為中國(guó)農(nóng)機(jī)鑄造強(qiáng)大心臟

本刊記者|武圣俊

為中國(guó)農(nóng)機(jī)鑄造強(qiáng)大心臟

本刊記者|武圣俊

2016年，天津雷沃動(dòng)力有限公司牽頭、清華大學(xué)、安徽全柴、吉林大學(xué)等15家企業(yè)及科研院所組成的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司聯(lián)合天津大學(xué)、西安交通大學(xué)、濰柴動(dòng)力股份有限公司等15家單位組建的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)共同申報(bào)的“新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目入選國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能農(nóng)機(jī)裝備專(zhuān)項(xiàng)。該項(xiàng)目2016年9月啟動(dòng)，由兩支開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)分別進(jìn)行項(xiàng)目攻關(guān)。

農(nóng)用柴油機(jī)是農(nóng)業(yè)機(jī)械的“心臟”，是國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平和制造能力的標(biāo)志，也是國(guó)際農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。開(kāi)展節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)理論及技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，對(duì)于提升我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自主創(chuàng)新能力和行業(yè)技術(shù)水平，促進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、加大先進(jìn)適用產(chǎn)品供應(yīng)能力，提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的戰(zhàn)略意義。先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用，能夠顯著提升我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，降低機(jī)械能源消耗與有害物排放總量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代迫在眉睫

我國(guó)的農(nóng)機(jī)工業(yè)經(jīng)過(guò)近十年的快速發(fā)展已經(jīng)成為世界農(nóng)機(jī)生產(chǎn)大國(guó)。但是我國(guó)要成為立足世界的農(nóng)機(jī)強(qiáng)國(guó)，就必須在自主創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、信息化程度、質(zhì)量效益等方面取得更大的突破。

近些年來(lái)，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的深入推進(jìn)，農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模化得到了快速的發(fā)展，而高端的農(nóng)業(yè)動(dòng)力與大型收割機(jī)、植保機(jī)等自走式作業(yè)機(jī)械無(wú)疑是我國(guó)農(nóng)業(yè)走向規(guī)模化運(yùn)營(yíng)的必然需要。但是，我國(guó)每年仍大量進(jìn)口農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的大型拖拉機(jī) 、智能收割機(jī)，這些進(jìn)口機(jī)械價(jià)格高昂，使我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益大大降低。

當(dāng)前我國(guó)農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品高5-10%，噪聲水平高出了2-3分貝，排放低了2個(gè)階段。總體上，我國(guó)農(nóng)用機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)出燃油消耗量大、燃燒不充分、噪聲大的現(xiàn)實(shí)，亟待技術(shù)升級(jí)換代。

長(zhǎng)期以來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家一直引領(lǐng)著農(nóng)用柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展。幾乎所有73.5kw以上的農(nóng)用柴油機(jī)，歐美國(guó)家都采用了適于低速大扭矩特性的電控高壓燃油噴射系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、振動(dòng)和噪聲、可靠性等指標(biāo)都明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)。

2015年我國(guó)實(shí)施了“國(guó)三”排放法規(guī)，國(guó)內(nèi)主要農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)和一流高校科研機(jī)構(gòu)融合國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，初步運(yùn)用智能電控系統(tǒng)對(duì)供油規(guī)律、EGR等綜合匹配實(shí)現(xiàn)農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)從機(jī)械控制向初步電控控制的標(biāo)志性跨越，呈現(xiàn)出電控差異化燃油供油方案（如電控單體泵、電控VE泵、電控共軌等）的農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)。

我國(guó)非道路國(guó)三排放農(nóng)用柴油機(jī)普遍采用電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)，只有少數(shù)采用了外企生產(chǎn)的高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大的差距。隨著非道路引動(dòng)機(jī)械排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步升級(jí)，我國(guó)農(nóng)機(jī)動(dòng)力升級(jí)換代迫在眉睫，急需突破農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。

