自卸車用發(fā)動(dòng)機(jī)的配套適應(yīng)性改進(jìn)

（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

自卸車用發(fā)動(dòng)機(jī)的配套適應(yīng)性改進(jìn)

張啟偉
（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

根據(jù)自卸車使用工況的特殊性，滿足自卸車的使用要求，從調(diào)速器、冒煙限制器等燃油系統(tǒng)，空壓機(jī)、起動(dòng)機(jī)等附件系統(tǒng)展開討論，來提高自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)配套的適應(yīng)性。

自卸車 發(fā)動(dòng)機(jī) 適應(yīng)性

1 概況

近年來，隨著國(guó)家擴(kuò)大內(nèi)需、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家建筑行業(yè)行為的不斷延伸，自卸車產(chǎn)銷量也呈現(xiàn)出較強(qiáng)的增長(zhǎng)勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自卸車在中重型卡車市場(chǎng)需求上約占40%的市場(chǎng)份額。但自卸車作為一種較特殊的車型，與在平坦道路上行駛的汽車相比，受其較差的路況、惡劣工況等諸多因素的影響，自卸車用發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊性也越明顯地反映出來，傳統(tǒng)的平板汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)已難以適應(yīng)自卸車復(fù)雜路況的要求，因此，對(duì)自卸車用發(fā)動(dòng)機(jī)的配套適應(yīng)性改進(jìn)研究顯得很有必要。

2 自卸車的分類及使用工況特點(diǎn)

自卸車主要在礦山、沙場(chǎng)、工地等路況較差的場(chǎng)所用于礦石、沙石、建材等物料的中短途傾卸運(yùn)輸。自卸車的行駛工況統(tǒng)計(jì)見圖1和圖2以及表1。自卸車按使用工況來分，一般有如下幾種情況：公路運(yùn)輸型自卸車、工地工程用自卸車、基坑作業(yè)型自卸車。公路運(yùn)輸型自卸車主要適合煤礦（煤炭、石灰等）、礦石、礦粉、沙石料等中短途良好路面公路運(yùn)輸；工程自卸車主要用于礦山、工地等高密度、高粘度、大件貨物的中短途普通路面運(yùn)輸；基坑作業(yè)自卸車主要用于深坑、水電作業(yè)、填海工程、土方剝離、公路土方等復(fù)雜路面的施工。

自卸車使用工況環(huán)境中粉塵、灰塵或沙塵等濃度較大，行駛路況相對(duì)較差，多在較低車速下運(yùn)行，且一般情況下超載狀況比較嚴(yán)重，甚至長(zhǎng)時(shí)間在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。使用工況的惡劣性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及附件性能提出了更高的要求?；谝陨献孕盾嚨墓r特點(diǎn)，要求所配發(fā)動(dòng)機(jī)中低速段扭矩儲(chǔ)備大，速度響應(yīng)要快，同時(shí)要求空壓機(jī)、起動(dòng)機(jī)等附件也要有很好的適應(yīng)性。

圖1 不同車輛經(jīng)常行駛的路面

圖2 不同車輛的行駛范圍

表1 自卸車行駛道路

3 自卸車用發(fā)動(dòng)機(jī)的配套適應(yīng)性改進(jìn)

自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)多在中低速工況下工作，高轉(zhuǎn)速狀態(tài)并不常用，因而側(cè)重于中高速運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)的車用發(fā)動(dòng)機(jī)在低速段扭矩儲(chǔ)備不足，應(yīng)適當(dāng)提高中低速段扭矩，同時(shí)保持中速段扭矩較平緩特性，確保中速段扭矩?zé)o衰減，應(yīng)從以下幾方面考慮：（1）首先著重從燃油系統(tǒng)來討論提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能；（2）針對(duì)自卸車工況的惡劣性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體工作的可靠性；（3）另外著重從附件系統(tǒng)及其他方面等來展開提高發(fā)動(dòng)機(jī)的配套適應(yīng)性論述。

3.1 燃油系統(tǒng)

目前自卸車多使用機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)機(jī)械泵特性的研究更有必要，以下重點(diǎn)展開論述。然而對(duì)于使用高壓共軌燃油系統(tǒng)的自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)，由于其能自由控制發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速段的扭矩特性，較易保證發(fā)動(dòng)機(jī)的爬坡、起步和超車能力，所以這里不再展開。

3.1.1 噴油泵

（1）調(diào)速器

由于自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)工作中速度變換較為頻繁，要求在各種速度段均具有良好的調(diào)速能力和速度特性。特別是在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，仍要求發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)波動(dòng)，對(duì)于國(guó)Ⅲ機(jī)械泵產(chǎn)品要采用全程調(diào)速器，這樣不僅能控制最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速下的供油量，而且能控制最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間任何轉(zhuǎn)速下的供油量，更有效地適應(yīng)自卸車速度變換頻繁的特性。

（2）冒煙限制器

車用增壓中冷發(fā)動(dòng)機(jī)多采用冒煙限制器來降低低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷時(shí)的煙度，但這會(huì)降低低速扭矩，影響汽車的動(dòng)力性能。所以要合理選擇冒煙限制器彈簧剛度和調(diào)整預(yù)緊力，這樣既可提高發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩，又可降低發(fā)動(dòng)機(jī)煙度，滿足了汽車配套需求。另外為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩特性，一方面也可通過減小冒煙限制器起作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，以提高800 r/min工況的扭矩。

