於地地道道的大缸徑短衝程的高速發動機。它的扭矩同樣不俗,在1400轉/分的時候可以輸出1300N.m的扭矩。WD815系列發動機後來引進中國,並且於1983年正式在國內投產。

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介紹完這兩款“雪山國”的原裝斯太爾發動機以後,我們現在來說說和這兩臺發動機息息相關的“中國化”斯太爾動力。

上世紀八十年代,國內正面臨著載重汽車的缺重局勢,於是國內汽車研發者前往全球各地的各大重型汽車生產商進行考察。1980年7月斯太爾向中國提供了四輛載重汽車,分別是:

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驅動形式為4×2,代號為O44的斯太爾991。

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驅動形式為6×4,代號為K29的斯太爾1491的輕型自卸車。

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代號為K29的1491重型礦用自卸車。

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一輛斯太爾1491 6×6軍用卡車。該車搭載了WD815.61 V型8缸柴油機,功率為320馬力。

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奧地利生產的紅色機體WD615。

簡略介紹完最初引進國內的車型以後,我們來說說它們搭載的發動機。70年代末期,歐洲商用車逐漸朝著大沖程發動機發展,斯太爾基於WD614發動機的佈局和WD815的氣缸規格進行擴展。研發出了缸徑為126mm,行程為130mm的斯太爾WD615發動機,並且於1978年投產。雖然和WD815一樣同屬於15系列發動機,但因其氣缸衝程增大,單缸排量達到了1.6L,實際應該稱為WD616發動機。

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WD615系列發動機最大的特點在於它依靠改變發動機的進氣方式和噴射系統來改變發動機的功率,功率覆蓋範圍由200馬力到370馬力,並涵蓋了高速發動機、高扭矩發動機等多種機型,可以適應大多數16-40噸的載重汽車。

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WD615.00特性曲線

我們舉一個例子。前面所提到的斯太爾991搭載的就是斯太爾WD615.00發動機,該款發動機是WD615系列的基礎型號,採用自然吸氣設計;功率為200馬力,在1400轉/分的時候可以輸出623N.m的扭矩。

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WD615.61特性曲線

而WD615.61是在WD615.00上加裝了廢棄渦輪增壓器,並且增大其噴油量。其功率由200馬力提升至260馬力,在1600轉/分的時候可以輸出829N.m的扭矩。從上面的特性曲線可以看出,只是經過小改動,WD615.61的各方面參數均優於WD615.00,可見WD615系列發動機的提升前景。

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後來引進國內的斯太爾WD615系列柴油機,大多數都安裝了廢棄渦輪增壓裝置,增壓器採用了西德的KKK K28、英國霍爾賽特H2C、美國蓋瑞特TA45,以及部分國產產品,例如:東寧GJ80、紅遠仿造KKK的K28、無錫動力J90等增壓器。上圖中簡單舉例幾款WD615系列柴油機上較常使用的增壓機做出對比,從上圖我們也可以很直觀的看出,霍爾賽特的增壓器流量範圍、最高轉速、壓縮比都優於其他廠商,所以現在被廣泛使用。

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裝配了增壓器和中冷器的WD615.67發動機,上個世紀80年代各大卡車製造商都以面罩上的INTELCOOLER為豪。

當時,斯太爾引進國內的6×6軍車裝配的是WD815.61發動機,但是根據實際情況來看,裝配WD815.61發動機的軍卡在部分性能有些不理想,於是奧地利斯太爾方面將該機更換為WD615.67型發動機。而這款WD615.67發動機,為後續國產發動機發展提供了強有力的技術保障。

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經過對其他產品的反覆對比和論證,最終認為斯太爾系列重型卡車和其動力系統比較符合我國國情,能夠良好適應國內各種路況,最終於1983年與奧地利斯太爾簽署引進合同。1984年,國家發展計劃委員會及國家經濟委員會確認濰坊柴油機制造廠和杭州發動機廠是研發及生產WD615系列的定點工廠。

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1989年10月,第一臺國產斯太爾WD615發動機投產;1995年,濰坊柴油機制造廠引進了WD618系列發動機。當時為了保障國內大功率重型柴油機的市場供求,濰柴發動機廠還收購兼併了部分國內的柴油機廠商,並且還通過技術轉讓和共同開發的方式生產WD615系列柴油機。

2000年,國家開始實施第一代排放標準,此時國內的排放標準已經晚了歐洲十幾年。2001年,濰坊柴油機制造廠成功開發出了符合國I排放標準的WD615系列柴油機;次年濰坊柴油機成功開發出符合國Ⅱ排放標準的WD615柴油機。2002年濰柴動力與奧地利的AVL李斯特內燃機公司合作,並於第二年推出了符合國Ⅱ排放標準的WD618系列發動機,又名WD12。

