国四160 马力EGR 路线拖拉机适应性改进

张金辉 ，彭书广 ，孙智鹏 ，李宗敏

（第一拖拉机股份有限公司大拖公司，河南 洛阳 471004）

0 引言

2023 年上市的符合国四标准的拖拉机产品，必须通过增加发动机尾气后处理装置，并配备具有相关解决方案的发动机来满足非道路国四标准要求。后处理技术路线大体分为两种，即DOC+DPF+SCR 和EGR+DOC+DPF。其中，EGR 路线相较于SCR 技术路线，没有复杂的尿素控制系统和氮氧化物监控、转化装置，具备结构简单、易于控制等技术优点，被广泛应用于作业负载适中且对车辆牵引功率没有特殊要求的拖拉机机型中[1]。该技术采用电控高压共轨燃油喷射系统、增压中冷技术和废气再循环等技术手段实现柴油机燃烧过程优化，通过降低发动机进气量、降低火焰温度等技术手段满足非道路国四标准中对于氮氧化合物排放量的要求[2]。通过DOC（催化转化器）和DPF（颗粒捕集器）结构的后处理系统，来实现对碳氢化合物和PM 颗粒物排放量的控制，从而进一步降低污染物排放量，满足非道路国四标准要求[3-4]。

河北省南部区域主要农作物为冬小麦、花生、玉米、红薯等。大部分区域传统种植方式为一年两季——小麦、玉米轮作，小麦多在10 月播种，次年6月上旬收获；玉米则在6 月中下旬种植，10 月上旬收获。部分区域因节水需要，一年两熟改为一年一熟，如衡水市、沧州市下辖部分区县，以玉米种植为主，一般在3 月至4 月进行旋耕播种，8 月至10 月收获后进行深松、旋耕、秸秆还田等作业[5]。区域内，拖拉机作业特点主要是深松、旋耕、秸秆还田及少量免耕播种作业。拖拉机以两驱机型为主，近年来四驱机型保有量逐渐增加。

国四160马力EGR路线两驱拖拉机，在配套开元刀神1GKND-230型旋耕机工作过程中，易发生间歇性车辆无力问题，即发动机转速达到1 500 r/min～1 600 r/min后加不上油、转速无法继续上升等。本研究就反馈区域，实地查看车辆作业方式及工况，同时对比行业其他厂家产品，分析原因，制定解决措施，现场验证可行性，并在其他机型上进行适应性改进提升测试。

1 故障描述

国四160 马力EGR 路线两驱拖拉机车辆耕作无力。用户表示当前国四产品在车辆刚启动和刚摘挂挡后，会出现发动机无力问题，相较国三同马力段机型，作业效率有差距，如车辆配套旋耕机工作时出现发动机无力现象。车辆配套秸秆还田机进行玉米秸秆粉碎还田作业时，经电脑现场连机检测，发动机历史工作数据正常。随后，连机跟车进行实时耕作数据监测，发动机转速保持在2 000 r/min 左右，后台数据符合柴油机数据曲线要求。

2 故障分析

1）耕作的地块多为小地块、不成片，且耕地形状多为方形、耕作面积在1 亩左右，发动机频繁收减油门、掉头转向，在遇到田间土堆或田埂较深的地方，会出现掉转速的情况。

2）若地块较大、耕地形状多为长条形、耕作面积在3 亩以上，耕作过程中，能较长时间用大油门直线作业，遇到田埂或土质较硬地块，发动机虽有掉速情况，但不明显。由于耕作条件不一样，用户所反馈的160 马力EGR 路线两驱拖拉机所表现出来的问题也不一样。

3）秸秆还田机开始作业时，需先加大油门保证发动机转速在1 800 r/min 以上，作业中拖拉机应使用低Ⅳ、中Ⅱ前进挡，第二遍可使用中Ⅲ挡，提升器手柄必须放在浮动位置。进行农田作业时，将提升器操纵手柄置于浮动位置，严禁将手柄放在强压位置；提升杆与下提升臂连接时，必须将销子插在提升杆的腰型孔中，保证作业中秸秆还田机有一定的浮动量。用户较常用的秸秆还田粉碎机，刀轴工作转速一般要求为1 800 r/min～2 000 r/min。若选用720 r/min的PTO 工作转速，则刀轴转速可达到2 175 r/min（720×32/13×270/220），工作负荷较大，PTO 转速过高。选用650 r/min 的PTO 工作转速时，刀轴转速为1 964 r/min，较为理想。由于不同厂家的动力输出转速标注标准的意义不统一，有的厂家标注的是工作转速，有的厂家标注的是空转转速。因此，不能简单地认为标注的速度越高就说明工作转速越高。实际工作中，PTO 转速会根据发动机转速实时变化，若只简单地选择高转速的速比，会导致工作负荷增大，从而出现发动机无力的假象[6]。

