張金輝 ，彭書廣 ，孫智鵬 ，李宗敏

（第一拖拉機(jī)股份有限公司大拖公司，河南 洛陽 471004）

0 引言

2023 年上市的符合國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)的拖拉機(jī)產(chǎn)品，必須通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理裝置，并配備具有相關(guān)解決方案的發(fā)動(dòng)機(jī)來滿足非道路國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)要求。后處理技術(shù)路線大體分為兩種，即DOC+DPF+SCR 和EGR+DOC+DPF。其中，EGR 路線相較于SCR 技術(shù)路線，沒有復(fù)雜的尿素控制系統(tǒng)和氮氧化物監(jiān)控、轉(zhuǎn)化裝置，具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于作業(yè)負(fù)載適中且對(duì)車輛牽引功率沒有特殊要求的拖拉機(jī)機(jī)型中[1]。該技術(shù)采用電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、增壓中冷技術(shù)和廢氣再循環(huán)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)燃燒過程優(yōu)化，通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量、降低火焰溫度等技術(shù)手段滿足非道路國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于氮氧化合物排放量的要求[2]。通過DOC（催化轉(zhuǎn)化器）和DPF（顆粒捕集器）結(jié)構(gòu)的后處理系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)碳?xì)浠衔锖蚉M 顆粒物排放量的控制，從而進(jìn)一步降低污染物排放量，滿足非道路國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)要求[3-4]。

河北省南部區(qū)域主要農(nóng)作物為冬小麥、花生、玉米、紅薯等。大部分區(qū)域傳統(tǒng)種植方式為一年兩季——小麥、玉米輪作，小麥多在10 月播種，次年6月上旬收獲；玉米則在6 月中下旬種植，10 月上旬收獲。部分區(qū)域因節(jié)水需要，一年兩熟改為一年一熟，如衡水市、滄州市下轄部分區(qū)縣，以玉米種植為主，一般在3 月至4 月進(jìn)行旋耕播種，8 月至10 月收獲后進(jìn)行深松、旋耕、秸稈還田等作業(yè)[5]。區(qū)域內(nèi)，拖拉機(jī)作業(yè)特點(diǎn)主要是深松、旋耕、秸稈還田及少量免耕播種作業(yè)。拖拉機(jī)以兩驅(qū)機(jī)型為主，近年來四驅(qū)機(jī)型保有量逐漸增加。

國(guó)四160馬力EGR路線兩驅(qū)拖拉機(jī)，在配套開元刀神1GKND-230型旋耕機(jī)工作過程中，易發(fā)生間歇性車輛無力問題，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500 r/min～1 600 r/min后加不上油、轉(zhuǎn)速無法繼續(xù)上升等。本研究就反饋區(qū)域，實(shí)地查看車輛作業(yè)方式及工況，同時(shí)對(duì)比行業(yè)其他廠家產(chǎn)品，分析原因，制定解決措施，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證可行性，并在其他機(jī)型上進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)提升測(cè)試。

1 故障描述

國(guó)四160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)車輛耕作無力。用戶表示當(dāng)前國(guó)四產(chǎn)品在車輛剛啟動(dòng)和剛摘掛擋后，會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無力問題，相較國(guó)三同馬力段機(jī)型，作業(yè)效率有差距，如車輛配套旋耕機(jī)工作時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無力現(xiàn)象。車輛配套秸稈還田機(jī)進(jìn)行玉米秸稈粉碎還田作業(yè)時(shí)，經(jīng)電腦現(xiàn)場(chǎng)連機(jī)檢測(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)歷史工作數(shù)據(jù)正常。隨后，連機(jī)跟車進(jìn)行實(shí)時(shí)耕作數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在2 000 r/min 左右，后臺(tái)數(shù)據(jù)符合柴油機(jī)數(shù)據(jù)曲線要求。

2 故障分析

1）耕作的地塊多為小地塊、不成片，且耕地形狀多為方形、耕作面積在1 畝左右，發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁收減油門、掉頭轉(zhuǎn)向，在遇到田間土堆或田埂較深的地方，會(huì)出現(xiàn)掉轉(zhuǎn)速的情況。

