工程机械呈现新趋势智能环保方向潜力巨大

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1、中国经济已进入中速增长和经济转型升级的周期，结合我国宏观经济的基本情况，2014 年 工程机械行业将承接前两年的低速增长态势，截至 2014 年 11 月，挖掘机械产销量 85032 台，较去年同期下降 18.1%，预计 2014 全年同比下降 22%。尽管宏观经济下行压力加大， 但随着国家预调微稳增长的各项政策实施，企业的经营环境将进一步改善，行业运行将呈 现企稳回升势头，预计 2016 年国内市场对挖掘机的需求量将逐步提升。 不过，作为基础设施建设的重要机械设备，挖掘机在市场需求稳步增长的同时，也在扮演 着破坏环境、消耗资源的负面角色。为了减少环境污染，目前各国政府纷纷出台政策和法 规，强

2、制各类机动车辆的排放指标，禁止排放超标的燃油车辆销售和使用。近几年，我国 也加快出台了一系列相关的法规，并逐步与国际接轨，未来挖掘机的产品竞争必将以节能 降耗为市场主题。 在燃油标准日趋严苛的国际大环境下，作为国际著名的工程机械制造商，斗山工程机械在 2014 年顺应国家环保节能趋势，基于全球一体化研发体系以及中国本土研发中心，推出了 配备智能电喷发动机的全新 9C 系列挖掘机，以满足市场及政策变化所带来的新需求。全 新的斗山 9C 系列挖掘机，凭借贴近中国客户的产品设计与先进的智能电喷发动机，必将 成为工程机械行业 2014 年技术转型发展中一股领军力量。 节能环保机械潜力巨大 中国科学院近

3、日发布的一项调查显示，我国是全世界自然资源浪费最严重的国家之一，在 59 个接受调查的国家中排名第 56 位。工程机械行业作为内燃机产品除汽车行业之外的第 二大使用行业，虽然工作范围仅限于建筑、矿山施工工地等，但由于其排放密度大，排放 指标又劣于汽车，因此对环境的污染更为严重。对此，国务院办公厅 2013 年初关于加强 内燃机工业节能减排的意见中有明确要求，到 2015 年，节能型内燃机产品占全社会内燃 机产品保有量的 60%，内燃机燃油消耗率降低 6%-10%。 中国工程机械工业协会会长祁俊表示，我国是“世界上最大的建设工地” ，工程建设带动着 工程机械行业飞速发展。然而，我国有关工程机械产

4、品排放的要求一直比较宽松，这使得 市场上充斥着大量高排放产品，已经成为了我国目前环境的沉重负担。因此祁俊认为，我 国节能环保工程机械行业在政策导向、市场需求双重层面都将面临重要机遇，2013 年国家 已有一系列支持环保产业发展的政策进入实施阶段，预计 2014 年以多功能、小型化、智能 电喷为代表的节能环保工程机械将带动全行业增长率超过 25%。 据 2013 年度国家政府工作报告明确显示，我国当年度节能减排目标并未完成。统计数据显 示，我国能源使用效率仅为美国的 26.9%、日本的 11.5%。国家工业节能“十二五”规 划显示了工业节能的总体目标：到 2015 年，规模以上工业增加值能耗比

5、2010 年下降 21%左 右。国家提出的严格要求使得工程机械企业不得不将节能环保放到其发展战略中的重要位 置。另外，在当下新型城镇化建设成为相当长一段时间的经济增长源泉，将对节能环保工 程机械市场的提振有相当积极的作用。 统计数据显示，2013 年环保投资总额 6000 亿元以上，同比增长 25%，是五年计划中投资 增速最高的年度。值得注意的是，在节能环保工程装备投资方面，2013 年全年新增固定资 产 468.57 亿元，同比增长 78.48%。分析人士指出，近些年来行业经济运行情况凸显环保 装备制造业政策导向性强，抗风险能力强的行业特性。有专家预测，为完成节能减排任务， 未来 5-10

6、年工程机械行业将成为我国促进节能减排的重要板块。 随着国家对于环保的重视以及石油等石化燃料价格的飞速上涨，工程机械节能环保产品也 成为了工程机械企业争夺市场的新利器。祁俊认为，走节能环保之路也是我国企业打破对 外贸易壁垒的绝佳途径。截至 2011 年底，我国工程机械产品每年消耗油料的费用高于全年 工程机械的总产值。而目前美国、日本等市场准入门槛正不断提高，在贸易壁垒设置中， 排放标准的限制首当其冲。不过祁俊强调，由于工程机械行业节能减排难度大，较多受制于技术瓶颈、燃油质量、用户陋习等问题，因此在加大研发力度提高适用性兼容性的同时， 必须将电喷机智能化的优势更为有效地传播教授给终端客户。 围绕智

