近年來,電子控制噴射技術(shù)的柴油發(fā)動機采用了一系列新技術(shù),包括增加高壓噴射、增壓器帶控制閥、四氣門技術(shù)、電控燃油噴射技術(shù)、排放控制技術(shù)等,能夠降低燃油噴射量近20%,提高發(fā)動機動力5%~7%,減少燃油消耗3%,并降低發(fā)動機噪音3分貝,行駛時發(fā)動機排放能夠達到歐Ⅲ排放標準,甚至能夠滿足將來更加嚴格的排放標準。
現(xiàn)在市場上對于汽車起重機采用一個發(fā)動機(簡稱單發(fā))還是起重作業(yè)和行駛各自用一個發(fā)動機即采用雙發(fā)動機(簡稱雙發(fā)),兩者孰高孰低,是公說公有理,婆說婆有理,那么,事實到底如何?單發(fā)還是雙發(fā),最終還是應該從用戶的角度考慮。只有從整體思考,能為用戶創(chuàng)造產(chǎn)品使用效益的最大化和過程使用成本的最低化,才是最佳的選擇答案。
一般而言,從購買到使用直至最后報廢,用戶消費汽車起重機的相應成本包括購入成本(一般按一次性計算)、使用成本(主要包含油費及維修費)及殘值(殘值作為收入,可計算為負成本)。本文從考察產(chǎn)品的主要消費成本入手,揭示采用發(fā)動機布置所引起的成本差異。
下表為QY70K、LT1070和LTM1070-4.1三種起重機的相關(guān)對比參數(shù)。
上表中:比功率按GB7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》的定義為發(fā)動機最大凈功率(或0.9倍的發(fā)動機額定功率或0.9倍的發(fā)動機的標定功率)與機動車最大允許總質(zhì)量之比。GB7258-2004標準要求該值必須大于5。
為了使對比的一致性,下文將只對變化的部分進行對應分析,其中以車型一為單發(fā)動機、車型二為雙發(fā)動機和兩者所必須增加的配置為例,說明設(shè)計中如果采用單發(fā)動機或雙發(fā)動機兩者之間的成本差別。
?。?、購入成本比較:
購入成本包括外協(xié)、外購件的采購成本和生產(chǎn)制造成本。
因為采用發(fā)動機的數(shù)目不同(單發(fā)或雙發(fā)),在總體布置、結(jié)構(gòu)形式等方面也不相同,必將在需要的零部件方面產(chǎn)生差別,從而造成外協(xié)、外購件的采購成本和自制件成本相差較大。本文僅考慮發(fā)動機不同造成的差別,生產(chǎn)過程中的制造成本暫時不計。
車型一(單發(fā))必需增加的零部件:
中心回轉(zhuǎn)體及管路,費用約4000元,重量約為120kg。
車型二(雙發(fā))必需增加的零部件:
下車液壓油箱(容量約70升)和濾油器、截止閥、支腿液壓油泵、上車發(fā)動機、空濾器、消音器、散熱器、分動箱、燃油箱、蓄電池、發(fā)動機控制機構(gòu)及為安裝以上零部件而配備的支架、防護裝置等,需要增加費用105000元,增加重量約為1500kg。
按GB7258-2004標準中關(guān)于比功率規(guī)定,一般隨整車重量的增加,要求的發(fā)動機功率也要相應加大。所以,采用雙發(fā)動機時因重量增加,必須相應提高發(fā)動機功率,而提高發(fā)動機功率后,設(shè)計時又必須要采取加大傳動系統(tǒng)的承載能力,提高制動系統(tǒng)的輸出力矩等措施,導致以后運行過程中所增加的相應費用也不是一個可忽略的數(shù)目(因計算繁雜,在此略去)。
采用雙發(fā)動機多余的成本是在購車時一次性投入的,所以考慮資本的利息,采用雙發(fā)動機的將有更多支出,此處近似計算為:
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其中:5%為商業(yè)貸款的平均利率。
小結(jié)1:采用單發(fā)動機比采用雙發(fā)動機至少節(jié)省成本16.45(萬元),且重量減少1380kg。
?。?、使用成本比較:
使用成本主要包含燃油費及維護、修理費。
2.1.油費的比較
國家規(guī)定每臺機動車的生命周期為10年(至多可以延長至12年),鑒于我國起重機的總體水平,本文的計算按10年考慮;在整個使用周期內(nèi),起重機的起重作業(yè)時間與行駛時間之比在7:3至8:2之間,本文的計算按7.5:2.5即(3:1)來考慮。
