我國工程機械節能減排研究現狀與發展趨勢

尹 超，徐林勛，孫興玉

（山東京博石油化工有限公司，山東 濱州256500）

我國早在上世紀五六十年代就已開始設計和制造一些工程機械，經過六七十年的發展，取得了不錯的成績，在這期間涌現出一批像徐工集團、三一重工、中聯重科等工程機械領頭企業，2017年全球工程機械制造商50強名單中，中國企業占據九席，其中徐工集團排名最高，位列全球第八。

中國工程機械行業積極貫徹創新、協調、綠色、開放、共享五大發展理念，行業面臨的國內外環境依然復雜，困難與希望同在，挑戰與機遇并存。2017年，是中國工程機械行業實施“十三五”規劃的至關重要的一年，在“中國制造2025”發展戰略下，工程機械要繼續堅持“創新驅動、綠色發展、節能減排、質量效益”的發展模式，積極推動工程機械全面健康發展。

十八大以來，習近平主席反復強調“綠水青山就是金山銀山”，這也充分體現出國家對節能減排的重視程度，工程機械同樣面臨著此類問題。

目前，工程機械技術在不斷升級，但仍不能解決其節能減排根本問題，探索工程機械油品與發動機匹配將成為未來工程機械節能減排的重要手段。

1 工程機械領域節能減排研究現狀

面對日趨緊張的能源短缺以及環境污染問題，如何將高能耗、高污染的經濟增長方式轉變成低能耗、低排放為標準的可持續性發展低碳經濟，目前來看依然不容樂觀。

一直以來，工程機械就以能耗高、排放差的形象存在于大家心中，這也是不爭的事實，工程機械油耗較大，類型不同油耗也有所不同，調研信息顯示，工程機械油耗一般在20～70 L/h不等，排放方面如一臺20 t挖掘機廢氣排放量相當于二三十輛小型汽車的廢氣排放量。對于2015年1月后，未達到第四階段排放標準的非道路動力機械[1]，依法禁止在京銷售和使用。因此，如何解決工程機械能耗高、排放差等問題，將會成為工程機械行業節能減排重要任務[2]。

針對目前工程機械存在的能耗、排放等問題，各大工程機械制造廠商以及工程機械科研機構紛紛對此進行研究。一般對工程機械節能減排的研究大都集中在提高相關元件的性能、改善液壓系統以及提高動力系統與液壓系統的功率匹配等方向。現階段，各大型工程機械廠家已經將節能減排研究方向轉移至如元件級技術、系統級技術、新能源以及混合動力技術上，并取得的良好的節能減排的效果[3]。其中新能源以及混合動力技術的改進在工程機械節能減排方面效果較為明顯，但我國混合動力工程機械目前基本上都處于試驗樣機階段，混合動力技術不夠成熟，許多核心的關鍵的技術還未掌握，而且混合動力一旦出現蓄電不足，尤其在礦山這種環境，很難及時解決。

縱觀以往工程機械節能減排研究發現，研究大都集中在提高工程機械工作元件（柴油機和液壓元件）性能、改進液壓系統等方向，然而這些對于解決工程機械節能減排等問題依然不夠全面。對于一臺價值千萬級別的進口工程機械，各種機械、系統設計都很先進的前提下，依然會出現在國外使用良好，而在國內使用時經常出現發動機故障、大修期提前、使用壽命縮短等問題，這將引起對此問題的認真思考。

2 對工程機械節能減排研究出現問題的思考與認識

追溯歷史，從1924年第一臺柴油機直接驅動開始用于單斗挖掘機到現在，已經走過了九十多個春秋，工程機械在此期間發生了數次翻天覆地的變化。在工程機械作業場所，作為工程機械動力源泉的柴油內燃機被大量使用，柴油質量的優劣直接影響其工作性能、工作效率及使用壽命[4]，然而目前對于工程機械油品與發動機匹配的研究可謂是少之又少。

為了更好地認識工程機械油品與發動機匹配問題，通過文獻調研及市場了解到，目前工程機械油品市場沒有太多的規范，油品指標比較籠統，沒有專門的工程機械專用油品來匹配工程機械發動機。

