智能电喷对挖掘机行业的影响

来源：保定挖掘机培训学校 时间：2015-03-10

　　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，作为国际的工程机械制造商，斗山工程机械在2014年顺应环保节能趋势，基于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
　　中国科学院近日发布的一项调查显示，我国是全世界自然资源浪费严重的之一，在59个接受调查的中排名第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，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%。《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2010年下降21%左右。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。有预测，为完成节能减排任务，未来5-10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。
　　围绕智能环保做文章
　　一方面在政策的刺激下，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，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。
　　为了开发出世界水准的智能电喷产品，斗山工程机械集结技术研发力量，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，也采用了国际持平的斯堪尼亚（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)，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，从市场外发展状况来看，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控制，使得高压油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”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，在增加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。在这方面做得比较突出的如斗山，采取了TMS远程故障诊断与分析系统，提供多种模式的故障判读与解决方式，可通过远程的故障诊断系统，实时的对整机的状态进行监控，并及时与机主或者操作手联系，保养或者排除故障，而其售后的技术人员还配有手持式的终端，通过手持终端与整机的控制系统联接后，下载所有的故障数据，进行离线分析，了解整机状态，提供合理的建议及解决方案。
　　电喷机在增长空间广阔
　　尽管节能环保机械市场潜力巨大，外主要工程机械制造商也都纷纷围绕智能环保电喷机大做文章，但是也有业内提醒，目前市场的智能电喷机大部分都还停留在产品推广层面上，一份由第三方市场机构统计的数据清楚显示，2014年1-6月份大主力品牌挖掘机（履带式）共计销售了26049台，其中直喷式挖掘机占比约为71%，而电喷式挖掘机仅占29%的比例。从销售数据来看，市场中新购机用户仍旧倾向于直喷式挖掘机。
　　尽管在工程机械行业中采用电喷式柴油发动机的产品能够达到环保节能的效果，并获得较高的动力经济性能，但为什么市场实际购买数据来看，新购电喷和直喷挖机的比率仅为3:7。显然，有不少厂商已经推出并销售了配有电喷式发动机的挖掘机，但是此类产品在仍然没有形成规模化市场，尤其是用户难以接受电喷式发动机对油品质量的严苛要求。那么，除了油品的原因，电喷发动机的挖机在迟迟打开不开局面的其它原因是什么？
　　首先，大的原因是用户相对陈旧的操作习惯，的绝大部分熟练机手还是习惯于驾驶配有直喷式发动机的挖掘机，对设备的保养、日常维护不够重视，做不到每天坚持对设备进行检查，以及对柴油粗、细滤芯的排水和定期更换。甚至为了省钱去购买副厂件（或伪劣滤芯），就会导致喷油器和高压油泵产生磨损。其次油耗问题也是用户考虑的关键，由于电喷式发动机的挖掘机单位时间挖掘效率高，但单纯看每小时的油耗，电喷式发动机的设备可能就高于直喷式发动机的设备。并且，直喷式发动机的配件便宜，维修容易，而电喷式发动机需要厂家/售后专门维修，维修成本高。养活电喷式发动机设备的耐心程度要远远大于直喷式发动机设备，用户不易接受。再者，整机制造成本高居不下，用户不易接受。比如说，市场的主流挖掘机品牌中，能够自己研发电喷式发动机并使用的品牌屈指可数，在核心生产成本无法控制的情况下，采用电喷式发动机的挖掘机，会造成整机制造成本的大幅提高，继而会影响到产品的市场定价，从而带来的用户接受程度的未知。此外，市场声誉问题也给用户造成心理影响，早先配有电喷式发动机的挖掘机刚刚推出时，曾出现过大面积的故障（油品导致），造成用户心理阴影，望而生畏。
