摘要：從不同的工況分析影響汽車起重機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的因素，并主要從設(shè)計(jì)的角度提出了提高燃油經(jīng)濟(jì)性可采取的措施。

關(guān)鍵詞：燃油經(jīng)濟(jì)性工況汽車起重機(jī)

        在過去的很長一段時(shí)間里，汽車起重機(jī)制造商和用戶都不是很關(guān)心油耗，因?yàn)樵谄鹬貦C(jī)的運(yùn)營成本里燃油消耗所占的比重很小，而且起重機(jī)的贏利能力良好。而目前，汽車起重機(jī)吊裝業(yè)務(wù)的競爭越來越激烈，贏利能力也逐漸降低，用戶開始關(guān)注燃料成本，而且由于石油是一種不可再生資源，目前世界石油價(jià)格呈快速上升的趨勢，所以研究汽車起重機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性不僅是對(duì)用戶負(fù)責(zé)，同樣也體現(xiàn)了汽車起重機(jī)制造商對(duì)社會(huì)的責(zé)任感，其必然的結(jié)果是能擁有更多的用戶。

1 工況分析

        汽車起重機(jī)是一種可在公路上高速行駛的移動(dòng)式作業(yè)設(shè)備，兼具典型的汽車和作業(yè)設(shè)備的工況，同時(shí)由于大部分汽車起重機(jī)均共用底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為起重裝置的動(dòng)力源，因此不能簡單地按汽車和作業(yè)設(shè)備的工況考慮其燃油經(jīng)濟(jì)性，必須在動(dòng)力性能與油耗以及工作時(shí)的功率要求和平均油耗之間找到平衡。

2. 行駛狀態(tài)燃油經(jīng)濟(jì)性分析

        汽車行駛狀態(tài)時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)一般定義為一定工況下汽車行駛100km的燃油消耗量即百公里油耗（單位L/100km）。其中等速百公里油耗是一種常用的比較簡單的評(píng)價(jià)指標(biāo)，它指汽車在額定載荷下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量。但是等速行駛工況并不能全面反映汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，特別是在市區(qū)行駛中頻繁出現(xiàn)的加速.減速.怠速停車等行駛工況，因此各國都指定了一些典型的循環(huán)試驗(yàn)工況來模擬實(shí)際汽車運(yùn)行狀況，并以其百公里油耗來評(píng)定相應(yīng)行駛工況的燃油經(jīng)濟(jì)性。

        為簡單起見，我們通常將汽車的等速百公里油耗作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：Q=CFb/η（式中C為常數(shù)，F(xiàn)為行駛阻力，b為燃油消耗率，η為效率）

        從設(shè)計(jì)的角度考慮，以下方面影響汽車起重機(jī)行駛狀態(tài)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性

        作為主機(jī)廠，在選用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率(見發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖，與發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)和制造水平有關(guān))。

(2) 傳動(dòng)系統(tǒng)的檔位

        增加檔位能使發(fā)動(dòng)機(jī)處于經(jīng)濟(jì)工作狀態(tài)的機(jī)會(huì)增加。對(duì)于大噸位的汽車起重機(jī)，變速器的檔位可多至10～16個(gè)，可大幅度提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但檔位太多，將使傳動(dòng)系統(tǒng)過于復(fù)雜而且不便于駕駛操作。

(3) 傳動(dòng)系統(tǒng)的最小速比

         汽車起重機(jī)在很多的時(shí)間是以最高檔位行駛的，即用最小速比的檔位行駛，最小速比選擇合適，既能獲得較好的動(dòng)力性能，又能有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

(4) 汽車起重機(jī)總尺寸和總質(zhì)量

         整車尺寸和質(zhì)量直接決定了車輛行駛過程中的各種阻力，從而很大程度上決定了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)為保證車輛的動(dòng)力性能，在整機(jī)質(zhì)量增加時(shí)必須選用更大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)從而大幅提高了油耗。

(5) 汽車起重機(jī)的外形

         目前汽車起重機(jī)的最高行駛速度有不斷加大的趨勢。在行駛速度大于50km/h時(shí)，空氣阻力的影響必須考慮，尤其在空氣阻力系數(shù)CD值降到0.25以前，降低CD值是節(jié)約燃料的有效途徑。在公路循環(huán)工況下，CD值由0.5降到0.4后，燃油經(jīng)濟(jì)性能提高10%。

