广西柳工：节能减排对工程机械的影响

广西柳工机械股份有限公司装载机研究所大型所李开亮所长

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一、节能减排的意义

节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放

广义而言：

节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物（包括三废和噪声等）排放；

狭义而言：

节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放；

《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源（简称节能），是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出：希望到2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。这两个指标结合在一起，就是我们所说的“节能减排”。

中国经济加速与全面协调可持续发展的要求：

改革开放三十年，经济发展水平大幅度提高。1978年中国人均GDP约为149美元。2007年中国人均GDP上升到2640美元，比改革开放前增长了17倍。随着经济的发展，对环境的压力越来越大，空气污染、水源污染。。。。。。

2004年全国因环境污染造成的经济损失达5118亿元，占当年GDP的3.05%

——治污成本高，预先控制更重要

中国在筹办奥运会时，国际社会质疑最大的是：空气污染；为治理空气污染，付出也是空前的：

所有工厂迁到北京三环以外

大的工厂迁出北京市或转型

奥运期间的临时措施：

所有北京及其周边省份的工厂和工地停工

政府机关的公车公车停开，私车分单双号限行

——可持续性发展

树立和落实科学发展观，必须着力提高经济增长的质量和效益，努力实现速度和结构、质量、效益相统一，经济发展和人口、资源、环境相协调，不断保护和增强发展的可持续性。经济发展需要数量的增长，但不能把经济发展简单地等同于数量的增长。——胡锦涛《在中央人口资源环境工作座谈会上的讲话》

—控制温室气体排放

—内燃机的污染

工程机械都柴油机做为主要动力，其主要污染危害：

氮氧化物，NOx，生成酸雨，生成光化学烟雾，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低，刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，颗料物，排气黑烟，二氧化碳，形成温室效应。

随着社会的进步，经济的发展，人类社会对工程机械的依赖性越来越强，量越来越大，仅国内装载机的保有量就达到了50多万辆。

工程机械的原材料主要是金属材料，金属材料冶炼和生产过程中产生的废气和废弃物。

工程机械以柴油机为主，开采石油、炼油和柴油燃烧后对环境的影响非常大各种润滑介质，基本都是以石油作为基础原料。

用户对降低机器使用成本提出了更高的要求

工程机械的能耗和排放都较大，工程机械的节能减排具有非常重要的社会意义，同时也有较高的经济效益。

二、技术现状及发展趋势

工程机械从生产制造、使用和维修都对环境产生很大的影响。

目标：产品在整个生命周期内对环境的影响最小。

原材料：选用原材料必须是可回收、易分解、能再生而且是对环境无害的材料制动片上，不采用石棉材料，无氟空调。

制造：选用加工时不对环境造成污染的加工方法

选用新的表面处理和热处理工艺

选用污染小的涂镀材料，如环保漆；

选用污染低的铸造方法，如消失模工艺

使用：节能；减少有害气体排放；降低噪音；减少使用过程中废油排放，低排放、低噪音、节能的发动机

降噪音措施

高效滤油器，延长换油周期

自动加黄油

密封铰接销

维修：零部件的可修复性；修复更换下来的坏件

油缸的修复

报废回收：设计容易解体的机器，提高回收利用率

减少使用塑料部件中加入金属骨架的部件

减少水泥加金属的部件

工程机械节能减排的途径

内燃机排放控制技术

提高能量转化和传递过程的效率

内燃机的热效率

提高变矩器效率或取消变矩器

改善能量的分配及能量回收和利用

混合动力

改变燃烧的介质，减少对化石燃料的依赖

氢燃料或采用燃料电池

—中国排放限制进程

增压中冷

将增压后的空气冷却，以增加吸入空气的质量，改进燃烧，提高燃油经济性

高压共轨燃油系统

提高喷油压力，电子控制多点喷油，改善燃烧，节省燃油，减少颗粒物排出

废气再循环EGR

通过将燃烧后的废气再引回汽缸燃烧，可降低NOx

变截面增压器

在不同的转速下，稳定空气的吸入，以改善燃烧后处理

DOC催化：通过喷射尿素溶液与排放的氮氧化物反应生成氮气和水

颗粒过滤：过滤排出的颗粒物，定期烧掉

—IV阶段排放采用的技术

—变量液压系统

—静液压传动

—混合动力技术

三、节能的实践方案

—柴油机技术

内燃机的节能：

燃烧室优化，单缸多气门技术

变截面增压器

降低柴油机转速，减少摩擦功

优化增压器与燃油泵的匹配，拓宽柴油机的经济油耗区

柴油机与传动系统优化匹配，使柴油机尽可能工作在低油耗区

冷却风扇转速采用温度控制，根据需要传递的热量来调节风扇驱动功率

柴油机多模式工作：经济档、动力档

—液力机械传动技术

—静液压传动技术

静液压传动

传递的效率比液力机械传动高

传递的功率密度大

布置简单

工程机械应用较多：装载机、压路机、挖掘机和叉车等

—电控技术

—液压技术

—混合动力驱动技术

混合动力的优点：

燃油效率高

根据不同工况分别/共同由发动机或电瓶提供动力，可使发动机工作在油耗最低状态。通常利用电机回收能量，更加省油。

低排放

引入电动部分，可以很好地改善启动、变工况和低速低负荷等工况的排放性能。燃料电池混合动力能实现零排放。

低噪音

比同等级的车辆所需发动机功率小，因而噪音低。燃料电池动力基本无噪音。

—混合动力装载机

混合动力节能的途径

发动机小型化-发动机Downsize

消除发动机怠速

优化发动机的工作区间

能量回收：制动能和势能

优化变矩器与柴油机的共同工作区间（如果有变矩器）

液压驱动改为电驱动

—混合动力燃料电池

燃料电池的战略意义:

对于世界上大多数生活、生产设备，只能使用二次能源

固定设备—电

移动设备—油

使用油作为二次能源面临两大问题：石油资源将要枯竭，环境污染。人们开始寻找可以代替油的二次能源。发现了氢，很多一次能源可以较容易转为氢。燃料池使用氢产生电能，排放物是水，零污染。从一次能源转化为氢，再通过燃料电池转化为可供车辆使用的动力，其效率比油要高许多。许多科学家及经济学家认为，氢将作为以后最主要的二次能源用于移动设备，而燃料电池则将最终成为车辆的主要动力。

四、节能减排对零部件的影响

降低排放通常会带来柴油机油耗升高，如何降低油耗是一个关键点

降低排放的技术使得发动机及其附件更加复杂

新的节能要求及排放限制对发动机供应商提出了挑战，加大了发动机生产成本

低排放发动机也对主机厂提出了挑战

发动机采购成本大幅提高

散热系统更加复杂

对用户的要求

低含硫量的燃油

复杂的系统造成故障多，维修困难

后处理系统会增加使用费用

五、国内配套企业的影响