3 故障处置情况

随机选择一台工作了41.5 h 的车辆进行现场分析。此机用户反馈问题为：机具一旦入土，发动机转速无法长时间维持在2 000 r/min左右，遇到田埂转速会下降到1 700 r/min 左右，呈现车辆无力、拉不动的状况。经了解，当地作业习惯——配套1GKND-230型旋耕机、大小锥比15/25，中Ⅱ挡作业，PTO 挡位650 r/min，旋耕机转速对照如表1所示。

表1 旋耕机转速对照

原因分析：1）耕作土地有一定的水分，属于半干地，土质阻比较大；2）经现场对该机具进行拖拉机动力输出转速与配套旋耕机传动比配套情况核算，发动机转速为2 200 r/min时，刀轴转速为322 r/min，发动机转速为2 000 r/min时，刀轴转速为291 r/min，超出旋耕机正常工作转速范围（240 r/min～280 r/min）；3）针对此用户问题，进行机具配型解释——拖拉机动力输出转速与旋耕机传动比配套不合理。

对以上解释，用户不认可。理由：1）当前土质湿度，在当地属于正常作业状况；2）当地作业习惯，以大小锥齿轮比为15/25 的旋耕机居多，其他区域主销的14/26 机具在当地很少见；3）当地用户自行比较，150 马力国三机配套同款机具作业正常，直观感觉比160 马力国四机更有劲；4）当地竞品品牌国四拖拉机，在相同作业模式下，作业平稳。

对此，笔者建议，用户驾驶自己的车辆按照当地作业习惯进行耕作演示，同时，连接电脑对发动机工作数据进行监控，根据现场车辆表现情况及后台数据查找原因。

4 结果分析

通过对160 马力EGR 路线两驱拖拉机耕作过程中，原车发动机数据监控，发动机各项数据正常未发现异常点，但车辆确有耕作效率低、提不上劲的情况[6]。经分析、讨论，将发动机1 400 r/min 以上的MAP 数据进行优化验证。经多名用户操作演示，均能感受到车辆作业效率有明显提升[7]。检验配套旋耕机刀轴转速，略高于机具推荐数值。经分析得出如下结果：

1）160 马力EGR 路线两驱拖拉机，在轴头转速与旋耕机及工作挡位合理匹配的情况下（配套14/26 大小锥比、高箱旋耕机，PTO 选择650 r/min 转挡，中Ⅱ挡及以下速度作业），发动机动力能够满足使用要求（发动机转速在1 800 r/min～2 000 r/min）。当地用户为提高作业效率，常要求拖拉机发动机转速长时间保持在2000 r/min 左右开展作业活动，当所使用的旋耕机配置（高箱、大小锥比为15/25）与拖拉机的轴头转速不匹配时，拖拉机会表现出发动机动力不足的“假象”，此现象主要出现在EGR机型上。

2）前期用户、经销渠道及发动机/底盘服务站，在相同工况条件下（同等机具、地块、作业条件一致），竞品同马力段产品带同样农机具作业时确实能保证到2 000 r/min 作业，且150 马力国三机在同等的作业条件下作业效率高于该国四机机型。经销公司反馈有此类现象的多台160 马力EGR 路线两驱拖拉机车辆中，有2 台车轮胎配置为基配7.5-20/16.9-30，其余车轮胎配置为7.5-20/15.5-38。16.9-30 轮胎外径为148.5 cm，15.5-38 轮胎外径为157 cm，两款轮胎配置外径相差8.5 cm。同挡位工作情况下，配置15.5-38 轮胎的车辆比配置16.9-30 轮胎的车辆线速度快5.7%，两种配置车辆在行驶速度上存在差异。

3）现场对6缸EGR路线发动机MAP进行调整，调整内容是按照实验室数据，对发动机转速1 400 r/min以上的拖拉机增加了供油量（换算为功率、优化控制方式）。经过实际田间验证，与调整前比较，同等作业条件下，中Ⅱ挡作业时发动机转速维持在2 000 r/min，不掉转速，作业效率获得用户认可[8]。调整扭矩如图1 所示（上线为原曲线，下线为调整后曲线）。

图1 发动机MAP改进

5 结语

大马力轮拖主要作业时间在秋季，结合河北区域所反馈问题的调研，进行专项分析。根据河北南部区域农具的适配性，针对河北区域160 马力EGR 路线两驱拖拉机系列产品无力现象，进行发动机数据总结分析，参照实验室数据对发动机进行MAP 数据实验、优化，密切关注其秋季农忙中的作业表现[9]。同时，对发动机的出厂功率及配套技术路线进行验证、调整，开展相关可行性分析。针对国四排放要求，进一步开展发动机台架排放标定测试，完善发动机控制参数，对后续生产车辆进行MAP 固化，持续推进180 马力及以上马力段的EGR路线产品研发[10]。