拖拉机节能减排新技术探析

摘要：现代化农业的发展需要依靠机械化生产来提高生产效率，进一步的解放农村劳动力。当前在农村的生产活动中，拖拉机仍然是农业生产中的重要机械，拖拉机的数量也在持续增长，这也使得拖拉机逐渐成为农村一个空气污染源，随着国家对节能减排的要求，拖拉机节能减排技术更新发展已经迫在眉睫，在发展农业的同时，也推动拖拉机技术的更新发展。

Abstract： In the development of modern agriculture， mechanized production is needed to improve the production efficiency， so as to further liberate rural labor force. In the current production activities in the countryside， the tractor is still an important machinery in agricultural production， and there has been sustained growth in the number of the tractor， which makes the tractor gradually become a pollution source of rural air. Along with the national requirement for energy conservation and emissions reduction of tractor， tractor energy conservation and emissions reduction technology updating and development is extremely urgent. While developing agriculture， the tractor technology is also updated and developed.

关键词：农业机械；拖拉机；节能减排；技术

Key words： agricultural machinery；tractor；energy conservation and emissions reduction；technology

中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）12-0129-03

0 引言

我国是农业大国，国家对农村现代化发展也给予了一定的支持，并且逐步向节约型农业发展。农机化是农村现代化发展的必经之路，也是农业现代化的标准，农机总动力变化见下图。随着国家政策的扶持，农业机械已经逐步推广到广大农村，但是农业机械油耗高、污染大等问题越来越突出。拖拉机在农业机械中占有很大比例，能源消耗比重非常大。拖拉机的节能减排对农业成本降低、污染物排放等有着积极的意义，对农业发展有着重要的作用。拖拉机节能减排可以对燃油利用、发动机功率等技术进行改善，同时要降低发动机排放的有害物质，尾气循环进行利用，结合多种技术措施来实现拖拉机的节能减排。

1 拖拉机发动机分析

1.1 拖拉机发动机优点分析 拖拉机发动机为柴油发动机，它具有以下优点：①柴油发动机耗油量较低，较汽油发动机低30%～40%左右；②柴油发动机排放的二氧化碳、一氧化碳等较汽油发动机低很大；③柴油发动机产生的扭矩远大于汽油发动机。

1.2 柴油发动机缺点分析 柴油发动机在节能减排的今天具有以下的制约性：①降低油耗的技术研发较为困难，这也是当前柴油发动机的一个重点问题；②尾气排放；柴油发动机燃烧方式为富氧燃烧，发动机在工作时产生的氮氧化合物及颗粒控制性较差，对环境造成一定的污染；③由于柴油发动机自身对材料要求相当高，这也使得发动机的质量较其他发动机要大很多；④升功率问题；拖拉机发动机自身质量以及体积对拖拉机其他功能会产生一定的影响，因此拖拉机发动机的升功率问题也需进行深入的研究。

1.3 拖拉机耗能现状分析 我国农业机械能源消耗占柴油消耗的30%，机械化程度达到了60%，其中拖拉机的年销量达到40W台，以洛阳拖拉机厂为例，2014年东方红系列拖拉机年销量为8万台。其中农业运输耗油量占70%，农业灌溉消耗为10%，由此也能看出，农业耕地及种植耗油率最高。

2 拖拉机发动机节能减排技术研究

2.1 涡轮增压 涡轮增压技术是一种废气涡轮增压技术，它通过发动机废气的惯性重来推动涡轮，然后带动叶轮工作，叶轮将空气滤清器中的空气压送至气缸。气缸中空气的密度及压力增大能够促进燃料的燃烧，进而增加了发动机的功率。这种技术需要在拖拉机上加装一个废气涡轮增压器，在加装后拖拉机的公路及扭矩能够提高20～30%，并且涡轮增压器能够回收废气，增加发动机的热效率及机械效率。同时涡轮增压器能降低大约10%左右的发动机油耗，也能降低发动机的排气噪音以及废气中的有害成分，污染物排放降低不少。

