国产发动机蓄势升级

 ■■机械工业工程机械军用改装车试验场、国家工程机械质量监督检验中心总工程师 田志成

自2009年12月7－18日，哥本哈根世界气候大会（《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议）在丹麦首都哥本哈根召开以来，节能减排工作已在我国引起更加广泛的重视。从国家层面讲，就是如何降低我国单位GDP的能耗和二氧化碳排放；具体到一个行业或一个企业，就是如何减少单位产值的制造能耗和排放，只要节能就可以减少排放，就为全球减排做出了贡献，这是国家层面的大概念。

在国家与企业之间,减排是国家的愿望，节能是制造商和用户的共同渴望。减排是国家推动的事情，主要由国家从政策法规和标准方面着手来引导；节能，从降低成本和提升产品竞争力的要求而言，企业是主动推动者。

工程机械节能减排内容宽泛，但主要涉及两个方面：其一是降低企业在生产过程中电、水、气、油的消耗和排放；其二是被制造出的产品对使用者来说具有明显的节能和减排能力。因篇幅所限，本文主要讨论产品方面所涉及节能减排的主要内容。

目前，我国对节能减排的宣传力度比较大，目标清晰。在 国家“十一五”和“十二五”规划中工程机械是重点支持内容，并列入“863”等科技计划中。2009年，国家工程机械质量监督检验中心受国家质检总局委托对内燃平衡重式叉车、挖掘机和装载机的节能测试与评价方法进行了研究。

节能减排产品的现状

1.国外现状

在混合动力方面，近几年国外知名工程机械制造商相继推出混合动力型产品，如卡特的D7E型推土机；小松的PC200-8型挖掘机；Volvo的L220F型轮式装载机；凯斯的CX210B型混合动力挖掘机以及三菱重工（MHI）的GRENDiA EX系列发动机/蓄电池混合动力叉车等。国外混合动力型产品基本情况见表1。

在再制造技术方面，卡特彼勒公司于1973年开始再制造业务，在经历了近30年的摸索发展期后，在近10年不断发展壮大，成为了全球最大、技术实力最强的再制造巨头，再制造业务也成为了卡特彼勒的核心竞争优势之一。卡特彼勒每年循环利用超过4 540万t的报废铁，主要用于再制造发动机、变速箱和液压零部件。2008年，卡特彼勒在上海建立全球第三家再制造中心。2009年上半年，卡特彼勒又先后在顺德、成都建立面向消费终端的再制造回收点。目前，美国和日本等发达国家工程机械再制造技术很成熟，再制造产品早已形成规模和产业，经济效益明显。

2.国内现状

我国在节能减排产品开发方面做了很多努力，但仍处于起步阶段，代表性产品有：三一重机2009年11月展出的SY215C型混合动力挖掘机；厦工于2010年4月推出的XG955天然气发动机轮式装载机；山东临工于2009年8月推出的节能型轮胎式装载机LG953L等。

此外，由科技部国家“863”计划支持的“新型混合动力工程机械关键技术及系统”重点科研项目，在柳工和江麓机电科技公司启动，用于研制混和动力挖掘机，其关键技术是大臂和回转制动势能的回收。相对于国外企业，我国在产品开发方面还有较大差距，特别是在混

动力方面，工程机械电机和电控技术研究滞后，产品节能效果不明显。

在再制造方面，国内企业通过合资或者独资等不同方式开始进入该领域。中联重科融资租赁公司再制造中心起步较早，并已初步形成业务模式和一定产品规模。潍柴动力于2008年成立潍柴动力（潍坊）再制造有限公司。玉柴于2009年12月与卡特彼勒（中国）投资有限公司成立合资公司，为玉柴柴油发动机和零部件以及部分卡特彼勒柴油发动机和零部件提供再制造服务。2009年2月，东风康明斯与美国康明斯签订了再制造项目合作协议书，融合美国先进技术开拓中国再制造市场。2009年5月，柳工启动西南再制造中心项目。2010年5月，武汉千里马机械再制造工程竣工。

据笔者了解，我国工程机械再制造技术处于启动阶段，再制造成套技术尚不成熟，没有形成规模化生产，我国工程机械产品销售价格低也是制约该产业发展的一个主要原因。

节能减排的主要方式

从产品技术层面讲，节能减排效果明显的方式主要有以下3个方面。

1.动力源改善

本文所说动力源是指用于工程机械的最初动力源，对于工程机械来说，动力源主要是指油、气、蓄电池和外插式电源等。其中天然气发动机、外充式蓄电池电动机和外插式交流电发动机等排放很小或零排放。此外，内燃发动机燃烧性能的改善和电喷控制是节能减排的有效途径之一。

2.传动方式改善

传动方式的改善主要是提高传动效率，从而达到节能的目的。因此，提高节能的方式是从低传动效率模式向高传动效率模式转变，例如静液压传动和电传动效率较高。

3.匹配与控制的改善

首先是匹配方面，在强调节能减排的大环境下，提倡发动机与传动系统、工作系统和行走系统的合理匹配具有重要意义，因为合理匹配具有良好的节能效果。

我国1980年前后，工程机械的设计者需要遵从发动机与传动系统和行走系统的合理匹配，例如推土机要求匹配的结果是在最大负荷工况工作时：发动机不能熄火，行走系统滑转率处于12%~20%区域，发动机工作在高效区；80%负荷时，燃油消耗处于较低水平等，在满足条件的情况下要求匹配发动机的功率最小。自1990年以后，由于行业的快速发展，产品设计中合理匹配的要求有所降低，强调保护发动机，因此在产品设计中出现大马拉小车的情况较多。而企业当前的目标是研究不同的工程机械需要什么类型的发动机，其功率曲线才节能，不能一味使用同一种类型的发动机。

关于控制，主要是传动方面的精确控制，例如挖掘机工况控制，发动机供油控制。目前，国内有些方面已经做得很好，例如挖掘机在静液压传动中，根据其工作特点和作业过程中对动力及速度的要求，在发动机、液压泵、液压马达三者间，应用微机和负荷传感技术，按照设定的工作模式（轻载、重载、空载）实现压力、流量和功率的节能综合控制，使液压系统和发动机的匹配尽可能获得最高工作效率和最合理的燃油经济性。另外，国内部分装载机使用了双泵合分流技术。