早在哥本哈根会议前,中国就已经承诺2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%~45%。前不久,中国国际经济合作学会在北京财经周刊》发表《2010,以低碳经济为核心的产业革命来临》一文指出:一场以低碳经济为核心的产业革命已经出现,低碳经济不但是未来世界经济发展结构的大方向,更已成为全球经济新的支柱之一,也是我国占据世界经济竞争制高点的关键。
中国内燃机工业协会数据表明,中国内燃机产量占全球的四分之一,但与世界先进水平相比油耗高15%~20%。数据的背后是巨大的经济潜力,但也面临发动机技术提升的挑战。
很多人都听说过能容纳近千人的空客A380超级大飞机,但却很少有人知道伊顿公司为这一机型设计的飞机最重要部分之一液压系统,帮助“巨无霸”减少了整整1t的“体重”,伊顿从未停止过关于节能减排的努力和尝试。在工程机械行业,致力于节能减排的企业无疑是相对幸运的,至少,他们的努力为人所见。因为用户在大呼减少成本的时候,已经在密切关注是谁的发动机在帮助他们减少油耗。
2009年,国家环境保护部发布2009年第48号公告,实施《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》(GB20891-2007),并提出有关要求。《公告》指出,从2009年10月1日起,所有新定型的非道路移动机械用柴油机必须符合(GB20891-2007)第二阶段型式核准排放限值的要求。虽然从技术角度来看,“国Ⅱ”对发动机企业丝毫没有构成威胁,换句话说,企业早就为“国Ⅱ”做好了充分的准备。但企业决不能掉以轻心,今后可能实施的更加严格的排放制度才是真正的考验。
在这次组稿过程中,我们看到了中国发动机企业势在必得的雄心和脚踏实地的运作,从潍柴打造千亿级绿色动力基地,到玉柴机器计划2010年实现小挖配套4000台的目标,再到上柴在D9产品上的精耕细作,同时还有康明斯这个将本土化做到极致的企业在为适应中国市场所做出的积极调整。借着节能减排的“低碳风潮”,发动机企业蓄势而发,竞争的序幕已然拉开……
潍柴:挑战全球第一目标
近年来,潍柴集团通过内生式发展以及资本运作、收购兼并等方式迅速成为我国乃至世界发动机领域的翘楚。
潍柴作为中国最大的汽车零部件企业,一直以来把动力总成作为企业的核心业务。2010年6月21日,对于潍柴来讲,是一个具有里程碑意义的日子。这一天,潍柴集团在潍坊本部召开千亿级绿色动力研发制造基地暨150万台大功率柴油机战略规划发布会。期间,潍柴向外界正式发布了“挑战全球第一目标,打造千亿级绿色动力研发制造基地”的战略目标,实施“5810工程”:即2012年实现销售收入500亿元,2015年实现800亿元,2020年突破1000亿元,2015年4~15L发动机产能将达到150万台,2020年突破200万台。
新战略的发布,可谓“一石激起千层浪”,潍柴集团再一次聚焦了业内所有人的目光,潍柴集团的航母效应正在凸显。
何以打造千亿级基地
作为潍柴集团的掌门人谭旭光,对于潍柴集团的新战略有信心,也深知其风险性。潍柴集团的新战略究竟是建立在什么样的基础之上的?
