挖掘机定型生产后，其整机相关传动效率则随之确定，这并不等于挖掘机挖掘作业的效率随之确定，尤其自动化程度相对薄弱的国产挖掘机，其节油很大程度上依靠操作人员了解和运用节能技术，规范地使用挖掘机，从细节处发现挖掘机省油方法。本文介绍挖掘机节能技术，以期对挖掘机操作人员、机主及相关技术人员有所帮助。
1.节能功能
（1）自动怠速功能
挖掘机作业时会遇到等待作业、低负载作业等工况，可造成能源浪费。为此，挖掘机的发动机设计了等待时降低能耗的功能，使其在不工作、处于等待状况超过数秒后，自动将发动机设置为怠速，以减小低负荷工况时的供油量。
（2）液压泵减排功能
挖掘机等待作业时液压系统主泵压力降低，液压系统或电控系统自动通过负流量、正流量等负载敏感系统，将液压泵调整至最低排量状态，以降低流量、减少燃油损耗。
（3）多种功率控制
由于不同工地或地域的土质不同，土壤坚硬程度存在较大差异。为了使挖掘机液压系统输出功率能够随土壤硬度的变化而变化，或随挖掘功率的变化而变化，挖掘机制造者设计了4种功率模式，即标准模式（S）、重载模式（H）、轻载模式（L）和破碎模式（B），供操作人员作业时选用，以达到节能目的。国产挖掘机功率模式均是通过对发动机转速、变量柱塞泵斜盘角度进行同步自动控制的，各厂家功率控制模式设置的发动机转速范围不同、柱塞泵斜盘角度也不同。国产挖掘机功率控制模式由操作人员根据经验通过手动选择，操作人员需了解其原理和操作特性。国外品牌挖掘机模式为自动控制，不需进行人为干预。
2.节能操作技术
（1）遵守操作规程
挖掘机操作人员应认真阅读挖掘机随机提供的《操作保养手册》，按要求正确使用、及时维护保养挖掘机，避免违章操作。作业时密切关注挖掘机、作业现场、挖掘土质的状况，遇有情况及时调整或停机。
（2）做好新机磨合工作
新挖掘机的磨合对其日后的使用性能关系密切，因此挖掘机的节能工作应从新挖掘机磨合期抓起。无论是发动机、液压件还是运动机构的销轴、轴承等，未经磨合直接进入额定负荷或超负荷作业，容易给挖掘机相关运动零部件表面造成损伤，会因磨合不到位而增加传动内阻或油液内漏，导致挖掘机传动效率下降、发生早期故障，带来不必要的经济损失。因此，新挖掘机在最初的30h内工作载荷应小于或等于额定载荷的50%，相当于每铲挖掘半斗土作业。工作到30～100h期间，载荷应小于或等于额定载荷的75%,相当于作业时每铲挖掘大半斗土。100h以内发动机转速应控制在额定转速的90%。
（3）控制发动机转速
发动机燃油消耗率由其技术性能决定，无法控制，但发动机实际耗油量与转速及负荷（输出扭矩）成正比。显然，控制好转速及负荷可使发动机节能。尽量调低发动机转速建议操作人员根据作业工况、土壤性质等实际情况选择发动机转速，以满足正常作业为先提条件，通过油门旋纽尽量调低发动机转速，使其低至不可再低的程度为最佳，即可达到节省柴油之目的。避免长时间自动怠速挖掘机在非作业状态时，虽然能迅速实现发动机由高速自动转变为怠速；即使转速再低，发动机、液压泵也会同时存在能量消耗；因此怠速时间应控制在5min以内，否则应将发动机关闭。怠速时间过长还容易导致发动机活塞过热。挖掘机作业时若发动机出现转速忽高忽低现象时，应及时调整挖掘方法，避免频繁出现转速波动，否则容易造成发动机早期磨损和增加燃油消耗。
（4）正确选择功率模式