2）若地塊較大、耕地形狀多為長(zhǎng)條形、耕作面積在3 畝以上，耕作過程中，能較長(zhǎng)時(shí)間用大油門直線作業(yè)，遇到田埂或土質(zhì)較硬地塊，發(fā)動(dòng)機(jī)雖有掉速情況，但不明顯。由于耕作條件不一樣，用戶所反饋的160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)所表現(xiàn)出來的問題也不一樣。

3）秸稈還田機(jī)開始作業(yè)時(shí)，需先加大油門保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 800 r/min 以上，作業(yè)中拖拉機(jī)應(yīng)使用低Ⅳ、中Ⅱ前進(jìn)擋，第二遍可使用中Ⅲ擋，提升器手柄必須放在浮動(dòng)位置。進(jìn)行農(nóng)田作業(yè)時(shí)，將提升器操縱手柄置于浮動(dòng)位置，嚴(yán)禁將手柄放在強(qiáng)壓位置；提升桿與下提升臂連接時(shí)，必須將銷子插在提升桿的腰型孔中，保證作業(yè)中秸稈還田機(jī)有一定的浮動(dòng)量。用戶較常用的秸稈還田粉碎機(jī)，刀軸工作轉(zhuǎn)速一般要求為1 800 r/min～2 000 r/min。若選用720 r/min的PTO 工作轉(zhuǎn)速，則刀軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到2 175 r/min（720×32/13×270/220），工作負(fù)荷較大，PTO 轉(zhuǎn)速過高。選用650 r/min 的PTO 工作轉(zhuǎn)速時(shí)，刀軸轉(zhuǎn)速為1 964 r/min，較為理想。由于不同廠家的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)的意義不統(tǒng)一，有的廠家標(biāo)注的是工作轉(zhuǎn)速，有的廠家標(biāo)注的是空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。因此，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為標(biāo)注的速度越高就說明工作轉(zhuǎn)速越高。實(shí)際工作中，PTO 轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)變化，若只簡(jiǎn)單地選擇高轉(zhuǎn)速的速比，會(huì)導(dǎo)致工作負(fù)荷增大，從而出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無力的假象[6]。

3 故障處置情況

隨機(jī)選擇一臺(tái)工作了41.5 h 的車輛進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析。此機(jī)用戶反饋問題為：機(jī)具一旦入土，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無法長(zhǎng)時(shí)間維持在2 000 r/min左右，遇到田埂轉(zhuǎn)速會(huì)下降到1 700 r/min 左右，呈現(xiàn)車輛無力、拉不動(dòng)的狀況。經(jīng)了解，當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)習(xí)慣——配套1GKND-230型旋耕機(jī)、大小錐比15/25，中Ⅱ擋作業(yè)，PTO 擋位650 r/min，旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)照如表1所示。

表1 旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)照

原因分析：1）耕作土地有一定的水分，屬于半干地，土質(zhì)阻比較大；2）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該機(jī)具進(jìn)行拖拉機(jī)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速與配套旋耕機(jī)傳動(dòng)比配套情況核算，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200 r/min時(shí)，刀軸轉(zhuǎn)速為322 r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 000 r/min時(shí)，刀軸轉(zhuǎn)速為291 r/min，超出旋耕機(jī)正常工作轉(zhuǎn)速范圍（240 r/min～280 r/min）；3）針對(duì)此用戶問題，進(jìn)行機(jī)具配型解釋——拖拉機(jī)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速與旋耕機(jī)傳動(dòng)比配套不合理。

對(duì)以上解釋，用戶不認(rèn)可。理由：1）當(dāng)前土質(zhì)濕度，在當(dāng)?shù)貙儆谡Ｗ鳂I(yè)狀況；2）當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)習(xí)慣，以大小錐齒輪比為15/25 的旋耕機(jī)居多，其他區(qū)域主銷的14/26 機(jī)具在當(dāng)?shù)睾苌僖姡?）當(dāng)?shù)赜脩糇孕斜容^，150 馬力國(guó)三機(jī)配套同款機(jī)具作業(yè)正常，直觀感覺比160 馬力國(guó)四機(jī)更有勁；4）當(dāng)?shù)馗?jìng)品品牌國(guó)四拖拉機(jī)，在相同作業(yè)模式下，作業(yè)平穩(wěn)。

對(duì)此，筆者建議，用戶駕駛自己的車輛按照當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)習(xí)慣進(jìn)行耕作演示，同時(shí)，連接電腦對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)車輛表現(xiàn)情況及后臺(tái)數(shù)據(jù)查找原因。

