卧式柴油发动机的兴起,让久保田发动机得以长足发展

久保田卧式柴油发动机在上世纪60年代的日本,曾作为步行式耕耘机的发动机搭载使用。到80-90年代,随着印度尼西亚、泰国等东南亚国家对步行式耕耘机的需求不断增长,发动机相应成为该机械设备搭载使用的重要系统,而久保田的性能在业界得到了高度好评。

紧凑、大功率、高密度、耐久性:这些久保田卧式柴油发动机最显著的特点, 搭载应用于农业机械的高性能发动机,在业界得到了高度赞誉。源自久保田采纳使用者回馈的意见和需求,
并基于此不断推进研究、开发、改进,使得久保田产品走上长久发展之道。

卧式柴油发动机,不仅是久保田走向世界的产品典范,更为久保田发动机的发展做出了巨大贡献,成为久保田发动机百年历史发展中,最值得记录的重要代表。

汽油向柴油转型

1906年左右(日本明治后期),搭载发动机的渔船已在日本出现。1915年左右,随着日本渔船动力化的迅速发展,船型的体积也增大了。顺应渔业的发展需求,渔船在燃料和运行性能方面, 逐渐由发动机船向柴油机船转型。

在这样的背景下,久保田紧跟柴油机船时代的到来,综合发挥了过往石油发动机的制造技术,并结合已停用的蒸汽发动机技术经验,于1927年(日本昭和2年)左右,开始致力于船舶柴油发动机的研发。此后,久保田正式涉足抽水泵及木材加工机动力使用的陆用柴油发动机领域,获得了行业的高度认可。

作为“工业发动机”,久保田柴油发动机,在农业机械、建筑机械、发电机等电气机械领域长足发展,并在工业机械设备上的应用,得以普及发展。

在农业机械领域,即使是在剧烈负载变化条件下,发动机也需要保持运转。大多数机械设备都需要高负荷连续运转,在发动机低转速并且高扭矩的状态下使用,更要求设备在剧烈摆动、振动、受到冲击的情况和烈日、降雨泥泞、多灰尘环境下,依然能够正常运转。

设备常常会被放置于户外,而且经常会在未覆盖特别保护膜的情况下使用,对于全年的作业时间及使用期,也往往不固定。

正因如此,就要求发动机具备耐久性、防水性和防尘性能,并可以倾斜运转,在确保良好起动性的同时,易于保养。由于汽油发动机已无法满足这些条件,所以柴油发动机应运而生了。

关于卧式柴油发动机

根据气缸的排列形式,发动机可分为立式、卧式或直列式、V型、水平对置式以及斜置式等类型。

卧式柴油发动机,即“气缸水平排列”的柴油发动机;立式柴油发动机,即“气缸垂直排列”
的柴油发动机。

image

久保田“卧式柴油发动机”,主要搭载应用于步行式耕耘机。

久保田卧式柴油发动机的起源、发展及优势

1922年(大正11年),久保田开始制造石油发动机;1930年(昭和5年),久保田从德国Bosch公司获得6~75马力7机型柴油发动机制造权。引进Bosch技术后,在船出町工厂开始制造空气室式柴油机,由此开启了涉足抽水泵及用于木材加工机等陆用柴油发动机领域。

空气室式,通常指空气室式的燃烧室方式(空气室式燃烧室的一种),久保田发动机,在活塞顶部设有空气室。

1950年(昭和25年),久保田开始生产卧式水冷柴油发动机H型(HD5、HD8、HD10)。三年后,1953年(昭和28年),久保田荣膺日本“通产省比较性能试验大臣奖”等奖项,在业界声名鹊起。

上世纪50年代日本经济复苏,作为搭载于耕耘机的发动机,石油发动机迎来了全盛时期。而低转速、高扭矩(具有较高耐久性)且低油耗的坚固柴油发动机,也开始拥有更多的使用领域,由此扩大了市场,打开了销路。