計算起重機終身使用時間:10×305×8=24400小時;其中10年使用時間,每年工作按305天計,每天工作按8小時計。
上車的終身使用時間:24400×3/4=18300小時;
下車的終身使用時間:24400×1/4=6100小時。
采用單、雙發(fā)動機對于相同起重作業(yè)工況而言,兩者消耗的功率基本相同,但采用單發(fā)動機工作時,由于兩方面的原因會增加功率消耗,也即增加耗油量。一是發(fā)動機本身所帶附件,如風扇、轉(zhuǎn)向助力油泵、發(fā)電機等比雙發(fā)動機的上車發(fā)動機輸出功率大,在同等條件下,所消耗的附加功率要多一些;二是操作者在進行起重作業(yè)時,對發(fā)動機輸出功率與負載吸收功率不能合理匹配,為防止發(fā)動機突然熄火等原因,會操縱發(fā)動機以更高轉(zhuǎn)速運行,造成單發(fā)動機比雙發(fā)動機的上車發(fā)動機輸出功率大,從而耗費較多的燃料。
根據(jù)表1:LT1070上車采用的發(fā)動機的額定功率為112kw,上車發(fā)動機在工作時,其平均輸出功率一般按照額定功率的75%計算,即為112kw×75%=84kw計算。
單發(fā)動機由于上述兩方面的原因,比雙發(fā)動機各多消耗10%的燃油(兩個方面各多消耗5%)。所以,單發(fā)動機在整個起重作業(yè)生命周期平均要多消耗的燃油量為:
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?。保保埃埃盀椋甾D(zhuǎn)化為kg的系數(shù)。
按目前平均每升燃油銷售價約4元計算,則采用單發(fā)動機在10年間共增加耗油成本:
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但是,從另一方面考慮,按GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件規(guī)定,一般隨整車重量的增加,要求的發(fā)動機功率也要相應加大。采用雙發(fā)動機的整車重量(只考慮發(fā)動機變動部分)增加了1380kg,會額外加大行車的耗油量,額外加大行車的耗油量占整車耗油量的比例為:1380÷46000=0.03。
?。蹋裕保埃罚跋萝嚥捎玫陌l(fā)動機的額定功率為261kw,車輛行駛時,其平均輸出功率一般按照額定功率的75%計算,即為261kW×75%=195.75kw計算。
?。保澳觊g共增加使用耗油成本費用近似計算值為:
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綜合考慮上述兩方面情況:采用雙發(fā)動機比采用單發(fā)動機節(jié)省的成本為:14.35-3.34=11.01(萬元)
?。玻玻S修成本比較
在正常使用周期內(nèi),起重機用的發(fā)動機都需要進行下列檢查、維護和保養(yǎng)工作。對潤滑系統(tǒng),每年至少需要更換柴油機潤滑油一次,同時需要更換機油濾清器或濾芯;對冷卻系統(tǒng),每二至三年需更換防凍液,每年入冬前要檢查、調(diào)整冷卻液冰點,有水濾清器的還需要清洗或更換濾芯;對燃燒系統(tǒng),每年要清洗或更換燃油濾清器濾芯(包括粗濾和精濾),檢查和調(diào)整噴油嘴開啟壓力,在試驗臺上檢查和調(diào)整噴油泵;對進氣系統(tǒng),檢查空濾器保養(yǎng)指示器或指示燈,按要求定期清潔或更換空氣濾清器濾芯(包括主濾芯和安全濾芯),清理空濾器集塵杯,檢查和緊固進氣管路,檢查增壓器軸承間隙。其它維護和保養(yǎng)的還有活塞及環(huán)、軸瓦、皮帶、氣門及推桿、正時齒輪室等工作。
在正常使用周期內(nèi),還要考慮到發(fā)動機一至兩次大修和兩至四次中修。
因此,從維護和保養(yǎng)方面來講,采用雙發(fā)動機比用單發(fā)動機的維修成本要增加,按平均每年的維修成本5000元計算,多一個發(fā)動機,十年需多支付5萬元維修成本。
小結(jié)2:綜合耗油費和維修成本,采用雙發(fā)動機比采用單發(fā)動機節(jié)省的成本為:11.01-5=6.01(萬元)。
考慮殘值,在十年后,采用單發(fā)動機和雙發(fā)動機相差很小,此處忽略不計。
總結(jié):采用單發(fā)動機比采用雙發(fā)動機節(jié)省成本為:16.45-6.01=10.44(萬元)。