经过对市场的严格考量和科学分析,这一目标完全是可以实现的。潍柴集团有关负责人表示,长期以来,特别是自2009年10月份以来,潍柴各类发动机市场需求持续火爆,一直处于“一机难求”的状态,预计2010年1-6月份销量可以达到33万台,已相当于2009年全年的水平。在仔细分析了国内重卡和工程机械等市场的发展状况,并综合考虑了我国社会发展趋势后,潍柴认为,在未来10年中,国内对大中排量柴油机的需求量将呈高位运行态势,这为潍柴发动机业务做强做大奠定了基础。以重卡市场为例,现有重卡客户的需求已达150万辆,到‘十二五’末将突破300万辆。如果按潍柴现在近40%的市场占有率计算,5年后的市场需求将达到120万台。基于这种认识,潍柴制定了“5810”战略。相关资料同时显示,在“十二五”期间,客车、工程机械、船舶等市场都将在现有的基础上成倍增加。根据这一规划,“十二五”、“十三五”期间,潍柴集团千亿级动力研发制造基地总计直接投资将达到150多亿元,在未来5~10年中将在潍坊地区构建起两大发动机生产制造基地,以生产4~15L高速柴油机为主的高新工业园制造基地和一万匹大马力中速柴油机为主的滨海工业园制造基地。以潍柴发动机为中心,打造关键零部件的卫星产业集群式生产制造基地的目标可期。
玉柴:一切尽在掌握
玉柴发动机匹配挖掘机最早从2000年开始,是目前唯一成功批量投放市场的国产挖掘机动力,年配套量达到4000台。
广西玉柴机器股份有限公司地处广西壮族自治区玉林市,所在城市没有太多的地域优势,周边的产业配套能力也很有限,但是,就是在这样的环境下,玉柴机器在中国发动机行业仍占据着举足轻重的地位。究其原因,仍与玉柴人多年来始终坚持走自主创新的道路有关。广西玉柴机器股份有限公司副总经理钟玉伟说:“一个企业要能应对市场上的任何风浪,必须保持持续的自主创新能力,必须储备足够多的关键技术和产品。”钟总早年毕业于清华大学,在玉柴一干就是几十年,而没有丝毫的倦怠。正是玉柴人身上所具有的这份执着和坚韧才成就了玉柴的高速发展。
早在2010年年初,玉柴就做好了全年的工作部署,玉柴机器集团有限公司董事局主席、玉柴机器股份有限公司董事长晏平在玉柴机器2010年营销服务大会上指出,玉柴2010年的营销目标:玉柴集团力争销售收入300亿元。其中,玉柴股份公司柴油发动机营销目标是,力争成为国内第一家柴油发动机产销突破50万台的生产企业。作为玉柴产品的总规划师,钟总提出的“细分覆盖,环保升级,领先适用”的商品策略也引起了同行的关注,他说,2010年玉柴将全面覆盖卡车、客车、船电、工程机械和农业动力需求,推出满足国Ⅴ、国Ⅵ和非道路T2标准商品,制造高质量的用户买得起用得起的高质量动力产品。
今日:《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》这一国家标准颁布执行以来,对发动机企业提出了哪些具体的要求?玉柴做了哪些应对措施?
钟玉伟:GB20891-2007作为强制性国家标准,规定了不同功率段的非道路柴油机排气污染物排放限值及测量方法、生产一致性要求以及标准的实施执行日期。一直以来玉柴对柴油机的排放研究都非常重视,坚持排放领先的技术战略,多年来在排放实验设备上的投入达4.5亿元,并在国内率先推出了具有自主知识产权的车用国Ⅳ、国Ⅴ、国Ⅵ柴油机。针对非道路柴油机的特点以及不同功率段的限值要求,开发出不同的的技术路线,目前全系列柴油机均已达到国Ⅱ标准。
今日:据您所知,国外和国内的工程机械(装载机、挖掘机)目前执行的都是哪些排放标准,实际执行情况怎样,是什么原因?
钟玉伟:目前国外工程机械排放标准主要有美国的Tier3和欧洲StageⅢA排放标准。此外,日本工程机械排放标准MOC相当于美国的Tier3和欧洲StageⅢA排放标准,印度也将于2011年执行BharatstageⅢ排放标准,这个标准也相当于欧洲StageⅢA排放标准。
国内已于2009年10月开始实施GB20891-2007第2阶段标准。2010年10月1日以后,不满足第2阶段标准的柴油机将不能在国内销售。根据我国的非道路柴油机型式核准申报办法,型式核准是对非道路移动机械用柴油机进行,而并非对移动机械设备。
国外特别是欧洲、北美和日本的排放标准实施较好,主要原因一是政府政策引导,对提前达标的产品有优惠措施;二是执法力度较大,企业不敢生产不达标的产品。
今日:目前,很多主机企业都在高效节能上下功夫,尤其是装载机行业。很多发动机企业普遍采用的是降低转速的方法,玉柴运用的是哪些节能技术,能否给我们讲讲这方面的情况?