7、能环保做文章 一方面在国家政策的刺激下，国内工程机械市场门槛渐高，整个工程机械行业格局争夺也 由产品经济耐用向着智能环保方面不断调整。各大工程机械企业也加大了技术创新投入与 新品推动力度，工程机械制造厂商的一致动作也意味着整个行业向绿色、智能转型， “节能 减排、绿色环保”已经渗入到整个行业的发展中。 另一方面，国内用户对挖掘机械的质量要求越来越高，尤其对产品效率、油耗、维修、残 值等指标非常关注。对此斗山工程机械相关高层强调，挖掘机行业普遍采用电喷发动机替 代原有直喷发动机的目的，绝不仅是提高燃油利用率降低油耗那么简单，之所以业界认同 电喷发动机是行业未来，其更核心的意义在于围绕电喷技术有着

8、一系列的智能控制新技术 得以应用，只有智能化控制的电喷才是达成使用成本降低的关键。 为了开发出世界顶级水准的智能电喷产品，斗山工程机械集结全球技术研发力量，成立了 全新的技术总部，致力于功能更完善、品质更精良以及更加环保节能的产品开发。在 11 月 25 日开幕的第七届上海宝马展上，斗山推出的新款 9C 系列产品，前后历经 3 年的开发 流程，采纳收集了客户的建议和评价，经过 8 道质量管理监测流程，集合研发、营销、生 产、服务和采购各部门的智慧和力量，并且经过客户在实际工况下反复验证，才得以成功 推出。 其中专为中国中小型矿山、大型土方工程客户设计的 DX340LC-9C，采用斗山 DL08

9、 高压 共轨电喷发动机，设计目标为提高速度、提高耐久性，改善油耗及性能，确保高效工作的 同时为客户降低油耗。此外 9C 系列 DX380LC-9C/DX420LC-9C/DX500LC-9C/DX520LC- 9C 等机型，也采用了国际领先的斯堪尼亚（Scania）电喷发动机，具有高燃油效率、低油 耗和耐久性等特点，也使 9C 系列在工作性能和环保节能双方面的优势明显，符合国家对 工程机械行业严格管理节能减排要求的同时，也为客户提供了在矿山和大型土建工程中的 强力设备。 而斗山针对 9C 系列采取的是 EPOS 系统 SPC 模式的综合智能匹配方案，根据实际作业工 况可自由选择功率模式（P）

10、，标准模式（S） ，经济模式（E） ，同时通过自动怠速及主泵流 量和液压系统压力智能控制，实现低油耗、高性能和可靠性的平衡统一。EPOS 系统 SPC 模式的组合，能够智能感知实际使用工况负荷，自动调节发动机转速和主泵扭矩，在满足 作业效率的同时实现更低油耗并有效降低故障几率。 有行业数据显示，工程机械将近 40%的故障来自液压系统，15%左右的故障来自发动机。 采用智能电喷技术后，可显著提高发动机功率的利用率，减少液压系统功率损失，使动力 系统与负载所需功率更好地匹配，降低了发动机和液压元件的工作强度，从而整体上提高 了设备在长时间使用中的可靠性。 对此斗山相关研发人员给出具体解释，从国内市

11、场外发展状况来看，电喷挖掘机智能控制 技术主要有以下发展趋势。首先是电子控制更加智能化，这种智能化主要体现在以下几个 方面。首先，计算机能够自动监测液压系统和柴油机的运行参数，如压力、柴油机转速等， 并能根据这些参数自动控制整个挖掘机动力系统运行在高效节能状态。其次，能够完成一 些半自动操作，如平地、斜坡的修整等，对司机的熟练程度要求降低，但工作质量却能够 得到大幅度提高。第三，能够根据监测到的运行参数进行故障诊断，便于挖掘机的维护。 这些功能的出现，使挖掘机性能得以大幅度提高。 其次就是柴油机的电喷控制，在传统的机械调速柴油机上，喷油泵的循环供油量、喷油提 前角等都受到转速影响，使柴油机性能