節(jié)能環(huán)保 提升中國(guó)農(nóng)機(jī)裝備競(jìng)爭(zhēng)力

當(dāng)前我國(guó)農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)存在可靠性差，排放高，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、振動(dòng)大，用戶分散、維修不便，維護(hù)保養(yǎng)差，智能化低等問(wèn)題，需要進(jìn)行全面技術(shù)升級(jí)。因此需要將發(fā)動(dòng)機(jī)排放等級(jí)從當(dāng)前的國(guó)三逐步提升，優(yōu)化燃燒，提高熱效率，選擇適合的技術(shù)路線控制排放，降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗。在噪聲源的分離和識(shí)別基礎(chǔ)上，進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)。廣泛采用電控技術(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行柔性控制及智能控制。通過(guò)遠(yuǎn)程通訊，收集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障預(yù)警診斷及管理，建設(shè)智能信息管理系統(tǒng)。同時(shí)，需要有自主開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵零部件，打破國(guó)外品牌的壟斷，需要進(jìn)行精益制造研究，保證產(chǎn)品性能的一致性并進(jìn)行整車(chē)驗(yàn)證考核。

正因如此，天津雷沃團(tuán)隊(duì)將該項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容分為關(guān)鍵共性基礎(chǔ)研究、智能控制與信息管理、關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)、農(nóng)用小功率柴油機(jī)開(kāi)發(fā)、農(nóng)用大功率柴油機(jī)開(kāi)發(fā)五大部分。

天津雷沃團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李方成博士介紹，該項(xiàng)目順利實(shí)施后將突破新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放和降噪等關(guān)鍵技術(shù)，建立非道路柴油機(jī)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)，形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

在項(xiàng)目完成后，可以實(shí)現(xiàn)非道路國(guó)四農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)批量生產(chǎn)，并且開(kāi)發(fā)出相當(dāng)于StargIV的國(guó)五樣機(jī)，并進(jìn)行相當(dāng)于歐盟Starg V 國(guó)六排放研究。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)與整車(chē)排放研究，初步形成非道路車(chē)載排放檢測(cè)方法，為國(guó)家后續(xù)非道路在用車(chē)排放法規(guī)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件都受制于國(guó)際知名企業(yè)，而該項(xiàng)目中對(duì)農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵零部件自主研發(fā)將改變這一現(xiàn)狀。項(xiàng)目實(shí)施后，將縮小我國(guó)與國(guó)外主流農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的差距，讓中國(guó)農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)走進(jìn)世界一流技術(shù)的隊(duì)伍與之并跑。將保障我國(guó)國(guó)產(chǎn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率及我國(guó)糧食和產(chǎn)業(yè)安全，為中國(guó)農(nóng)機(jī)裝備“走出去”提供科技支撐。

過(guò)去，我國(guó)農(nóng)機(jī)核心農(nóng)機(jī)裝備很大程度上都依賴于從國(guó)外進(jìn)口，以2013年為例，我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備進(jìn)口額高達(dá)25億美元。但是在項(xiàng)目成功實(shí)施之后，將形成30臺(tái)農(nóng)用小功率柴油機(jī)和10萬(wàn)臺(tái)農(nóng)用大功率柴油機(jī)的生產(chǎn)產(chǎn)能，帶動(dòng)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)。在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)之后將有力提升我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備競(jìng)爭(zhēng)力，減少對(duì)國(guó)外農(nóng)機(jī)裝備的進(jìn)口。

節(jié)能環(huán)保，是可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。在項(xiàng)目完成，國(guó)四發(fā)動(dòng)機(jī)批量成產(chǎn)之后，燃油耗相較于之前的國(guó)三機(jī)將大幅度降低，為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全面機(jī)械化提供綠色動(dòng)力支持。