钟玉伟:降转速只是节能降耗的方法之一,其主要原理是限制发动机在高转速段运行,减少发动机摩擦损失,降转速需要主机厂的配合,更改传动系统。玉柴也在应用该技术。
除此之外,玉柴现在应用的节能技术包括:发动机小型化(用更小排量的发动机达到同样的功率)、提高机械效率、增压/增压中冷技术、高效的燃烧开发和适应性开发等。玉柴是民用领域最早采用增压技术的发动机厂家,早在上世纪90年代就和霍尼韦尔合作开发了6112、6108等增压发动机,在增压器的选型匹配方面具有丰富的经验。
另一方面,玉柴在燃烧系统的组织方面也形成了独立自主的开发能力。此外,根据挖掘机、装载机等工程机械不同的工况载荷特点,玉柴分别对其动力系统进行适应性开发,使得动力系统与液压传动系统匹配效率更高。
今日:目前,混合动力和天然气发动机更多地应用于车用市场,但是自2009年开始在装载机上试配了天然气发动机,并且已经推向海外市场。请您谈一谈玉柴在气体发动机产品上的一些努力,您预计未来3~5年,天然气发动机或者混合动力是否会大批量地应用到工程机械产品上?
钟玉伟:目前,玉柴气体发动机在车用尤其是客车上有大批量应用,也得到用户的普遍认可。1-4月份已经做了2000多台,2010年的目标是1万台,在工程机械领域,我们的气体发动机在台架模拟验证表现相当不错,效果良好。此外,我们正在密切关注同行气体发动机的发展,根据我们的了解,未来3~5年气体发动机有可能在局部市场得到应用。混合动力成本增加很多,在工程机械上节能效果不是很明显,估计用户接受困难。
今日:国内挖掘机市场发展迅猛,这将是发动机配套的另一个巨大的细分市场。玉柴在这方面有何举措?玉柴小挖是否已经有少量产品配套玉柴的发动机了,用户的反应如何?今后一段时间玉柴有没有计划延伸配套的种类和范围?
钟玉伟:玉柴发动机匹配挖掘机最早从2000年开始,是目前唯一成功批量投放市场的国产挖掘机动力,年配套量达到4000台,用户普遍反映动力性好、节能效果明显、维护使用成本低。目前玉柴挖掘机动力有3个系列:4F、4D、6A,配套覆盖3.5t微型挖掘机到25t中型挖掘机,未来3~5年将延伸到30~100t的大型挖掘机。
今日:目前,玉柴为非道路机械配套的发动机能占到玉柴业务的比例是多少?能否谈谈玉柴在这方面的目标?
钟玉伟:非道路移动源发动机2009年占到玉柴发动机业务的16%,我们计划2015年达到22%,2019年达到1/3。这几年,玉柴在产品规划和产品开发的重点上都对非道路机械源发动机有所侧重,产品系列也有较大的扩充,目前玉柴发动机批量最大已经做到40L。
“善弈者谋势”。2009年玉柴化危为机,成功地在全国布下了攻守“棋局”,对内打造以发动机、工程机械为核心的六大产业板块,对外不断延伸产品链,形成产业群。多年的技术储备和战略眼光,也让玉柴面对市场的变化如此从容。
上柴:利用传统与后发优势
上柴D9柴油机可以说是上柴家族中的一颗新星,排量9L,动力达到了50装载机的动力匹配要求,从推向市场至今,历时5年D9市场保有量已超过了15万台,可靠的品质、强劲的动力和较低的油耗赢得了主机制造商和广大用户的信赖。
人常说:“收拳是为了更好地出拳。”而这也是此刻我们对于上柴的理解,作为中国发动机产业的先驱,“科技上柴”的美誉一直相传至今。在当下节能环保、新能源等理念被越来越多的行业和企业所重视的时候,上柴能否在这一局中胜出?