12、难以进一步提高。在柴油机上应用电喷控制后，可 以使泵的循环供油量和喷油提前角不再受转速的影响，从而使挖掘机能够一直工作在最佳状态，而且加快了响应速度。开发柴油机电喷控制器是提高挖掘机节能性的一个重要环节。直喷式发动机和电喷式发动机是目前工程机械设备中常用的 2 种发动机类型。它们各有不 同的工作原理和特点。从原理来讲，直喷式发动机是采用机械联动方式控制喷油的时间和 喷油量，主要通过高压油泵来加压柴油，然后由机械式喷雾油嘴来雾化柴油。直喷发动机， 其特点是机械控制喷油器的喷油时间和喷油量，喷油的压力小，雾化效果较差。 电喷式发动机分为单体泵式、电喷喷油器式，以及电控高压共轨式几种形式。就我们常见

13、 的柴油发动机来说，主要是以高压共轨技术为主。高压共轨技术，是由高压油泵加压后形 成高压蓄能轨，通过电脑 ECU 来控制喷油器上的电磁阀，根据各种传感器信号控制电磁阀 的开启，以实现调节喷油时间和喷油量，甚至还能实现分段喷射，从而使柴油达到最佳的 燃烧效果。电喷发动机是由电脑控制喷油器喷油的时间和喷油量，喷油压力大，雾化效果 明显。 对于电喷式发动机来说，发动机油门开度的电子控制已经不再是直喷式的人工开关选择简 单控制，它通过电脑 ECU 要充分了解发动机的特性和挖掘机工作时的负荷情况，进行智能 化分析，并采用自动化控制，依靠软件来实现绝大部分功能。然后，再经过控制器分析处 理，给油门驱动马达

14、发出相应的控制信号，从而进行油门开度的控制操作。 此外柴油机共轨式电控燃油喷射技术则是近年来比较先进的技术，其克服了传统柴油机的 主要缺陷。共轨式电控燃油喷射技术的核心，是在高压油泵、压力传感器、电脑控制单元 （ECU）组成的封闭环境中，把喷射压力的产生和喷射过程完全分开的一种供油方式。简 单的说，是高压油泵把高压燃油送入油轨，油轨中始终有恒定压力值，电脑控制单元 ECU 会根据负荷转速等信号确定应有的喷射压力和喷油时刻，从而控制喷油器的开启。高压共 轨喷射系统的特点是可以自由控制喷油量、压力值，以及自由控制喷油速率（速度） 、喷油 的正确时间。通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使得高压油

15、管压力大小与发动机 的实际转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了 传统柴油机的缺陷。 电喷机的另一个技术优势就是可变参数控制，为使挖掘机更好地适应各种工况下的负载要 求，动力系统内部一些控制元件的设定参数将不再是固定值，而是能随着挖掘机具体工作 状况而改变。例如，在日立建机生产的 EX 系列挖掘机上，负荷传感阀上的压力补偿器设 定压差就能随工作状况而改变，增强了挖掘机工作时的适应性。可以预测，在将来的挖掘 机动力系统中，将会有更多的控制参数可以调节，从而使挖掘机工作效率更高、操纵更容 易。 同时，现场总线技术和嵌入式系统将大量应用，也随着电喷式挖掘机“智能化”

16、程度的提 高，各种传感器、控制器将遍布挖掘机各处，这将导致挖掘机内部充斥各种导线、接头， 使控制系统变得复杂、可靠性降低。解决这一问题的方法是采用现场总线，用一条串行线 将所有的传感器、控制器和执行器连接起来，在保证系统具有强大功能的同时，具有简单 的结构和高可靠性。 除了与微电脑技术充分整合使机器变得更智能外，电喷式挖掘机在日常维修保养方面，用 户的实际体验也大不相同，直喷式柴油发动机的日常维修保养费用低，发动机工作时产生 的扭矩较大，动力强劲，适合中国的普通用户（可用油品较差的柴油） 。但其缺点也很明显， 由于国内油品普遍不高，柴油供油异常容易导致汽缸内积碳增多，功率下降、发动机转速 降低和不易打火启动等情况十分常见。电喷式柴油发动机能够做到和液压系统良好的匹配， 缺点是对柴油油品质量要求很高，后期保养费用相对直喷式发动机的产品要更大，并且损 坏严重的部件需要厂家进行维修（个人、小工厂不容易修复） 。 显然，随着机电一体化技术在工程机械上的广泛应用，智能化已经成为工程机械的一种发展趋势。主机制造商在凸显自身电喷技术的同时，也非常注重挖掘机的信息化研究、故障 记录及诊断系统。