徐工LNG进阶之旅 从0到800K的技术沉淀

2013年3月，中国工程机械年度产品TOP50（2013）榜单揭晓，徐工LW600K-LNG型轮式装载机凭借卓越的技术和性能荣获此殊荣。之后，在记者与徐工集团铲运机械事业部副总经理、技术中心主任马铸交流中，他表示，“无论是整体设计、产品性能，还是零部件的自主创新能力，该奖项对于徐工LW600K-LNG而言，都是实至名归。”马总的这种自信和自豪之情，极大地勾起了笔者对徐工LNG装载机的兴趣。于是前不久的徐州一行，特为探究徐工LNG装载机研发前后的故事。

从0到800K的技术沉淀

LNG，“忐忑”起航

继2007年颁布的《能源发展“十一五”规划》与《可再生能源中长期规划》之后，2008—2009年，为了进一步推进节能减排工作，我国又相继出台了一系列规划、法规、政策和措施。在宏观政策的指引下，开启了中国工程机械企业研发绿色节能环保产品的热潮。徐工也正是在此时，开始了对研制LNG装载机的酝酿。

或许是因为CNG在我国起步较早、发展较为成熟，有很多可循的经验去借鉴，5年前的中国工程机械行业，通过燃料实现节能减排的模式中，CNG产品成为大家普遍选用的技术研发路线。那时，徐工也对此进行过考量。对于为何放弃CNG而改为研制LNG装载机，马铸表示，“在考虑燃料对于节能减排的作用时，CNG在当时是一个主流的研发方向。当时，合作的发动机厂家也向我们推荐过联合研发CNG发动机。但经过调研，我们发现，使用CNG作为燃料，其物理特性和储存方式带来的装载机工作视野、工作性能、工作时间等并不理想。所以，我们很快调整了方案，确定了研制LNG装载机的路线。”

方案定了，但实施起来并不容易。在当时尚无任何LNG工程机械产品可做参考和借鉴的背景下，徐工也是在“摸着石头过河”。

恰巧地是，内蒙古鄂尔多斯地区的一位用户在此时向徐工表达了希望能够为其提供一台LNG装载机的想法。于是，徐工、发动机合作企业以及用户组成的20多人研发团队正式开始了LNG装载机的探索。

鄂尔多斯拥有丰富的天然气存量，此前，LNG重卡已在该地区有所推广和使用。在参考LNG重卡设计的基础上，徐工也更多地听取了用户的需求。马铸回忆说：“当时，用户对产品的配置、性能、安全性、维修保养以及价位等方面均提出了一些要求。他希望一辆车上携带2个储气罐以实现较长时间工作；燃料使用完毕后，可以通过更换储气罐的方式进行燃料的补给。但是因为储气罐重量很大，因此又提出了装载机上加装起吊装置实现自行吊装更换的功能。”综合各方意见下，徐工以LW500K型装载机为原型开始研制。

2009年，徐工第一台LNG装载机试制成功，可以说该产品在结构和使用成本上完全满足了用户需求：一台装载机携带2个储气罐，并放于一个承载架上，装载机上设有简易的起吊装置，可实现储气罐的自行更换，燃料成本明显降低。但是，这样的结构大大影响了作业视野，增加了制造成本。同时，首次采用LNG作为燃料的装载机，并未实现发动机的合理匹配，其动力性能明显逊色于燃油装载机，而各个组成部分的管路布置也不利于维修保养。用马铸的话说，这台装载机还“很原始”。但从LNG在装载机上的应用来讲，徐工无疑成功地迈出了第一步。

LNG强势进阶800K

徐工很快开始了LNG装载机的改进设计。距离第一台“原始”产品3个月后，经过一番改制的第二台徐工LW500K-LNG型装载机诞生。该产品在总体布局、动力性能等方面做了较大改进和提升：摒弃了之前2罐、自行吊装更换而采用单罐安装、充气的方式，同时，明确了储气罐的安装、定位以及充气阀位置；优化了发动机外特性曲线和扭矩曲线，大大提高了动力性能；相对完善了机罩的结构设计，更适合LNG装载机的维修保养。该产品成为徐工之后LNG装载机的基本形式。

BICES2011展会上，徐工携带改进后的LW500K-LNG型装载机盛装亮相，引起业界的极大关注。该产品也由此成为全球第一台公开展示的LNG装载机产品。后续国内同行厂家陆续推出的LNG装载机产品大都没有偏离该展示产品的总体架构。

之后，徐工开始加紧研制LW600K-LNG型装载机。2012年，6t级LNG装载机下线，该产品除了采用成熟的液化天然气动力技术外，还采用了徐工自主研发的电控变速器、湿式驱动桥等核心零部件作为标配，成为国产装载机中自主研发系数最高的产品，彰显了我国装载机技术研发实力。

同年，徐工又成功推出了8t级LW800K-LNG型装载机。该产品基于成熟的LW800K燃油型装载机基础上设计开发，采用潍柴气体发动机，配备国际知名品牌传动部件，气瓶采用双罐结构，容积可达1000L，可持续工作12h以上。此外，徐工在大吨位集成技术、大型驱动桥独立制动腔技术、液压系统压差补偿技术等方面的深入研究和应用，为该产品的成功推出提供了重要保障。LW800K-LNG的诞生，成功实现了LNG在大型轮式装载机上的应用，填补了国内空白。

2013年3月22日，徐州市科学技术局组织召开了徐工铲运机械事业部2013年新产品鉴定会，包括LW500K-LNG、LW600K-LNG和LW800K-LNG轮式装载机在内的共7台高新产品一次性全部通过鉴定。