提高自主創(chuàng)新能力 打造民族品牌

中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)趙剡水博士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。旨在突破低油耗、低噪聲和低污染的新型農(nóng)用柴油機(jī)關(guān)鍵共性技術(shù)，開(kāi)發(fā)核心零部件，提升農(nóng)機(jī)智能化管理水平，開(kāi)發(fā)符合非道路國(guó)四及歐洲非道路Starg IV排放法規(guī)要求的大、中功率新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)的精益制造。突破國(guó)外技術(shù)壟斷，提升農(nóng)機(jī)裝備行業(yè)的整體技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

趙剡水介紹，該項(xiàng)目研究的目標(biāo)就是針對(duì)柴油機(jī)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、用途多樣化、低俗大扭矩工況的特殊要求及燃油耗高、噪聲大、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)一體化聯(lián)合研究攻關(guān)，重點(diǎn)掌握新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)關(guān)鍵共性技術(shù)、開(kāi)發(fā)新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)智能管理平臺(tái)和關(guān)鍵核心零部件，實(shí)現(xiàn)集成匹配和精益制造。主要研究?jī)?nèi)容包括：低轉(zhuǎn)速高強(qiáng)化燃燒過(guò)程理論，非道路排放控制技術(shù)，減振降噪技術(shù)應(yīng)用，農(nóng)用柴油機(jī)與作業(yè)機(jī)械匹配，農(nóng)用柴油機(jī)智能控制策略與管理系統(tǒng)，電控高壓噴射技術(shù)等方面的研究工作。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)置了5個(gè)課題；新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)關(guān)鍵共性技術(shù)研究、新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)關(guān)鍵核心零部件開(kāi)發(fā)、新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)智能管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、中功率節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)集成開(kāi)發(fā)與整機(jī)匹配、大功率節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)智能管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與精益制造。將整體技術(shù)路線分三步：首先研究農(nóng)用柴油機(jī)關(guān)鍵共性技術(shù)，包括高效清潔燃燒理論、減振降噪技術(shù)和低摩擦技術(shù)及控制方法，實(shí)現(xiàn)技術(shù)原創(chuàng)；其次以基礎(chǔ)研究為指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)關(guān)鍵核心零部件，包括高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、智能管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)等，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)；最后在優(yōu)勢(shì)骨干企業(yè)實(shí)現(xiàn)整機(jī)集成應(yīng)用及精益制造。

據(jù)悉，該項(xiàng)目成果產(chǎn)品技術(shù)水平將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，這對(duì)于提高整個(gè)農(nóng)機(jī)行業(yè)的整體技術(shù)水平及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化將起到明顯的促進(jìn)作用。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中形成的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)可為整個(gè)行業(yè)提供服務(wù)，推動(dòng)行業(yè)整體進(jìn)步發(fā)展。

該項(xiàng)目集成研制開(kāi)發(fā)大功率農(nóng)用柴油機(jī)，可以促進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升高端產(chǎn)品供給能力。隨著非道路作業(yè)機(jī)械環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)動(dòng)力升級(jí)換代迫在眉睫。項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)滿足非道路國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)及歐洲非道路Stage IV排放法規(guī)的中功率、大功率節(jié)能環(huán)保農(nóng)用柴油機(jī)，滿足市場(chǎng)急需，從而推動(dòng)我國(guó)大型拖拉機(jī)及配套作業(yè)機(jī)具、自走式農(nóng)機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，提升國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品配套能力。項(xiàng)目技術(shù)成果不僅在高端市場(chǎng)可替代進(jìn)出口產(chǎn)品，再加上良好的性價(jià)比、售后服務(wù)及備配件供應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，將在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化成果以滿足國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)的需求和出口為目標(biāo)，對(duì)形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的民族品牌，提升國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)具有重大意義，也將促進(jìn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品換代平臺(tái)，快速提升我國(guó)企業(yè)自主創(chuàng)新能力，保證可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)項(xiàng)目順利實(shí)施之后，也將促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)裝備向多元化、多層次、多功能方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和振興裝備制造業(yè)，提升我國(guó)農(nóng)業(yè)裝備自主供給能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。