工程机械用发动机技术特点分析

　　[摘要]排放标准的升级需要以设备技术提升为基础，而提升的关键点就是发动机。本文就国内工程机械用发动机作以梳理，对目前工程机械用发动机技术特点进行分析。

　　[关键词]发动机;工程机械;技术特性

　　1排放标准升级

　　随着经济的发展，面对严峻的环境污染现状，环境保护日益受到全社会的重视，社会环保标准逐步提高，而车辆排放标准升级也被提上了日程。排放标准的升级势必增加发动机的制造成本以及运营和维护成本。实现从Ⅱ阶段到Ⅲ阶段的转变，过渡期发动机的成本要增加20%〜30%，目前发动机增加的成本主要靠生产企业和用户来消化。

　　排放标准的升级需要以设备技术提升为基础，而提升的关键点就是发动机。国Ⅱ升级到国Ⅲ，要满足该标准的排放限值要求，需要采用共轨、单体泵等车用机Ⅲ阶段的技术。目前，我国工程机械所配备的发动机大部分来自于进口，而国产发动机的技术水平也在不断提升。所以就排放问题而言，技术难度并不是最突出的问题。本文就国内工程机械用发动机作以梳理，对目前工程机械用发动机技术特点进行分析。

　　2工程机械用发动机技术特性

　　潍柴动力潍柴动力目前拥有全系列的工程机械用动力，发动机排量从2〜13L，功率范围覆盖28〜405kW。排放满足EUStageⅡ、Ⅲ，CEVBSⅢ。潍柴工程机械用发动机(非道路Ⅲ阶段)技术路线采用电控高压共轨，功率范围为28〜405kW，配套应用于叉车、挖掘机、滑移机、高空作业平台、装载机、压路机、推土机、平地机、铣刨机、拖泵、起重机、大型筑路机械等诸多领域。菲亚特动力菲亚特动力科技依托其长期的技术积累，积极应对即将到来的中国非道路国Ⅳ法规。从2020年起，中国将执行非道路Ⅳ阶段排放标准。

　　NEF和Cursor系列发动机将采用HI-eSCR2技术。HI-eSCR2是菲亚特动力科技的后处理专利技术，通过在SCR模块上集成颗粒捕捉系统，合并了所有后处理系统关键部件的功能。HIeSCR2设计符合非道路应用国Ⅳ和欧Ⅴ的标准，为中国和欧洲等世界高排放地区提供同一技术路线。菲亚特动力科技所提供的后处理系统确保了同级最优的功率和扭矩密度，同时便于安装。另外，对最终用户来说，产品全生命周期的低成本也是其显著优势。

　　HI-eSCR2采用了“终身”免维护的后处理系统，这意味着在整个产品生命周期内不需要额外的维护成本。除了NEF和Cursor产品系列，菲亚特动力科技也提供符合中国非道路应用国Ⅳ标准的F34发动机。这是菲亚特动力科技设计的极为紧凑的产品方案，适用于小马力应用，同时保证了高效和低成本运营。F34非道路用国Ⅳ发动机采用了DOC(柴油氧化催化)+DPF(柴油颗粒捕捉器)的后处理系统，因此不需要安装SCR模块。由于菲亚特动力科技多年来积累的丰富的技术储备，使其产品始终处于行业的前沿。事实上，菲亚特动力科技工业集团在90年代末已开始开发SCR技术，获得第一项SCR应用专利是在2004年。

　　在2005年，菲亚特动力科技开始将DPF颗粒过滤捕捉器用于道路应用(欧Ⅳ)，在轻型商务车上销售超过100万套SCR系统和200万套DPF系统。菲亚特动力科技在2011年首先在非道路市场采用了SCR技术，并始终处于行业领先地位。另外，在2013年，菲亚特动力科技是第一个在道路应用上不使用EGR技术，采用高效SCR，实现SCR转化效率高于95%的公司。

　　珀金斯Perkins发动机产品阵容覆盖范围从0.5〜18L，功率从8〜450kW以上。以其最新研发的5款发动机：403EA17、Perkins®Syncro3.6litre、1204EAE44TTA、2406EA-E13TA、2806EAE18TA为例，进行简单介绍。403EA-17，这台3缸1.7L发动机拥有简单和高度可靠的设计，且无需配备后处理装置;功率高达26kW，扭矩可达106N·m。这款发动机在欧洲的微型挖掘机市场非常受欢迎，也是中国不断增长的小型机械细分市场的理想解决方案。Perkins®Syncro3.6litre，这款4缸3.6LPerkins®Syncro发动机是产品线的最新成员，功率和扭矩分别高达75kW和430N·m。