　　对此，一位常年在新疆矿山进行作业的挖掘机老用户已经率先试用了斗山新推向市场的9C系列挖机，他发表了自己的一些看法，对于早期市场中电喷机大范围的喷油嘴问题，他认为这个应该属于产品设计缺陷，后期新品在同样使用环境下该故障已不再出现。对加油环境太脏、加的油太脏、滤芯质量不合格等问题，他指出，有人说在油箱口放三层细纱布，又多加了两道国产滤芯，这样油就干净了。可按照他的实际经验，细纱布的过滤值在50微米以上，国产差一些的滤芯过滤精度在20微米以上，而品牌滤芯过滤精度能达到4微米左右，这个通过购买滤芯获得的油品保障，是纱布等山寨手段不可比拟的。
　　关于小加油站的油能不能加这个问题，这位挖机老用户指出，即便是国有石油供应商，油到底是不是合格，酸、碱、硫、水、杂质、胶脂、什么十六烷值等等都没法去检测，如果真是有细小的杂质、胶脂和水导致喷油嘴堵塞也没办法。“我们谁也增加不了买到的油和滤芯没问题，但是我们可以自己先把柴油过滤再加入油箱。中国生产滤油机的厂家很多，就拿液压油滤油机来说高精度已达到零点一微米，这种小型大约四千元左右，还可配加吸水和强磁。”
　　对于电喷挖掘机费油、直喷挖掘机省油的问题，这位挖机老用户认为，电喷挖掘机是新技术代表着节能环保，挖机在猛给油时电喷车排气管真的看不到黑烟，直喷挖掘机确有。那么电喷挖掘机所多消耗的燃油是变成动力还是白白消耗呢，同一型号挖机电喷动作与力量和直喷动作与力量是一样吗？如果效率提高与多耗燃油成正比，那就不能说电喷比直喷挖掘机费油。
　　对于电喷机的市场接受问题，多数用户的共识是，显然电喷挖掘机系列是一种趋势，相信在不久的将来，一定会有较成熟的技术来妥善解决以上诸多的兼容性问题。但是作为挖掘机生产厂商，也一定要尊重中国的具体国情，不能简单用在欧美日本等发达很受欢迎的产品直接照搬到中国，毕竟国情有较大不同。而国产品牌挖掘机厂商，更是不能轻易跟风上马“电喷”项目，而是应该在客户对直喷信赖有加的大环境下，生产出适合中国挖掘机用户的“皮实，耐用”的挖掘机产品。
　　在中国，无疑是各种本土元素导致直喷式发动机设备依旧畅销。综上所述，可见油品问题并不是阻挡配有电喷式发动机的挖掘机主要原因，而用户习惯、实际工况、维修保养费用等综合起来才是真正让用户对电喷发动机产品望而生畏的原因。这需要主机厂商要尽可能使电喷发动机在挖掘机上获得可靠、便捷的使用，加强用户的培训、改善用户习惯，避免用户不规范使用。路漫漫其修远兮，从长远来看配备电喷式发送机的产品终究会成为市场的主流，但需要厂家、用户，以及油品等因素来共同推动。
　　节能环保是挖掘机的未来
　　放眼世界，海外发达对工程机械产品的节能减排市场准入门槛正在大步提高，这对我国工程机械产品出口来说，是一个巨大的挑战。目些国际企业已经将节能减排作为一项企业战略与习惯融入到了在华的日常经营流程中，有的甚至成为了企业融入中国市场的文化元素之一。因此，有识之士提醒，我国工程机械制造企业在围绕电喷技术展开的新一轮产品节能减排竞争上不能再落于人后了。
　　对此，斗山工程机械相关人士也承认，过去用户在选购挖掘机的时候，注重的两大因素是什么？质量和价格！不过随着近几年来，政府逐步明确加强节能减排工作的重要性和紧迫性，挖掘机行业的竞争越来越剧烈，设备商除了在巩固传统两大因素的持平优势以外，是否节能环保，也成为彼此之间拉大竞争的重磅砝码！在11月25日开幕的第七届上海bauma展上，作为持平的工程机械制造商，斗山工程机械推出了具备智能电喷核心技术的9C系列节能环保新产品及相关应用方案。
　　斗山工程机械高层认为，从目前工程机械行业的发展趋势来看，节能环保是未来行业发展的必然方向。首先，政府将逐步明确加强节能减排工作的重要性和紧迫性，而相应的工程机械设备必须要求达到对应排放标准。因为对于用户来说，一台工程机械设备的使用年限较长，而在节能减排方面的政策却在逐步收紧，未来一段时期内，能否适应越来越严格的排放标准，则关系到设备是否能够继续使用的问题。在这一过程中，节能环保型挖掘机由于其在节能减排方面优势凸显，将逐步受到用户青睐。其次，节能环保型挖掘机的普遍采用，所产生的社会效益明显，这也将成为鼓励发展的品种。根据中投顾问产业研究中心数据显示，如果每挖掘机耗油量降低10%的话，每年就可以节省超过22亿元的开支，经济效益显著。此外，积极发展节能环保型的挖掘机，不仅仅经济效益显著，也为以后二手挖掘机的交易留下较为广阔的空间。目前，我国是市场上大的二手挖掘机进口国， 而日本是世界上大的二手挖掘机出口国，在日本所出口的挖掘机中，超过20%的设备排放标准不达标，被禁止进入我国市场，而在20%排放标准不达标的挖掘机中，极少见到有节能环保型的挖掘机。
　　对此那位试用过斗山9C系列新机的新疆老用户也表示，其实作为客户的需求很简单直接，看重的就是“性价比、油耗低、维修方便”，而斗山的设备恰恰符合了这些关键的需求，斗山每一款产品的推陈出新，核心诉求都是令新技术大化地为客户所用，这是“以客户为中心”原则的好体现。只要斗山始终有一颗为客户诚挚服务的心，不断生产符合客户及市场需求的设备，帮助客户在新设备上切实尝到甜头得到好处，力求客户价值大化，那么斗山的产品一定能够大卖！
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