技术动态：汽车起重机燃油经济性分析

在过去的很长一段时间里，汽车起重机制造商和用户都不是很关心油耗，因为在起重机的运营成本里燃油消耗所占的比重很小，而且起重机的赢利能力良好。而目前，汽车起重机吊装业务的竞争越来越激烈，赢利能力也逐渐降低，用户开始关注燃料成本，而且由于石油是一种不可再生资源，目前世界石油价格呈快速上升的趋势，所以研究汽车起重机的燃油经济性不仅是对用户负责，同样也体现了汽车起重机制造商对社会的责任感，其必然的结果是能拥有更多的用户。 1工况分析 汽车起重机是一种可在公路上高速行驶的移动式作业设备，兼具典型的汽车和作业设备的工况，同时由于大部分汽车起重机均共用底盘发动机作为起重装置的动力源，因此不能简单地按汽车和作业设备的工况考虑其燃油经济性，必须在动力性能与油耗以及工作时的功率要求和平均油耗之间找到平衡。 2行驶状态燃油经济性分析 汽车行驶状态时的燃油经济性的评价指标一般定义为一定工况下汽车行驶100km的燃油消耗量即百公里油耗（单位L/100km）。其中等速百公里油耗是一种常用的比较简单的评价指标，它指汽车在额定载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。但是等速行驶工况并不能全面反映汽车的实际运行情况，特别是在市区行驶中频繁出现的加速.减速.怠速停车等行驶工况，因此各国都指定了一些典型的循环试验工况来模拟实际汽车运行状况，并以其百公里油耗来评定相应行驶工况的燃油经济性。 为简单起见，我们通常将汽车的等速百公里油耗作为评价指标，其计算公式为：Q=CFb/η（式中C为常数，F为行驶阻力，b为燃油消耗率，η为效率） 从设计的角度考虑，以下方面影响汽车起重机行驶状态的燃油经济性。 2.1发动机的燃油经济性 作为主机厂，在选用发动机时要考虑发动机的燃油消耗率(见发动机的万有特性图，与发动机的技术和制造水平有关)。 2.2传动系统的档位 增加档位能使发动机处于经济工作状态的机会增加。对于大吨位的汽车起重机，变速器的档位可多至10～16个，可大幅度提高燃油经济性，但档位太多，将使传动系统过于复杂而且不便于驾驶操作。 2.3传动系统的最小速比 汽车起重机在很多的时间是以最高档位行驶的，即用最小速比的档位行驶，最小速比选择合适，既能获得较好的动力性能，又能有很好的燃油经济性。 2.4汽车起重机总尺寸和总质量 整车尺寸和质量直接决定了车辆行驶过程中的各种阻力，从而很大程度上决定了车辆的燃油经济性。同时为保证车辆的动力性能，在整机质量增加时必须选用更大排量的发动机从而大幅提高了油耗。 2.5汽车起重机的外形 目前汽车起重机的最高行驶速度有不断加大的趋势。在行驶速度大于50km/h时，空气阻力的影响必须考虑，尤其在空气阻力系数CD值降到0.25以前，降低CD值是节约燃料的有效途径。在公路循环工况下，CD值由0.5降到0.4后，燃油经济性能提高10%。 2.6汽车起重机的轮胎 汽车起重机对轮胎提出各种要求，针对燃油经济性来讲，现在公认子午线轮胎比一般斜交轮胎可节油6%～8%。 3作业状态燃油经济性分析 为简单起见，我们以国内某公司生产的QY70汽车起重机为样本来进行起重作业时的燃油经济性分析。 该起重机行驶和作业共用发动机，行驶时发动机的动力经变速箱传动轴和驱动桥传至轮胎驱动车辆；起重作业时，发动机的动力经取力器驱动液压油泵提供工作装置的动力。发动机的具体参数和输出特性如下： 3.1发动机主要参数 型号：WD615.46 型式：水冷、直列、四冲程增压中冷柴油机 排量：9.726L 额定最大功率：266kW/2200r/min 最大输出扭矩：1480N.m/1400～1600r/min 3.2工作装置的主要参数为 系统压力：30MPa 最大流量：135ml/r 系统工作时需要的最大功率：105kW 假定上装部分处于如下理论工作状态：发动机保持均匀转速1500rpm，系统消耗的功率为105kW。根据发动机的万有特性图，此转速时发动机的最大输出功率为228kW，此负荷下对应的燃油消耗率为490g/kW.h，那么工作1小时消耗的燃油是44100g折合55L（取发动机的功率输出效率为95%）。 由以上计算可看出，由于上车工作时所需的功率较小，发动机的负荷率很低（约32%），导致发动机的燃油消耗率极高从而油耗极高。因此，单从燃油经济性的角度来评估，此QY70汽车起重机的匹配方案是不合理的。 如果我们选择上车独立发动机，譬如采用TBD226II-4（额定功率115kW）发动机作为上车动力源，通过计算，在同样工况下1小时的燃油消耗是22.66kg折合28L。因而在特定工况下每小时可省油27L。 通过以上分析，从设计的角度考虑，以下方面影响汽车机作业状态的燃油经济性： (1)发动机的选择。发动机的燃油消耗率取决于发动机本身的技术和制造水平。 (2)发动机的负荷率。从发动机的万有特性看，发动机的负荷率低时，燃油消耗率显著增大。因此从燃油经济性的角度考虑需尽量选用小功率发动机以提高工作时的负荷率； (3)经常工作的工况下发动机的转速。在发动机确定后，怎样使发动机尽可能在经济转速下工作是提高燃油经济性的决定因素。 4结论 汽车起重机的燃油经济性是一个系统的工程，受多方面因素的影响，从设计的角度考虑：对于采用单一发动机的中小吨位汽车起重机的发动机匹配，考虑中小吨位起重机移动作业半径较小，不存在经常的远距离的转场，整车匹配时应更多地考虑作业时的燃油经济性，即降低车辆比功率，不追求较高的最高车速，在公路行驶工况下可通过加大传动系统最大总速比和变速箱档位数获得良好的加速性能，并使发动机在更多的时候在经济转速下运转。同时选择恰当的取力器传动比，使起重作业时在发动机经济转速下运转。 对于总质量较大的大吨位汽车起重机，很难在行驶动力性和作业时的燃油经济之间找到平衡，因此可以采用上车独立发动机，从行驶和作业两种工况单独考虑燃油经济性。 当然，以上的分析是基于机械调速发动机进行的，当采用电控发动机的时候，理论上可以根据实际的使用工况，通过ECU的程序设置来调定发动机的输出特性，从而达到较理想的燃油经济性。 信息来源于：慧聪网