4 結(jié)果分析

通過對(duì)160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)耕作過程中，原車發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常未發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)，但車輛確有耕作效率低、提不上勁的情況[6]。經(jīng)分析、討論，將發(fā)動(dòng)機(jī)1 400 r/min 以上的MAP 數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證。經(jīng)多名用戶操作演示，均能感受到車輛作業(yè)效率有明顯提升[7]。檢驗(yàn)配套旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速，略高于機(jī)具推薦數(shù)值。經(jīng)分析得出如下結(jié)果：

1）160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)，在軸頭轉(zhuǎn)速與旋耕機(jī)及工作擋位合理匹配的情況下（配套14/26 大小錐比、高箱旋耕機(jī)，PTO 選擇650 r/min 轉(zhuǎn)擋，中Ⅱ擋及以下速度作業(yè)），發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力能夠滿足使用要求（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 800 r/min～2 000 r/min）。當(dāng)?shù)赜脩魹樘岣咦鳂I(yè)效率，常要求拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速長(zhǎng)時(shí)間保持在2000 r/min 左右開展作業(yè)活動(dòng)，當(dāng)所使用的旋耕機(jī)配置（高箱、大小錐比為15/25）與拖拉機(jī)的軸頭轉(zhuǎn)速不匹配時(shí)，拖拉機(jī)會(huì)表現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的“假象”，此現(xiàn)象主要出現(xiàn)在EGR機(jī)型上。

2）前期用戶、經(jīng)銷渠道及發(fā)動(dòng)機(jī)/底盤服務(wù)站，在相同工況條件下（同等機(jī)具、地塊、作業(yè)條件一致），競(jìng)品同馬力段產(chǎn)品帶同樣農(nóng)機(jī)具作業(yè)時(shí)確實(shí)能保證到2 000 r/min 作業(yè)，且150 馬力國(guó)三機(jī)在同等的作業(yè)條件下作業(yè)效率高于該國(guó)四機(jī)機(jī)型。經(jīng)銷公司反饋有此類現(xiàn)象的多臺(tái)160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)車輛中，有2 臺(tái)車輪胎配置為基配7.5-20/16.9-30，其余車輪胎配置為7.5-20/15.5-38。16.9-30 輪胎外徑為148.5 cm，15.5-38 輪胎外徑為157 cm，兩款輪胎配置外徑相差8.5 cm。同擋位工作情況下，配置15.5-38 輪胎的車輛比配置16.9-30 輪胎的車輛線速度快5.7%，兩種配置車輛在行駛速度上存在差異。

3）現(xiàn)場(chǎng)對(duì)6缸EGR路線發(fā)動(dòng)機(jī)MAP進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整內(nèi)容是按照實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 400 r/min以上的拖拉機(jī)增加了供油量（換算為功率、優(yōu)化控制方式）。經(jīng)過實(shí)際田間驗(yàn)證，與調(diào)整前比較，同等作業(yè)條件下，中Ⅱ擋作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在2 000 r/min，不掉轉(zhuǎn)速，作業(yè)效率獲得用戶認(rèn)可[8]。調(diào)整扭矩如圖1 所示（上線為原曲線，下線為調(diào)整后曲線）。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)MAP改進(jìn)

5 結(jié)語

大馬力輪拖主要作業(yè)時(shí)間在秋季，結(jié)合河北區(qū)域所反饋問題的調(diào)研，進(jìn)行專項(xiàng)分析。根據(jù)河北南部區(qū)域農(nóng)具的適配性，針對(duì)河北區(qū)域160 馬力EGR 路線兩驅(qū)拖拉機(jī)系列產(chǎn)品無力現(xiàn)象，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)總結(jié)分析，參照實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行MAP 數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化，密切關(guān)注其秋季農(nóng)忙中的作業(yè)表現(xiàn)[9]。同時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的出廠功率及配套技術(shù)路線進(jìn)行驗(yàn)證、調(diào)整，開展相關(guān)可行性分析。針對(duì)國(guó)四排放要求，進(jìn)一步開展發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架排放標(biāo)定測(cè)試，完善發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)車輛進(jìn)行MAP 固化，持續(xù)推進(jìn)180 馬力及以上馬力段的EGR路線產(chǎn)品研發(fā)[10]。