在得到技术专家认可的同时，徐工LNG装载机也获得极大的市场肯定。2012年10月，4台徐工LW600K-LNG型装载机进驻连云港；2013年3月，10台徐工LW500K-LNG型装载机交付泰州港；4月，迁安铁矿陆续购入徐工LNG装载机数十台；5月，徐工又有数以百计的LNG产品整装待发。徐工LNG装载机在为国家节能环保建设贡献着力量。

细数LNG三大技术核心

谈到徐工LNG装载机的研发历程，马铸表示，“我们并不是一蹴而就。LNG装载机上每一点的布局、可靠的动力性、传动系配置、整体结构设计等都是徐工精益求精、不间断探索过程中日益改善和提升的结果。”他将LNG装载机的技术关键点归纳为3点。第一是LNG装载机的构架和布局。从最初的2个储气罐到如今仅采用1个加大容量的储气罐，从通过更换储气罐来补给燃料到如今直接充气的便捷方式，从储气罐位置由台架到配重再到如今呈“卧倒式”放置于驾驶室后，徐工不断尝试如何使装载机作业时具有更好的视野范围。马铸说，调研过程中，用户对于作业视野提出了很大要求。LNG产品在结构上与普通装载机有很大区别，采用怎样的布置方式获得最大的视野，是必须解决的首要问题。此外，储气罐的容量是影响作业时间和效率的因素之一，是决定其能否被广泛推广和应用的关键。目前，徐工5t和6t级LNG装载机配备的储气罐充气一次可完全满足一个台班（约10h）的作业需求。

第二是LNG装载机的动力性能。装载机作业状态更换频率较高，要求低速状态下具有最短时间内达到最大扭矩等特点。相对而言，LNG动力特点“偏柔”，因此，低速大扭矩点出现的时间较燃油装载机相对较长，大多用户对此都会提出改进要求。在设计过程中，就需要让发动机的外特性曲线和扭矩曲线尽快“朝上走”，使得低速大扭矩点更快地出现。通过摸索，徐工通过2个途径来实现，一是同吨位产品下，LNG装载机的发动机较普通燃油发动机扭矩增大10%左右；二是气体发动机点火系统目前采用点燃式，与压燃式柴油机相比，匹配特性曲线需要优化。目前，徐工LNG装载机的动力性能与燃油装载机相比已无大差别。5t和6t级的装载机特性曲线已经相对比较完善，8t装载机的特性曲线仍在调整过程中。预计2013年7月，徐工将批量推出具有完美动力性能的8t级LNG装载机。可以说，为保证动力性能，徐工从来没有停止过对气体发动机技术的改进。

第三是LNG装载机的维修保养。由于结构的特殊性，LNG装载机的维修保养也与燃油装载机有很大不同。为此，徐工走访了多个LNG产品用户群体，如城市大巴、重卡等，听取他们在维修、保养中发现的问题，并对此进行研究改进，如具有明火时产品的安全性、气体燃料容量显示准确度等。为了提高产品维修便捷性，驱动桥、传动轴等部件在设计过程中也会做出相应改进；同时，燃油装载机更多的维修是在油管部分，LNG产品则主要是气路位置，因此维修点不同，需要留有足够的空间便于气路检修。为此，徐工不断改进机罩设计形式。目前，公司已经推出了全新的第三代机罩，更加适用于LNG装载机，并保证了维修保养的便捷性。

到目前为止，徐工LNG装载机产品在动力性、工作效率、燃料消耗、维修保养等方面已经具有非常杰出的表现。实验数据显示，徐工LNG装载机最少可减少20%的燃料成本，而据用户反应，其燃料成本最高可降低35%～40%。截止到2012年年底，徐工LNG装载机销量达到徐工装载机总销量的1/10左右。这充分体现了用户对徐工LNG装载机产品的认可。

当然，马铸将这些成绩更多地归结于与用户联合设计的研发模式。他强调，一款产品在推出前与用户沟通是非常重要的。用户的作业环境不同，感受和侧重点就不同，只有了解和满足细分市场和用户需求，才能赢得市场。徐工LNG装载机的成功就是最好的佐证。

三大问题呈趋势导向

尽管徐工在LNG装载机技术方面的探索已经居于行业领先，但对于未来的发展，马铸仍然提出3个问题。

一是LNG发动机的点火方式。据了解，已经有发动机企业在研制气体发动机的压燃式点火技术。如果可以实现，发动机的外特性曲线和扭矩曲线会更接近理想状态，产品的工作效率会更高。

二是燃料存量的显示问题。目前，气体燃料显示器的精确性仍略逊于柴油显示器，需要结合用户的经验加以判断。如何通过技术改进实现精确显示，尚需要探索。

三是LNG装载机的作业环境。目前，LNG装载机对于吊装或密闭空间作业等仍具有局限性。一方面，吊装过程中有可能碰撞到某些管路，发生磨损甚至气漏；另一方面，如果长时间在密闭空间作业，无论储气罐性能多好，也会产生气体挥发。但实际使用中，确实有对装载机特别是大吨位装载机在这些特殊环境下作业的需求，因此，研制适应吊装和密闭空间作业的LNG装载机也是未来的发展方向。

对于节能减排产品的研发，马铸表示，国外的工程机械主要通过动力升级、关键零部件提高工作效率、降低油耗等来实现。在这方面，我们还存在一定的技术差距。研制LNG工程机械是结合我们自身特点探索出的一条可行之路，在这条路上，徐工有责任也有义务继续探索动力性、经济性以及环保性能更加卓越的产品研发，在为用户提供最大价值的同时，也为社会的可持续发展尽一份力。