继续发扬传统优势
追溯上柴的传统优势,当然是源自支撑其发展的工程机械行业。自上海柴油机股份有限公司于1958年自行设计制造了我国第一台6135柴油机,至今上柴仍然是国内工程机械动力最主要的供应商之一。如今,上柴已经拥有300多个变型产品的完整产品结构,功率范围覆盖48~441kW。
上柴135系列柴油机技术结构和各项性能指标先进,标准化、通用化水平高,组合式曲轴、凸轮轴和传动齿轮等主要部件都采用了球墨铸铁。D114柴油机被工程机械行业誉为起重之心,该型柴油机在国内的客车、卡车、工程机械、船用主副机和发电机组上都有广泛的配套应用。近年来,上柴D9柴油机可以说是上柴家族中的一颗新星,排量9L,动力达到了50装载机的动力匹配要求,从推向市场至今,历时5年D9市场保有量已超过了15万台,可靠的品质、强劲的动力和较低的油耗赢得了主机制造商和广大用户的信赖。在华北和西北市场,一直流传着“要省油、用D9”的说法,陕西榆林地区的陈师傅说:“这边风沙大,发动机易磨损,柴油质量没保障,油泵老坏,上柴D9发动机加装沙漠空滤和柴油精滤,干活不愁,机子寿命长。”来自内蒙古的客户王老板说:“咱们这里冬天特冷,一般机子启动慢,选配了上柴D9,零下20多度,一打就着,干活轻松。”据上柴市场部部长陈良宇介绍,上柴D9能够轻松达到国家非道路移动机械第二阶段排放要求,在D9基础上开发的国Ⅲ排放产品SC9DK,也开始在市场上试配,取得了不错的效果。2010年6月26日,在成都召开的“中国龙工暨经销商上柴D9推介会”,也取得了很好的市场效果。
除了为装载机配套,上柴在起重机、压路机和推土机等行业的配套比例也是非常高的。在汽车起重机领域,上柴一直保持着80%以上的市场份额。汽车起重机属于道路机械,实行的是汽车排放标准。上柴的国Ⅲ以上排放标准的电控柴油机有着良好的市场销售成绩和用户口碑。在国内一些发达城市,因实行更高的标准,上柴在汽车起重机领域已经销售了不少国Ⅳ产品。在世博场馆施工期间,配套上柴动力的起重机就得到了大量使用。据陈良宇介绍,上柴在起重机领域已能够提供国Ⅴ发动机产品,上柴将继续保持在起重机领域的市场优势地位。
利用后发优势实现跨越
熟悉上柴的人都知道,近年来,上柴一直在车用市场上下功夫。据统计,目前,中国市场上中型和重型卡车的年产能在174万台,客车在20万台。相比工程机械年产能80万台的市场容量,车用市场无疑是每一个发动机企业的必争之地。
2009年大中型客车发动机销量下降幅度较大。但是,上柴在这一细分市场上的占有率有所上升。上柴也希望在大中型客车发动机销售方面迈上新的台阶。不过,上柴在重卡发动机领域表现略有不足,虽然其采用高压共轨的发动机获得了市场的高度肯定,但在中国发动机市场这块最大的蛋糕上,显然上柴还有很多工作要做。陈良宇称,随着国家法规逐步明朗,上柴的共轨发动机有望取得更好的市场表现。“更重要的是,我们要按照国家排放法规的要求做好国Ⅳ发动机批量验证的准备。
着力在产品布局上下功夫的同时,上柴并未忽略对于服务品牌的提升。在推行了近2年的真情“易+人”服务后,上柴的服务网络和服务时间都得到了提高,其所代表的快捷、专业和真情也开始在用户中间得到认可和传递。以人为本的服务理念和精细化、标准化服务标准的推行,让用户切实地感受到上柴贴心的关怀。
新能源发动机蓄势择机
在上柴的战略布局中,新能源发动机无疑是一个亮点,无论是在混合动力、天然气还是以二甲醚(DME)为原料的新能源发动机上,上柴都走在行业的前列。在混合动力上,上柴以自主开发SC5DK、SC8DK电控柴油机整机为基础,进行混合动力商用车用柴油机-ISG电机总成的整机开发,同步进行柴油机-ISG电机总成控制系统的自主研发,突破了我国混合动力客车发展过程中的多个技术瓶颈。该混合动力系统具有高性能、低成本等特点,可实现节能25%以上,已经被整车厂装配在上海世博会专用混合动力公交客车上,运行情况良好。