当耕耘机从旱田作业转向水田作业,对于搭载在水田用耕耘机的要求就需要低速、高扭矩。
而外形酷似石油发动机的久保田卧式柴油发动机,被公认为耕耘机的好搭档。

image

久保田卧式柴油发动机的发展史

以下为久保田卧式柴油发动机的发展历程。

1950年(昭和25年),正式开始生产卧式水冷柴油发动机(HD5、HD8、HD10)
1953年(昭和28年),通用KND8型荣膺日本 “通产省比较性能试验大臣奖”(通用小型内燃机比较审查)
1958年(昭和33年),研发散热器型卧式柴油机KNDR5、2冲程卧式柴油机VA/VC
1976年(昭和51年),研发卧式柴油机E型系列(久保田TVCS燃烧室问世)
1984年(昭和59年),研发水冷卧式柴油机EA系列 /RK系列
1997年(平成9年),研发水冷卧式柴油机RD系列
2001年(平成13年),研发水冷卧式柴油机RT系列
2018年(平成30年),研发水冷卧式柴油机ZT系列

久保田卧式柴油发动机的产品优势

自启动生产至今,久保田致力于对卧式柴油发动机的研发与改良,使其拥有诸多行业优势。今天的久保田,产品的技术含量已得到业界广泛好评。源于久保田技术人员孜孜不倦的潜心专研,久保田才取得了今天的业界成就。
1、小型轻量紧凑、低油耗(大功率密度)
斜切口连杆、圆盘凹腔谐振器、薄型活塞环、
使用短活塞使产品在具有相同体型的情况下冲程增大、
铝压铸件曲轴箱

2.大功率、高扭矩(耐熄火)、低排气(满足废气排放规定)
低排气TVCS燃烧室、小型DI用涡流口、八边形腔室、内置扭矩弹簧的双重调速杆、
通过负载时非接触式怠速弹簧维持半油门时的高扭矩

3.耐久性提升
双主轴承的滚柱化、4个薄型活塞环等

4.易于操作
TVCS低温起动性、
不足0.4L的直喷式,实现轻松手动启动
双重调速弹簧,提升加速响应
附带交流调节器的低速高照度头灯、
采用LED灯以及左右方向灯
自动排气燃油滤清器

5.提升冷却性能(耐过热)
加压式箱型散热器

6.低噪音、低振动
双轴平衡器、上部切口喷射泵(低速延迟)

7.外观设计,先进可靠
无螺栓外观、采用树脂防水头灯及扰流器

东南亚农业状况概述

上世纪70年代,日本进入了农业机械大型化时代,步行式耕耘机的需求大幅提升,作为搭载在拖拉机上的发动机,卧式柴油发动机难以实现多气缸的目标,并且存在振动问题,在形状上也不相匹配。

此后,随着农业和工业的大规模化,需要逐步增大产品马力,而卧式发动机已经无法满足作业需求,于是,立式柴油发动机的开发被推上了日程。

然而,进入上世纪90年代,印尼、泰国等东南亚国家对于步行式耕耘机的需求仍在不断增加,而久保田所拥有的可生产紧凑大功率卧式柴油发动机,刚好匹配当时当地的市场需求,于是搭载卧式发动机的久保田耕耘机,在东南亚迎来了蓬勃发展的时机。

1997年(平成9年),泰国的耕耘机风潮如火如荼,销量猛增至19万台;2013年(平成25年),久保田向同样有所需求的印尼市场供货10万台;2016年(平成28年),向柬埔寨供货10万台,可以说,久保田卧式柴油发动机在东南亚地区大放异彩,并获得了极高评价。

能获得如此殊荣,主要归因于东南亚农业生产的实际情况。

首先,东南亚地区的用户不使用全油门运转发动机。缘由是为了避免损坏发动机,因此可在半油门状态下,达到高功率的发动机大受青睐。

其次,印尼等地区的农耕地多为高低不平的梯田,需要上下移动的情况较为普遍。为此,久保田新开发了调速器机构,对发动机进行了改良,使产品在怠速状态下,依然可获得较高扭矩。怠速状态下便于在梯田之间上下移动的发动机,由此开发。

除此之外,久保田优化了发动机的外观设计。卧式柴油发动机作为耕耘机整体的一部分,在发挥发动机主要功能的同时,也在设计上注入了抗震和不易损坏的特性,这也是久保田发动机最主要的特点。

辗转于各国的乡土田间,悉心调研农业状况,擅于倾听从事农耕劳动的农户意见,久保田的工程师们,孜孜以求。将农户们的各种潜在需求,融入到卧式柴油发动机的研发,最终实践于
应用,从而让产品在功能、使用便捷性方面,获得了一致公认。

image

久保田“TVCS燃烧室”问世及对初期废气排放规定做出的贡献

1995年(平成7年),久保田成为全球首家满足美国加利福尼亚州规定(CARB)的发动机制造商。此后,久保田不仅符合美国全国规定(EPA),达标日本国内及欧洲的相关规定。

