1工況分析

汽車(chē)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(chē)和作業(yè)設(shè)備的工況，同時(shí)由于大部分汽車(chē)起重機(jī)均共用底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)作為起重裝置的動(dòng)力源，因此不能簡(jiǎn)單地按汽車(chē)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(chē)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(chē)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(jiǎn)單的評(píng)價(jià)指標(biāo)，它指汽車(chē)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(chē)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(chē)等行駛工況，因此各國(guó)都指定了一些典型的循環(huán)試驗(yàn)工況來(lái)模擬實(shí)際汽車(chē)運(yùn)行狀況，并以其百公里油耗來(lái)評(píng)定相應(yīng)行駛工況的燃油經(jīng)濟(jì)性。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們通常將汽車(chē)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(chē)起重機(jī)行駛狀態(tài)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

2.1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(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性圖，與發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)和制造水平有關(guān))。

2.2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(chē)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(guò)于復(fù)雜而且不便于駕駛操作。

2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的最小速比

汽車(chē)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。

2.4汽車(chē)起重機(jī)總尺寸和總質(zhì)量

整車(chē)尺寸和質(zhì)量直接決定了車(chē)輛行駛過(guò)程中的各種阻力，從而很大程度上決定了車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)為保證車(chē)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。

2.5汽車(chē)起重機(jī)的外形

目前汽車(chē)起重機(jī)的最高行駛速度有不斷加大的趨勢(shì)。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%。

2.6汽車(chē)起重機(jī)的輪胎

汽車(chē)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(lái)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(jiǎn)單起見(jiàn)，我們以國(guó)內(nèi)某公司生產(chǎn)的QY70汽車(chē)起重機(jī)為樣本來(lái)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(chē)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：

3.1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

3.2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(wàn)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(chē)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(lái)評(píng)估，此QY70汽車(chē)起重機(jī)的匹配方案是不合理的。

如果我們選擇上車(chē)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(chē)動(dòng)力源，通過(guò)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(guò)以上分析，從設(shè)計(jì)的角度考慮，以下方面影響汽車(chē)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(wàn)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。

4結(jié)論

汽車(chē)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(chē)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(chǎng)，整車(chē)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(chē)輛比功率，不追求較高的最高車(chē)速，在公路行駛工況下可通過(guò)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(chē)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(chē)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(guò)ECU的程序設(shè)置來(lái)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。