　　这款发动机不仅操作噪音极低，更借着结合响应快速的“智能”涡轮增压器，成功达致高功率密度，因而可满足许多紧凑型和中小型设备的需求，成为取代较大尺寸发动机的最佳选择。1204EA-E44TTA，这款4缸4.4L发动机采用共轨喷油技术，且配备串联双涡轮增压器，因而拥有极为出色的功率密度;功率为140kW，扭矩为825N·m，是以Perkins早已深受客户观迎的美国Ⅳ级和欧盟Ⅴ阶段发动机为基础演变出来的新设计。

　　这个型号是着力设计更小型设备或需把现有产品升级至非道路国Ⅳ标准的主机厂的理想解决方案。2406EA-E13TA，这款6缸13L发动机是首次登陆中国市场的全新发动机;功率高达430kW，扭矩可达2634N·m，是追求强劲动力的各式各样中型机械的不二之选。2806EA-E18TA，这款6缸18L发动机的功率和扭矩分别高达470kW和2953N·m。此型号发动机的设计可满足主机厂，以及使用大型采矿和工程设备的终端用户在生产效率方面的动力需求。

　　康明斯康明斯非道路国Ⅳ发动机排量覆盖2.8〜15L，功率46〜675hp(34〜503kW)，借鉴了非道路第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ阶段(EUStageⅤ)和车用第Ⅵ阶段(NSⅥ)的技术优势和产品特点，性能更加优异，燃油经济性好，功率密度提升可达10%，能够更好地提升生产力和运营效率。康明斯智能电控平台与主机设备无缝链合，系统升级简单易行。

　　噪音低，提速快，低速大扭矩，强劲可靠，综合收益高。同时，与康明斯欧洲第Ⅴ阶段高端产品对接，能够满足客户更多需求，配套更广泛。康明斯8.9LL系列发动机作为全线非道路国IV(CSⅣ)动力的代表，功率提升至400hp(298kW)，峰值扭矩提升11%至1800N·m，在功率提升的同时保持了优异的燃油经济性，维护保养间隔可达500h，高海拔适应能力强。康明斯滤清推介了全新滤清智能监测系统——FleetguardFIT，通过智能传感器和先进的数据分析算法，对滤清器寿命和机油质量状况实行全面可视化监控管理。

　　可通过一个定制化的网页端口和一个智能手机APP来查看这些监控数据，根据实际使用情况制定维护保养计划，从而减少停机时间，降低综合使用成本。罗尔斯-罗伊斯罗尔斯-罗伊斯(简称罗罗公司)旗下MTU品牌最新的先进发动机，包括MTU1100、1300、2000和4000系列，均满足严格的全球排放标准。罗罗公司将其高性能经济型MTU柴油发动机(500kW以下，满足中国非道路第Ⅳ阶段排放标准)与中国制造的建筑和工业设备实现配对合作。西藏甲玛矿是中国最大的铜矿和世界上海拔最高的露天矿(海拔高度达到5500m)。

　　目前，MTU推出的世界领先的高速柴油发动机正在甲玛矿区为施工机械贡献动力。在极端温度和低氧的恶劣环境条件下，配备16V2000C66MTU发动机的卡车可以几乎全天候生产，同时实现高效重载运输。测试表明，在高度达到5500m的矿区，MTU发动机仍可持续正常运行。而普通柴油发动机一旦超过3000m便无法正常工作，这显示出MTU发动机杰出的技术优势。

　　3结束语

　　文章对目前工程机械用发动机进行了技术特点分析。对素有工程机械心脏之称的发动机而言，我国工程机械行业要实现高质量发展，必须加强对发动机等强基工程的研究和投入。

　　机械工程师评职刊物：《现代制造》Maschinen Markt(周刊)创刊于1894年，由机械工业出版社与德国弗戈媒体集团合作出版。凭借深厚的国际背景和机械工业出版社在国内的强大优势，我们与全球领先的自动化咨询机构ARC结为战略联盟，成为其在中国发布信息的唯一合法媒体平台;在物流流域，我们与美国物流协会MHIA、德国机械工程学会VDMA等具有良好的合作平台。