久保田之所以较早满足废气排放规定,归功于久保田自主开发的“”TVCS(Three Vortex Combustion System)燃烧室。”

事实上,“TVCS燃烧室”,原本是为卧式柴油发动机度身定制设计开发的系统。

卧式柴油发动机,如果在寒冷地区作业,若非自启动状态,就会出现难以通过手动启动发动机的问题。久保田研发团队,为此开发了可在0°C环境下,仍可启动发动机的独立燃烧室。该系统被命名为“TVCS燃烧室”。

通过引进“TVCS燃烧室”,即使室外温度为0°C,仍可通过手动来启动发动机。

此外,搭载“TVCS燃烧室”后,可以让废气排放的油耗性得以改善,从而得到提升废气排放性能改善的结果。结果表明,久保田的该款发动机,达到了前述美国加利福尼亚州所规定的(CARB)中设定的目标值。

也就是说,为改良卧式柴油发动机而问世的“TVCS燃烧室”,同样具备久保田立式柴油发动机等应对环境规定的有效性能。

此外,铸造类似于TVCS这类扩大喷口的形状,仅凭当时的铸件技术制造难度极大。深耕于精密铸造领域的久保田,拥有高超的铸造技术。这也是久保田能够在业界成就辉煌的主要原因之一。

改良TVCS后,久保田又制造出了New TVCS,之后开发出了E-TVCS,并将其应用于更多的久保田发动机产品。2022年,久保田最新版电子控制TVCR研发诞生。

久保田产品中的燃烧室,以节省燃油和改良起动性为目的研发,演变成为可满足废气排放规定的环保系统,与其说这是偶然之举。不如定义为久保田卧式柴油发动机研发团队,始终以满足用户需求为己任,不断积累经验,不懈努力的必然结果。便于操作,久保田始终与用户真诚以对。

久保田在相同体型下追求功能升级

轻量大功率,是久保田卧式柴油发动机的产品优势。

久保田究竟做了哪些研究探索,得以实现这种“紧凑大功率”的特点?

以提高功率为目的,立式柴油发动机主要意义在于增加活塞的移动量(冲程)增大冲程,久保田卧式柴油发动机,除了增大冲程外,在增大活塞直径方面取得了成效。

将活塞径从94mm增大至100mm极限的久保田RT系列,追求增大冲程的使命,将功率从12hp提升至15.5hp。
由此使发动机实现了以低转速获得高扭矩的功能。

相比大型且沉重的发动机,在旱田及水田中实际使用时, 相同等级下更轻量小巧的发动机备受青睐。此外,也要求发动机具有低速、高扭矩的特点。久保田卧式柴油发动机所追求的轻量大功率,且不易损坏的特点,符合了工作现场的需求。

致于开拓、勇于创新——久保田卧式柴油发动机开发团队介绍

久保田卧式柴油发动机开发团队,秉承自由开放的团队氛围,具有强烈的进取意识,作为久保田开拓海外市场的中坚力量,研发出新型燃烧室等先进系统。

在发动机研发设计领域,团队先于其他部门引进了CAD。使用CAD对单缸设计效果显著,亦引领着久保田发动机业务,迈向更高境界。

此外,卧式柴油发动机并不仅限用于农业机械设备领域,亦作为开采原油的泵发动机使用。

当时,久保田技术人员也走访勘查了其他地区,如也门、埃及、西伯利亚(冬季期间)、美国北达科他州(寒冷地区)的油田,由此扩大了久保田卧式柴油发动机的应用领域。

早期的久保田石油发动机也采用了卧式。之后,随着发动机由汽油向柴油方向的更替发展,通过自主研发卧式柴油发动机,久保田令小巧、轻量、大功率的发动机,走近农业及工业领域而备受关注,确保了久保田产品在海外市场业绩优异。

在久保田悠久的发展历史中,我们见证了卧式柴油发动机,超越作为一款机型的本身意义。作为久保田不断创新、勇于挑战新事物的精神符号熠熠闪光,成为久保田与客户良好沟通的基础。久保田通过不断实践、积累成功经验,从而让发动机事业得以飞速发展。可以说,久保田卧式柴油发动机,为全球农业机械及工业机械领域提供了全新价值,做出了巨大贡献。