拖拉机加装涡轮增压需要加装中冷器以及涡轮增压器。加装涡轮增压器后会压缩大量的空气，空气压缩后产生热量，使得空气膨胀降低密度，同时造成拖拉机的发动机升温，严重时造成发动机的损坏。为提高气缸的容积效率，因此需要将高温空气进行冷却然后注入气缸当中。我们可以加装散热器来将压缩空气降温，散热器与水箱散热器的原理相类似，将压缩空气分散到众多的管道当中，常温空气不断从管道外高速穿过，就能实现降温的目的，高压高温空气在散热器中温度能够从150℃下降至50℃。散热器通常安装在拖拉机的发动机与涡轮增压器中间，也被我们称为中间冷却器或中冷器。

2.2 高压电控共轨技术 高压电控共轨技术的出现改变了传统的燃油发动机燃油喷射系统的结构以及组成。高压共轨是一种新的柴油机电控共轨式燃油喷射系统，这种系统的喷油器以及高压油泵之间存在一个容积较大的共轨管，燃油经高压油泵传输到共轨管当中，在稳定一定压力后，共轨管能够利用高压油管与每个喷油嘴分别连接，喷油器电磁阀能够控制喷油工作的开始与结束，喷油量由喷油的时间及压力来确定。高压油泵对燃油产生的喷油系统压力能够达到传统柴油机喷油压力的3倍，燃油压力最高时会达到200MPa，传统的发动机喷油系统能产生最大压力为70MPa，高压共轨技术能够产生更大的喷油压力，雾化性能好，柴油的燃烧更充分，实现了动力性的提高以及节能省油的效果。现代技术的发展使得电脑技术也能运用到拖拉机当中，电控指的是由电脑对喷油系统进行控制，也就是ECU技术，它能对喷油系统中的每个喷油嘴进行喷油时间以及喷油量的精确控制，能够将发动机燃油的经济性以及动力要求获得一个最佳的平衡，这是传统发动机所不能实现的。

高压电控共轨技术能够大大改善拖拉机发动机的经济性、动力性、工作可靠性以及污染物排放等，该技术与传统发动机相比，发动机燃烧效率提升大约8%，二氧化碳的排放能降低10%，并且发动机噪音大大降低，能够将过去拖拉机噪声大、冒黑烟的现象大大改善。并且，电控技术能够大大提高喷油系统的控制精度，喷油反应快，能够提高柴油发动机控制能力，并且发动机获得了自我的故障诊断及保护功能。高压电控共轨技术的使用需要有以下五个部件构成，分别是高压油泵、高压油管、共轨腔以及喷油器、电控单元、传感器等部分构成。

2.3 废气再循环 废气再循环技术简称EGR，也是废气再循环的英文简称。该技术能够将发动机产生的一部分废气重新送回气缸。废气具有一定的惰性，燃烧过程得到延缓，进而减少氮氧化合物的产生。EGR的使用能大大降低氮氧化合物的排放，测试结果显示氮氧化合物的排放减少90%以上。

废气再循环需要电脑（ECU）根据拖拉机发动机的各项工作状态对电磁阀开关进行控制，一部分废气能够经过电磁阀进入到进气系统当中，与空气混合后进入气缸。这部分气体进入气缸后能降低气缸在工作时的温度。并且氮氧化合物是在高温环境下产生，因此，在一定程度上能降低氮氧化合物的产生，进而降低氮氧化合物的排放。需要注意的是，当废气含量过多时，混合气着火的性能就会受到影响，进而发动机动力也会受到不少的影响，尤其是发动机在低速、怠速、冷机及小负荷情况时，发动机性能受到极大的影响。因此，在发动机低速、怠速、冷机及小负荷情况时废气则不能参加循环，避免影响发动机性能。在发动机的工作状态达到一定程度后，ECU控制废气再循环系统的启动，并且要根据发动机的运行状态来控制废气再循环系统，使得氮氧化合物排放量为最低。废气再循环系统对燃油要求较高，柴油的硫含量不能高于500ppm，否则柴油在燃烧后硫与水及二氧化碳相结合会腐蚀废气再循环系统的管道，使得管道受到损伤。