關于油品與發動機匹配，美國、日本和歐盟早在20世紀90年代已開展“汽油-油品”項目來探討油機匹配問題，如歐盟的EPEFE項目[5]、美國的AQIRP項目[6]和日本的JCAP項目[7]等，其中美國 AQIRP項目是由美國國內3個汽車公司和14個石油公司聯合進行的。其中美國AQIRP項目使用近百種燃料在100輛不同的汽油機汽車上，共進行了五千余次排放測試試驗。通過諸多測試獲得了大量燃料性質和發動機相關技術對發動機排放數據，并建立了對應的數據庫。由于汽油車在當時美國市場占主導地位，與柴油相關的汽車并沒有在AQIRP項目中。二十世紀末，美國市場出現大量柴油車，又相繼開展了如DECSE和APBF-DEC項目[8]關于柴油排放的相關研究。

隨著環保節能形勢日趨嚴峻，我國各大煉油廠以及科研院校陸續展開對汽車-油品-排放研究。2002年，中國石油依據我國汽油發展現狀以及汽車制造技術，在歐Ⅱ排放標準下針對汽油烴類組成對發動機排放性能展開研究。2005年，在汽油國Ⅲ標準基礎上，中國石化在發動機臺架和清凈性試驗上研究了不同硫含量以及烯烴含量對油品性能的影響。

通過資料顯示，我國對于油品與發動機之間的匹配研究不是很多，工程機械領域基本屬于空白狀態，分析原因可能是工程機械一直以來就以一種“粗線條”的形象出現在人們面前，高油耗高排放是一種常態，“冒黑煙”成為家常便飯，所以研究人員沒有把過多的精力放在工程機械油品與發動機匹配方向上。當然，隨著工程機械制造技術的進步與發展，以及油品升級，工程機械排放也已進入到第三階段排放標準時期，油耗也相應的有所改善，但是面對日益嚴峻的環保要求，北京地區從2015年1月起就已做出新增非道路動力機械必須達到第四階段排放標準才能在京銷售和使用的嚴厲要求，這些充分說明工程機械依然面對著嚴峻的節能減排形勢。

3 關于未來工程機械節能減排研究的建議

工程機械作為國民經濟發展的重要作業機械，加之我國實行的“一帶一路”發展理念，此時正是我國工程機械發展黃金時期。但是也要深刻認識到工程機械自身存在的“高能耗、高排放”的弊端，環保事業是全社會的共同責任，政府、行業協會和工程機械企業應共同推進環保工作；同時這也是工程機械行業人的義務，工程機械行業人應愛護和保護好所服務的企業和用戶，以“藍天白云、綠水青山”為工程機械行業人的重要任務。

通過前期工程機械領域相關資料的查閱以及工作經驗，未來對于工程機械節能減排，在進一步優化工程機械油品加注、儲存環境，將一切影響工程機械能耗、排放等因素影響降到最低的同時，研究人員要把多一點的精力放在工程機械油品與發動機研究方向上來，根據工程機械作業特點以及對應發動機作業工況特征，有針對性的研發出與工程機械發動機相匹配的工程機械專用油品，充分發揮每一點油的價值，將工程機械燃油消耗率、發動機排放等指標降到最低，最終實現工程機械油品與發動機匹配，早日實現工程機械“藍天白云、綠水青山”節能減排任務。

[1]李 遼.減排，倒計時[J].今日工程機械，2015（3）：39-47.

[2]張大慶.工程機械節能環保研究趨勢[J].建筑機械化，2015（6）：27-30，57.

[3]李浩語.芻議工程機械節能環保研發趨勢[J].建筑工程技術與設計，2016（5）：1832.

[4]柳耀麗，杜海燕.使用燃油存在的問題及解決方法[J].黑龍江交通科技，2008（10）：83.

[5]M Signer，P Heinze，R Mercogliano，H-J Stein.“European programme on Emissions，Fuels and Engine Technologies（EPEFE）-Heavy Duty Diesel Study”.SAE 2000-01-1997[Z].

[6]Wendy Clark，George M.Sverdrup J.Goguen，“Overview of DieselControl-Sulfur Effects Program，”SAE 2000-01-1879[Z].

[7]K.Oyama，T.Kakegawa“Japan Clean Air Program Step I Study of Diesel Vehicle and Fuel influence on Emissions.”SAE 2000-1-1973[Z].

[8]U.S.Department of Energy.“Sulfur（DECSE）Program Final Report：Diesel Oxidation Catalysts and Lean-NOx Cata lysts.”June 2001[Z].