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濰柴動力使用的PS7100噴油泵

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杭發採用的PS8500噴油泵

達到國Ⅱ排放標準的WD615系列發動機均採用安裝了帶有RQV或RQV-K型全車調速器,及後置式冒煙限制器的博世P系列強化噴油泵。大多數的斯太爾動力安裝的都是PS7100噴油泵,而杭發則使用了雙燃料油道的PS8500噴油泵,提高了燃料供給的準確性和穩定性,改善了柴油機的低速扭矩。而且杭發當時為了提高發動機的效率,將WD615系列發動機改進為國Ⅲ的四氣門結構,但燃油系統依舊保持國Ⅱ的形式。

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WP10的基本構造,發動機經過了部分改造。

2005年,國家推出了第三代排放標準,並且在2008年7月1日正式實施。2005年,濰柴動力基於斯太爾WD615系列發動機推出WP10、WP12系列,採用德國博世的高壓共軌系統。發動機機體顏色為藍色(上圖中的黑色只是示意圖),從此以後,濰柴動力機體最大的特徵就是藍色發動機,又名藍擎動力。並且在WP10、WP12系列發動機上開發出了多種新能源發動機,也算是斯太爾動力的新能源之路。

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濰柴WP12發動機實際上是基於WD618系列發動機上改進的,而WD618發動機又是基於WD615上增大行程改進而成的。其缸徑和WD615一樣為126mm,而行程擴大到了155mm,是名副其實的大沖程發動機,擁有非常出色的低轉速扭矩。而WP12是和奧地利李斯特內燃機研發公司共同開發的國Ⅲ排放發動機,同樣採用博世的高壓共軌系統,最大功率可以達到480馬力。

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而與此同時,杭發也同樣致力於斯太爾系列柴油機的研發,由於高壓共軌系統均為進口產品,價格昂貴,維修不便,對燃油的質量要求也非常高。重汽為了使WD615系列發動機達到國Ⅲ的排放標準,並提高車輛的經濟性,在歐Ⅱ標準的機型上安裝了一套Exhaust Gas Recirculation廢氣再循環系統,簡稱EGR。並採用了電控供油速率燃油噴射泵,除了氣缸體、氣缸蓋以外,其餘的與WD615系列發動機完全通用。

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當然,重汽當年的12升發動機D12,同樣也是基於斯太爾WD618系列發動機上改進而成,它和濰柴WP12一樣共同使用高壓共軌系統。為了與濰柴動力的WP12發動機進行區別,重汽直接使用D12。與WP12不同之處在於其採用的是日本電裝的高壓共軌系統,共軌系統位於發動機的左側。D12的最大功率為460馬力,研發初期就為未來的國Ⅳ國Ⅴ排放打下了穩固的基礎。

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隨著重型卡車逐漸朝著高速、高載重、高功率的高速物流時代發展,2015年,濰柴發佈了全新的重型柴油機系列——WP13。即使是最新的WP13系列發動機也和斯太爾動力有著息息相關的聯繫,從發動機外觀上我們很容易就可以發現,WP13發動機採用了極具斯太爾特色的不等圓角氣缸蓋及一些特徵,當然不只是外觀與斯太爾息息相關。

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WP13發動機可以說是WP12的擴大缸徑增大行程的版本,其缸徑由126mm增大到了127mm;行程也由155mm增大到了165mm,氣缸尺寸增大也就代表了其擁有更大的潛能。而且最大的特色是除了曲軸、活塞以及機體經過改進設計,其餘零部件均可以與WP12通用。從上圖可以看出,WP13發動機的最大功率已經突破了600馬力;扭矩也達到了2500N.m;排放也滿足了國Ⅳ、國Ⅴ甚至歐Ⅵ。後來,由於重汽杭發引進了德國曼的發動機技術,從而停止了對斯太爾動力的技術開發。

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然而,不要簡單的以為包含斯太爾技術的最先進產品就是WP13嗎?小編可以告訴你,目前技術最先進的,當屬上圖這臺2017年推出綠色機體的濰柴WP17發動機。WP17缸徑衝程和WP13相同,只是它採用了V型8缸的排列方式。

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它的最大功率為700馬力;最大扭矩為3000N.m。可以說是國產V8重型柴油機的代表作品,也是國產V8柴油機的一個標杆產品,甚至可以說,這款發動機是國內廠商將斯太爾動力開發到極致的巔峰之作。

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如今的斯太爾動力系統已被國內企業所收購,不再是上世紀70-80年代那個斯太爾-戴姆勒-普赫動力系統。所生產的發動機也已經不是我們熟知的WD系列柴油機。但斯太爾WD615、WD618系列柴油機在國內部分柴油機廠還有持續生產,並且符合國家的排放標準;也有部分的柴油機廠將斯太爾動力技術進行改進設計,推出全新的發動機。斯太爾技術可以說遍佈了客車、卡車、工程機械、工業發電等多種領域,為中國的重型柴油機發展做出了不凡的貢獻。

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從1917年斯太爾開始設計第一臺斯太爾動力開始,到1978年WD615系列發動機誕生,再到斯太爾技術在中國遍地開花的今天,斯太爾動力經歷了整整一百年不平凡的歷程。也許,當年的WD615設計師不會想到,這樣一臺在歐洲並不起眼的重型柴油機,竟然在中國掀起了如此之高的柴油機浪潮,並引領、推動了我國重型柴油機的發展。


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