挖掘机在额定负荷下作业的时间是有限的，由于挖掘机操作人员的作业方式存在较大差异，其负荷率范围变化较大，一般为40%～70%。大量试验数据证明，挖掘机平均负荷率不到60%，大多数工况为低负荷工作。因此挖掘机作业时应采用标准模式（S）或轻载模式（L），以降低发动机油耗，该方法是节能省油最有效的途径。国产挖掘机在作业过程中，功率模式不能自动转换。以徐工挖掘机为例，2016年4月之前产品，其功率模式通过操作监测仪表选定，所对应的发动机转速通过油门旋钮手动调整控制在一定范围。因此，不同的操作人员在相同作业工况时所选择的功率模式会存在差异。2016年4月之后的产品，功率模式转换可直接通过调整油门旋钮10个挡位的变换来实现，即1～5挡为轻载模式（L）、6～8挡为标准模式（S）、9～10挡为重载模式（H），这样使模式选择比较直观、简单。操作人员应当根据施工现场土质和沟槽深度，设定功率模式是L或S还是H，从而正确地选择出相应功率模式。土质松软、沟槽较浅时应选择L模式，一般土质应选择S模式，选择完成后进行试挖，观察动臂、斗杆动作速度，以斗杆接触土壤后速度略感减速、随即迅速加快为宜。若加速过慢，应调整功率模式，避免出现“小马拉大车”、挖不动硬挖式的无效作业，或“大马拉小车”“多余浪费”式的操作。功率模式的选择均是通过操作人员选择和确定的，选择准确与否取决于操作人员的挖掘经验和操作人员操作时对挖机是否费力的感知。正确地选择功率模式，可节省出十分可观的燃料费。功率模式的选择并不复杂，只要操作人员对作业细心感受、勤于动手调整，几乎所有操作人员都能做到得心应手。
（5）减少不必要负荷
在冬季停止使用空调的季节，应将空调胶带拆下，否则胶带及胶带轮的转动会消耗发动机功率，其消耗功率为胶带轮质量、半径和转速乘积，约为几十瓦。由于一些地区冬季停用时间较长，应注意妥善保管好胶带，不得将胶带扭曲、打折后长时间放置。另外，压缩机长时间停止运转会造成润滑不良，建议每隔1～2个月安装1次胶带，使压缩机运转后再拆掉。这样即可节能、又兼顾了对制冷系统的维护。
（6）适时修理
随着挖掘机使用时间的延长，其各个单元的工作效率会逐渐下降。合理的维护保养，虽然可提高挖掘机的使用及寿命，但是其效率会大幅度下降，使燃油开支逐渐增大。应及时对发动机、液压泵、主阀、液压缸、马达进行修理，使其恢复最佳的使用性能和节油效率。
3.节能技术发展趋势
依靠操作人员的控制能力使挖掘机提高效率、降低油耗，取得的节油效果是有限的，提高发动机、液压系统泵、阀、液压缸及马达的效率也已接近极限，挖掘机制造者及零部件技术人员期待依靠人工智能技术，使挖掘机更加节能。当前挖掘机开发人员重点关注以下7个方面节能技术。
（1）切削角自动控制
操作人员操纵挖掘机进行最初阶段的几次“试挖掘”作业循环中，挖掘机要能够感应土壤性质，使其铲斗能够自动确定与土壤性质相适应的“最佳”切削角。在继续挖掘时，铲斗能够处于“最佳”姿态，并实现挖掘的厚度与长度处于最佳匹配，铲斗挖满土后尽量减少土壤撒落。
（2）载荷自动控制
挖掘机无论采用那种挖掘模式，每次挖掘若遇到较大阻力时，应能自动减小切削角，实现降低挖掘阻力的自动控制，并实现铲斗挖掘速度与土壤崩裂速度基本吻合的自动控制。
（3）最小阻力自动调整
挖掘机属于周期性作业，应具备对每次作业循环挖掘阻力进行比较和最小阻力的记忆功能，以便实现每次作业循环重复性动作时，始终处于最小挖掘阻力状态。
（4）工作模式自动切换
根据挖掘机作业中土壤性质的变化，挖掘机工作模式应能实现最恰当、最合理的自动切换。
（5）铲斗自动保持水平
被挖土壤离开挖掘面，工作装置开始提升的同时，回转直至卸土之前这个阶段的操作，应能自动控制，确保铲斗处于“水平”状态，回转回转动作的启动、制动及加速度的应自动控制。
（6）卸料自动控制
卸土操作时，应能实现“土卸尽”即停止铲斗上翻操作的自动控制，使粘连在铲斗内的黏土在铲斗上翻时快速卸尽且不得卸料过快，以免所卸的土石方砸坏运输车辆。还应避免挖掘机卸料时前仰后合，使挖掘机严重晃动，影响挖掘机舒适度。
（7）自动阻止强行操作
能够自动阻止或停止挖掘机挖不动硬挖或走不动仍强迫行走的错误操作，提示操作人员并给出符合实际工况的正确处理方法。上述人工智能的节能技术，可为挖掘机实现全自动操作打下坚实的基础。
作者:阎子庚 李春生