3.2 柴油濾清系統(tǒng)

國(guó)產(chǎn)燃油的質(zhì)量與國(guó)外相比，成分與國(guó)外有很大的差距，發(fā)動(dòng)機(jī)要增加柴油預(yù)過濾裝置、多級(jí)柴油濾清器及油水分離器，使柴油的過濾效率、過濾精度、納污能力同時(shí)提高。使燃油保持清潔、通暢，保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的工作條件。

3.3 附件系統(tǒng)

3.3.1 空壓機(jī)

自卸車行駛環(huán)境惡劣，制動(dòng)頻繁，造成空壓機(jī)頻繁打氣，熱負(fù)荷較大，空壓機(jī)要采用水冷式。此外自卸車低速運(yùn)轉(zhuǎn)下制動(dòng)時(shí)，為保證良好的制動(dòng)性，空壓機(jī)排氣量要大，單缸空壓機(jī)則很難保證可靠制動(dòng)性，要選用雙缸空壓機(jī)。另一方面，自卸車多在多粉塵環(huán)境下工作，為保證空壓機(jī)的質(zhì)量可靠性，降低空壓機(jī)活塞磨損，減少氣缸竄油，空壓機(jī)進(jìn)氣采用從空氣總管中取氣。

3.3.2 空濾器

空濾采用多極排塵的空濾裝置，整車推薦使用雙管旋風(fēng)進(jìn)氣道濾清裝置+油浴式空氣濾清裝置+普通空氣濾清器，該裝置的使用讓發(fā)動(dòng)機(jī)在粉塵惡劣環(huán)境中早期磨損和燒機(jī)油現(xiàn)象得到顯著改善，使自卸車環(huán)境適應(yīng)能力增強(qiáng)。

3.3.3 起動(dòng)機(jī)

自卸車多為中短途運(yùn)輸，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)較頻繁，要求起動(dòng)機(jī)可靠性要高。改進(jìn)起動(dòng)機(jī)小齒輪及齒圈的倒角結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格控制起動(dòng)機(jī)齒輪與飛輪齒圈影響嚙合行程的尺寸鏈及公差帶，同時(shí)對(duì)電磁開關(guān)等零件進(jìn)行優(yōu)選，提高電器件的工作可靠性。

3.3.4 風(fēng)扇

自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)易使用非硅油離合器風(fēng)扇，硅油風(fēng)扇離合器是根據(jù)感溫元件感知流經(jīng)散熱器空氣的溫度，對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而來調(diào)節(jié)冷卻空氣量，以此達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度的目的，降低發(fā)動(dòng)機(jī)能量消耗和降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲等。由于硅油風(fēng)扇離合器出廠時(shí)，開始工作溫度已標(biāo)定完成，不可再更改，但是硅油風(fēng)扇離合器開始工作溫度的設(shè)定和風(fēng)扇與散熱器之間的距離、環(huán)境溫度、環(huán)境狀況有相應(yīng)關(guān)系，一旦自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇與散熱器之間的距離既定及在不同的使用環(huán)境情況下，可能會(huì)造成自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)離合器現(xiàn)實(shí)需求的開始工作溫度與標(biāo)定開始工作溫度會(huì)有所差異，也就有可能造成離合器需要開始工作但是不能開始工作的情況，導(dǎo)致柴油機(jī)開鍋的情況出現(xiàn)；另外自卸車工作環(huán)境惡劣，粉塵較多，水箱容易封堵，造成離合器不能很好感知流經(jīng)散熱器空氣的溫度，不能使離合器工作油腔打開，很好地調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，引起水箱開鍋和相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量事故。

3.4 其他

自卸車超載現(xiàn)象嚴(yán)重，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要提高，選配離合器儲(chǔ)備系數(shù)要大；另外根據(jù)自卸車工作中振動(dòng)較大，自卸車結(jié)構(gòu)薄弱部位易形成疲勞裂紋的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)體、飛輪殼等受力突出、結(jié)構(gòu)薄弱的部位應(yīng)從結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面進(jìn)行加強(qiáng)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

為提高企業(yè)自身的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，整車企業(yè)在了解不同細(xì)分市場(chǎng)需求特征的基礎(chǔ)上積極進(jìn)行產(chǎn)品細(xì)分，而對(duì)于處于上游企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)來講，為提高產(chǎn)品適應(yīng)性也應(yīng)該進(jìn)行產(chǎn)品細(xì)分，為此，根據(jù)自卸車的使用工況的特殊性，著重從燃油系統(tǒng)、附件系統(tǒng)等對(duì)自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)配套進(jìn)行了改進(jìn)性探討，提高自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能、附件的可靠性和適應(yīng)性，為自卸車向配備專用發(fā)動(dòng)機(jī)方向發(fā)展提供了很好的參考依據(jù)。

1徐達(dá)，蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

2趙旭日，劉春迎.商用車營(yíng)銷紅寶書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

Application Adaptability Improvement on Engines of the Tipper

Zhang Qiwei
（Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,Chian）

Based on the special working conditions of tipper and requirements of tipper on engine,a discussion on a series of compatible improvement measures to some components,such as speed governor, boost control of fuel system,compressor of turbocharger,accessories like starter is presented.

tipper,engine,application adaptability

10.3969/j.issn.1671-0614.2011.01.007

來稿日期：2010-07-09

張啟偉（1981-），男，工程師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)配套應(yīng)用。