在新能源领域,上柴公司还采用了先进的电控燃气系统,开发了以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)作为燃料的系列机型,功率覆盖120~254kW。上柴公司的燃气系列发动机已成功应用于在国内城市公交客车、重型卡车市场,并远销海外市场。其中9L机天然气发动机还获得世界客车联盟(BAAV)“年度最佳发动机奖”。此外,上柴公司在9L机基础上,还成功研发了以二甲醚(DME)作为原料的新能源发动机,并得到了商业应用。当前,上海市政府已经建立国内第一家二甲醚加注站,10辆配装上柴动力二甲醚发动机的公交车已投入商业试运营。
陈良宇表示,虽然上柴在混合动力方面取得不错的成绩,但是不同于商用车和乘用车,工程机械属于长期低速行驶和低转速工作的设备,发动机不会维持在长期高转速,也不存在高速行驶中的频繁制动,很少有制动能量可以被用来收集存储。就这种运行状态而言,目前的混合动力系统并不适合于工程机械行业。但是,上柴配套厦工的XG955Ⅲ型天然气轮式装载机已经成功交付用户,在泰国使用状况良好。在国内部分区域,也有具备将天然气(煤层气)发动机作为工程机械动力和发电动力的条件。
部分工程机械工作场所固定,工作周期较长,则规避了天然气加气站网络布局不足的弱点。此外,国内的天然气(煤层气)产地,同时又是工程机械设备的主要使用地。上柴的经验证明,一旦工程机械使用天然气动力产品的试用效果良好,再积累足够的使用数据和参数后,以天然气为代表的替代燃料的工程机械动力产品,会有较为广阔的应用空间。
追赶的道路是艰辛的,但是商界从来不缺少“后来者居上”的故事。“不抛弃,不放弃”,保持既有优势,打造企业核心竞争力,上柴作为中国工程机械行业发动机主流供应商的地位从未改变。
康明斯:积淀下的坚实脚步
中国Ⅱ阶段排放法规的执行,一方面在提高生产企业自身产品环保性能的同时提升企业经济效益,另一方面也是为了通过限制排放所带来的必要改革作为杠杆来撬动中国工程机械和零部件制造商在技术上的投入,进而让中国的产品走入世界的版图。
康明斯成立于1919年,总部设立在美国印第安纳州哥伦布市,是全球最大的独立柴油机制造商。这样一个历史悠久的企业,其与中国的历史渊源可以追溯到半个多世纪以前,半个世纪以来的合作与积淀,使得康明斯对中国市场有着深刻而独特的理解。近日,记者在康明斯(中国)投资有限公司见到了彭立新博士——这位在发动机领域有着深厚国际背景的技术总监,他对于康明斯发动机的技术路线以及当下国内外的排放要求有着清晰的认识。
康明斯的承诺
借助多年来在道路和非道路机动设备应用中所取得的排放技术优势,康明斯已成功推出欧美Ⅳ阶段非公路发动机,而且在Ⅱ、Ⅲ阶段积累了丰富的经验。
作为唯一一家拥有发动机全部关键子系统的全球企业,在非公路用机动设备排放领域,康明斯是第一家采用缸内燃烧优化技术,无需使用废弃再循环后处理系统就能满足非公路Ⅲ阶段排放标准(Tier3)的柴油机制造商。同时在康明斯所擅长的生物柴油应用领域,康明斯在2009年初正式宣布,旗下所有符合欧美非公路用Ⅲ阶段(Tier3/StageⅢA)排放法规的3.3~15L工程机械用发动机都可以使用B20混合比例生物柴油(80%的柴油+20%的生物油)。
康明斯的责任感
就目前的形势而言,相比于公路用车,中国工程机械行业对于排放的要求并不是很高,而且在执行上也不是很严格,因此导致很多主机制造商和用户不愿意为减排买单,不愿为此增加设备的开发和购置成本。康明斯发动机技术总监彭立新认为,中国在实行Ⅱ阶段排放标准的过程中,应当加大相关部门的监管力度。中国Ⅱ阶段排放法规的执行,一方面在提高生产企业自身产品环保性能的同时提升企业经济效益,另一方面也是为了通过限制排放所带来的必要改革作为杠杆来撬动中国工程机械和零部件制造商在技术上的投入,进而让中国的产品走入世界的版图。
对于未来国内的排放标准,彭总监认为,工程机械产品领域的排放要求肯定会进一步提高,监控力度也会逐渐加强,并逐步减小与欧美等发达地区间的差距。而康明斯将凭借着其深厚的技术实力和技术储备,随着国家在工程机械领域排放要求的逐步提高,提供出符合更高排放标准的产品。