废气再循环系统主要是由车载电脑、传感器、电磁阀以及EGR阀门等组件构成。其中，传感器包括进气温度压力传感器、水温传感器、转速传感器以及油门位置传感器等。

2.4 颗粒排放的控制 拖拉机的排放物中还包括颗粒，并且发动机对颗粒的排放控制较为困难。我们可以加装颗粒捕捉器来对尾气中的颗粒进行过滤，实现尾气的净化效果，减少对环境的污染以及人体的危害。此外，在拖拉机上安装氧化催化器也能降低尾气中的一氧化碳及碳氢化合物。通过对颗粒物的控制来降低拖拉机排放的有害物质。

3 时风拖拉机节能减排成果

近些年，时风集团在农机排放标准升级方面积极相应国家提出的“节能减排”的要求，并做出了许多积极的尝试。2015年以来，经济下行压力加大，市场需求萎缩，致使各行各业严重不景气。在这种形势下，时风集团转型升级传统产业，加快发展新兴产业，投资2亿元重点对1204系列、1604系列大马力拖拉机进行了节能减排技术改造，引进8套韩国斗山大型数控加工中心，建成自动化柔性加工线，实现了大马力拖拉机变速箱体、后桥壳等大型零部件的生产加工，解决了大型零部件生产能力制约、加工精度不足的难题，同时按照乘用车生产标准设计制作，从前处理、烘干室、喷漆室、面漆喷涂、控制系统等环节的设计充分体现绿色、环保、节能的理念。

节能减排技术的应用之前大中型拖拉机1466万部，年耗油量为120W吨，拖拉机经营成本为50.7亿元左右。拖拉机使用节能减排技术后，年耗油量降低3.6W吨，经营成本节约3%，改造后的总耗油量为116.4W吨，经营成本为49.18亿元（如表1所示），为节约型机械化的发展提供了一定的依据，同时实现了经济效益稳步增长。“高精度、高质量、高性价比”的时风拖拉机在江苏徐州、甘肃民勤、内蒙古海拉尔等地得到了广泛的认同，仅1204拖拉机在安徽太和一个月实现了200余台的销量。

4 拖拉机节能减排技术的发展趋势

当前，科研工作者一直对农业机械的节能减排技术进行研究，并且农业机械的发动机特点也各不相同，对其节能技术的研究大多都是从结构优化、新燃料以及柴油添加剂等方向进行研究。发动机结构的研究主要是从减少摩擦方向进行研究，减小摩擦能够提高发动机有效效率。新燃料则主要是从天然气、氢以及电池动力等对环境污染较低的燃料进行研究，并且这些燃料的获得较为可靠。柴油添加剂能够实现节能的效果，并且燃料的燃烧性能大大改善，对拖拉机节能减排来说也是一种趋势。

5 总结

随着国家对农业的重视度的增加以及对生态环境的重视，国家对发动机能源消耗以及尾气排放要求也越来越严格，并且也制定了相关的法律法规。拖拉机节能减排技术对可持续发展有着积极的意义，在国家技术力量的扶持下，各个农机厂商也在积极的进行技术研究，为拖拉机的节能减排进行努力，许多新技术也在不断的应用到拖拉机当中。

参考文献：

[1]张睿.中国农业机械化柴油消耗趋势分析与节能的战略措施[J].农业工程学报，2007，23（12）.

[2]廖梓珺，陈国需，陈淑莲.柴油机排放控制技术的研究进展[J].拖拉机与农用运输车，2009（5）.

[3]何林华.车用柴油发动机的发展趋势[J].客车技术与研究，2004（3）.

[4]张则雷.国内外柴油机技术发展及车辆新技术应用[A].中国交通教育研究会2008年度交通教育科学优秀论文集[C].2009（08）.

[5]李金华.拖拉机节能减排新技术[J].农机使用与维修，2012（05）.

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