(6) 汽車起重機(jī)的輪胎

        汽車起重機(jī)對(duì)輪胎提出各種要求，針對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性來講，現(xiàn)在公認(rèn)子午線輪胎比一般斜交輪胎可節(jié)油6%～8%。

3. 作業(yè)狀態(tài)燃油經(jīng)濟(jì)性分析

        為簡單起見，我們以國內(nèi)某公司生產(chǎn)的QY70汽車起重機(jī)為樣本來進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性分析。

        該起重機(jī)行駛和作業(yè)共用發(fā)動(dòng)機(jī)，行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變速箱傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋傳至輪胎驅(qū)動(dòng)車輛；起重作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)取力器驅(qū)動(dòng)液壓油泵提供工作裝置的動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)和輸出特性如下：

(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

型號(hào)：WD615.46

型式：水冷、直列、四沖程增壓中冷柴油機(jī)

排量：9.726L

額定最大功率：266kW/2200r/min

最大輸出扭矩：1480N.m/1400～1600r/min

(2) 工作裝置的主要參數(shù)為

系統(tǒng)壓力：30MPa

最大流量：135ml/r

系統(tǒng)工作時(shí)需要的最大功率：105kW

        假定上裝部分處于如下理論工作狀態(tài)：發(fā)動(dòng)機(jī)保持均勻轉(zhuǎn)速 1500rpm，系統(tǒng)消耗的功率為105kW。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖，此轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為228kW，此負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的燃油消耗率為 490g/kW.h，那么工作1小時(shí)消耗的燃油是44100g折合55L（取發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出效率為95%）。

        由以上計(jì)算可看出，由于上車工作時(shí)所需的功率較小，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率很低（約32%），導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率極高從而油耗極高。因此，單從燃油經(jīng)濟(jì)性的角度來評(píng)估，此QY70汽車起重機(jī)的匹配方案是不合理的。

        如果我們選擇上車獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)，譬如采用TBD226II-4（額定功率115kW）發(fā)動(dòng)機(jī)作為上車動(dòng)力源，通過計(jì)算，在同樣工況下1小時(shí)的燃油消耗是22.66kg折合28L。因而在特定工況下每小時(shí)可省油27L。

         通過以上分析，從設(shè)計(jì)的角度考慮，以下方面影響汽車機(jī)作業(yè)狀態(tài)的燃油經(jīng)濟(jì)性：

(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率取決于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)和制造水平。

(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率。從發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性看，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率低時(shí)，燃油消耗率顯著增大。因此從燃油經(jīng)濟(jì)性的角度考慮需盡量選用小功率發(fā)動(dòng)機(jī)以提高工作時(shí)的負(fù)荷率；

(3) 經(jīng)常工作的工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在發(fā)動(dòng)機(jī)確定后，怎樣使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下工作是提高燃油經(jīng)濟(jì)性的決定因素。

        汽車起重機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)系統(tǒng)的工程，受多方面因素的影響，從設(shè)計(jì)的角度考慮：對(duì)于采用單一發(fā)動(dòng)機(jī)的中小噸位汽車起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)匹配，考慮中小噸位起重機(jī)移動(dòng)作業(yè)半徑較小，不存在經(jīng)常的遠(yuǎn)距離的轉(zhuǎn)場，整車匹配時(shí)應(yīng)更多地考慮作業(yè)時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性，即降低車輛比功率，不追求較高的最高車速，在公路行駛工況下可通過加大傳動(dòng)系統(tǒng)最大總速比和變速箱檔位數(shù)獲得良好的加速性能，并使發(fā)動(dòng)機(jī)在更多的時(shí)候在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)娜×ζ鱾鲃?dòng)比，使起重作業(yè)時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。

         對(duì)于總質(zhì)量較大的大噸位汽車起重機(jī)，很難在行駛動(dòng)力性和作業(yè)時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)之間找到平衡，因此可以采用上車獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)，從行駛和作業(yè)兩種工況單獨(dú)考慮燃油經(jīng)濟(jì)性。

         當(dāng)然，以上的分析是基于機(jī)械調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的，當(dāng)采用電控發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，理論上可以根據(jù)實(shí)際的使用工況，通過ECU的程序設(shè)置來調(diào)定發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性，從而達(dá)到較理想的燃油經(jīng)濟(jì)性。