另外,鉴于混合动力系统在汽车上的成功应用,近年来国内外各著名工程机械制造商普遍将研究开发方向转向了混合动力系统,其已成为工程机械节能降耗、降低排放的重要研究方向之一。康明斯早在上个世纪90年代中期就开始进行混合动力技术的研究,历经10多年的研制开发,康明斯已经成为全球混合动力柴油机的最大制造商。
康明斯的“中国棋”
在采访中,彭立新总监对于康明斯的技术优势表现得非常自信。他说,自发展伊始,与中国工程机械优秀企业强强联手、优势互补、共谋发展一直是康明斯在华战略的主旋律。在这一目标下,康明斯在中国工程机械市场始终坚持四大战略“不动摇”。
第一,与国际市场同步引进发动机技术。正如很多行业人士所形容的那样,康明斯在中国市场一直是“第一个吃螃蟹的”。康明斯长期以来一直与国际市场同步,率先将先进的低排放、高性能的工程机械柴油机引入中国,满足Tier1、Tier2、Tier3、Tier4以及更高排放标准,为推动中国工程机械行业的技术进步与产业升级不遗余力。
第二,与中国优秀企业建立战略联盟。与优秀企业联手共谋发展是康明斯中国战略的重要组成部分,康明斯与中国工程机械的龙头企业展开从技术研发到产品应用的全方位合作。为推动技术创新,康明斯与合作伙伴联合进行产品开发,在设备研制初期就导入发动机技术,全面提升机械的整体性能,实现技术资源共享。
第三,打造全方位的本地化生产和研发能力。作为中国柴油机行业最大的外商投资者,康明斯拥有强大的本地生产和研发能力,已经形成了涵盖2.8~50L、包括机械式和电控式、满足Tier1/Tier2/Tier3排放标准的本地化生产能力,以及由武汉研发中心为主导的本地研发能力,全力支持中国工程机械企业不断取得突破,并走出国门,进军海外市场。
第四,全力支持中国工程机械企业开拓海外市场。康明斯凭借领先的排放技术和多元化的产品,依托全球分销服务网络,积极支持中国工程机械的海外出口。康明斯已经与柳工、徐工、三一等国内领先企业展开了密切合作,以环保高性能的动力产品,帮助他们在更广阔的海外市场上大显身手。
康明斯的减排脚步
2001年,康明斯与国际市场同步向中国引入满足欧美非公路Ⅱ阶段排放标准(Tier2)的发动机系列,新阶段的B3.3、B3.9、B5.9、C8.3机械发动机和采用康明斯Quantum先进电控系统的QSB、QSC、QSM、QSX电控发动机,使蓬勃发展的中国工程机械如虎添翼。
2005年,康明斯向中国市场推出了满足欧美非公路用Ⅲ阶段(Tier3)的工程机械发动机,有力地支持了中国工程机械企业开拓欧美发达国家及地区等市场。
2009年,康明斯推出了满足欧美非公路用Ⅳ阶段(Tier4)的工程机械发动机,在发动机燃油测试中燃油经济性与上阶段相比提高了5%,主机应用设备的工作循环时间缩短,工作效率显著提升。
2010年德国慕尼黑bauma展会上,康明斯非公路Ⅳ阶段(Tier4Interim/EUStageⅢB)发动机揭幕仪式举行,两款深受小型设备用户喜爱的紧凑型升级产品——QSB3.3和QSB4.5四缸全电控发动机(56~119kW),同时两款首次亮相的QSX11.9、QSX15重型发动机(224~447kW)也吸引了众多目光。
迄今为止,康明斯Tier4发动机用于应用设备实地工况测试的时间已超过40000h。在康明斯排放控制技术与各关键子系统之间的协同作用下,Tier4发动机的氮氧化物排放降低了45%,颗粒物排放降低了逾90%。
历经30多年来的发展,康明斯已经成为了中国发动机产业的有机组成部分,凭借着深厚的积淀,康明斯正在逐步向前。
工程机械节能减排的方式与现状
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。
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GRENDiAEX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4540万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。
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