限制柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)裝載機(jī)作業(yè)性能的影響

鄒乃威，魏建偉，姚喜貴，段傳棟，趙云峰，初長祥

（1.寧波工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，浙江寧波315336；2.廣西柳工機(jī)械股份有限公司裝載機(jī)研究院，廣西柳州545007）

裝載機(jī)普遍采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源，為了滿足多種工況的動(dòng)力要求，柴油機(jī)需要在較寬闊的區(qū)域工作，但對(duì)于特定的柴油機(jī)，其最佳性能范圍往往較窄，還要考慮與液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓工作系統(tǒng)配合使用，其實(shí)際最佳工作區(qū)域更加有限［1］。不能將柴油機(jī)的工作區(qū)域限定在最佳工作區(qū)域是裝載機(jī)的作業(yè)性能難以得到有效提高的根源。針對(duì)這一問題，有人提出在裝載機(jī)上運(yùn)用混合動(dòng)力技術(shù)，利用其“削峰平谷”的特性滿足其載荷周期性變化的需求，同時(shí)將柴油機(jī)的工作區(qū)域穩(wěn)定在經(jīng)濟(jì)區(qū)域［2-3］。還有人提出在同一柴油機(jī)上應(yīng)用多條外特性曲線以滿足不同工況、不同物料和不同作業(yè)目標(biāo)的需求［4-5］。此外，在保持柴油機(jī)額定功率的前提下，提升額定轉(zhuǎn)矩，降低額定轉(zhuǎn)速，同時(shí)匹配大能容的變矩器，在較低轉(zhuǎn)速也能滿足裝載機(jī)牽引性能的要求，通過減少柴油機(jī)的機(jī)械損失，提高裝載機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性［6-8］。然而這些方法均對(duì)裝載機(jī)或柴油機(jī)本身提出了嚴(yán)苛的要求，需要解決多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)周期較長，難以在短時(shí)間內(nèi)解決提升裝載機(jī)作業(yè)性能的緊迫要求。尤其是滿足TierⅣ排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)，由于法規(guī)的嚴(yán)格限制，柴油機(jī)廠商已經(jīng)關(guān)閉了在同一款柴油機(jī)上寫入多條外特性曲線的服務(wù)。

本文將利用裝載機(jī)整車控制器，通過CAN總線向柴油機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)矩&轉(zhuǎn)速控制指令（TSC1），限制柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速，通過工況試驗(yàn)考察其對(duì)裝載機(jī)性能的影響，為裝載機(jī)性能的進(jìn)一步提升提供研究基礎(chǔ)和參考借鑒。

1 限制最高轉(zhuǎn)速的影響

裝載機(jī)是一種典型的作業(yè)機(jī)械，柴油機(jī)既要驅(qū)動(dòng)液壓工作裝置，又要驅(qū)動(dòng)行走系統(tǒng)［9］，對(duì)柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制將對(duì)裝載機(jī)在柴油機(jī)本身、液壓工作系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的性能均產(chǎn)生一定的影響。

1.1 減小機(jī)械損失功率

柴油機(jī)對(duì)外輸出的有效功率，通?？梢员硎緸楣べ|(zhì)對(duì)活塞所做的指示功率減去柴油機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的機(jī)械損失功率，即

式中：Pe為有效功率；Pi為指示功率；Pm為機(jī)械功率。

機(jī)械損失功率大約占指示功率的10%～30%。降低機(jī)械損失是提高柴油機(jī)有效輸出功率的最直接、最有效的方法。由式（1）可知，機(jī)械損失功率越低，柴油機(jī)有效輸出功率越高［10］。機(jī)械損失功率的成分構(gòu)成較復(fù)雜，大致包括運(yùn)動(dòng)部件的摩擦損失、驅(qū)動(dòng)附件的功率損失和泵氣損失等3部分，其中，摩擦損失約占60%以上，附件損失約占20%以上，泵氣損失約占10%以上［11］。柴油機(jī)機(jī)械損失是隨轉(zhuǎn)速呈加速上升趨勢(shì)，其中，摩擦損失與轉(zhuǎn)速關(guān)系最為明顯，因此，降低柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速對(duì)于減少機(jī)械損失功率，提升有效輸出功率具有重要意義［12-13］。

1.2 液壓系統(tǒng)的響應(yīng)遲緩

目前裝載機(jī)仍廣泛采用定量泵液壓系統(tǒng)，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速直接決定了液壓系統(tǒng)的流量，如果降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速勢(shì)必導(dǎo)致最高轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)應(yīng)的液壓系統(tǒng)流量下降，如該流量達(dá)不到液壓系統(tǒng)最大流量的要求，則勢(shì)必導(dǎo)致液壓工作系統(tǒng)響應(yīng)遲緩。比如希望急速提升動(dòng)臂時(shí)，司機(jī)加大油門提升柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，但是由于柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速受到限制，轉(zhuǎn)速提升幅度有限，致使動(dòng)臂提升動(dòng)作遲緩，裝載機(jī)工作效率下降。

可以采用升速動(dòng)力輸出端口（Power Take Off，PTO）驅(qū)動(dòng)油泵，這樣既使柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速被限制，油泵仍能以較高的轉(zhuǎn)速提供系統(tǒng)所需的流量。但當(dāng)不限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，油泵的流量會(huì)超出很多，產(chǎn)生溢流損失，同樣會(huì)增加功率損失。

對(duì)于采用變量液壓系統(tǒng)的裝載機(jī)，由于液壓泵的排量可以調(diào)節(jié)，保證了液壓系統(tǒng)的流量在柴油機(jī)一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可滿足系統(tǒng)的工作需求，并在一定程度上避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。但當(dāng)柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速降低到既使變量泵的排量調(diào)節(jié)到最大時(shí)仍無法滿足液壓系統(tǒng)流量需求，液壓工作系統(tǒng)的響應(yīng)速度也將下降。

1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)匹配特性改變

為了適應(yīng)載荷的突變，裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，柴油機(jī)與液力變矩器的匹配性能對(duì)裝載機(jī)的牽引特性和燃油經(jīng)濟(jì)性影響很大［14-15］。液力變矩器吸收柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩與泵輪轉(zhuǎn)速的平方成正比，對(duì)柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，必將對(duì)裝載機(jī)的牽引性能產(chǎn)生影響，即

式中：TB為泵輪吸收的轉(zhuǎn)矩，N·m；λB為泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)，min2·r-2·m-1；ρ為液力變矩器油密度，kg·m-3；g為重力加速度，m·s-2；D為循環(huán)圓直徑，m；nB為泵輪轉(zhuǎn)速，r·min-1。

液力變矩器泵輪通常與柴油機(jī)直接連接，即泵輪轉(zhuǎn)速與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速相同。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，液力變矩器能吸收的轉(zhuǎn)矩也必將下降，從而使裝載機(jī)的牽引特性下降。為了不影響裝載機(jī)的牽引特性，應(yīng)該選用低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩且功率相同的柴油機(jī)，匹配能容較大的液力變矩器，使裝載機(jī)在較低轉(zhuǎn)速也能發(fā)揮出較強(qiáng)的牽引性能，如圖1所示。

圖1 柴油機(jī)與液力變矩器的匹配Fig 1 Diesel engine match with torque convert

1.4 作業(yè)效率下降

在傳動(dòng)系統(tǒng)總速比不變的情況下，柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速受到限制，勢(shì)必導(dǎo)致裝載機(jī)行駛速度下降，進(jìn)而使每個(gè)循環(huán)的作業(yè)時(shí)間延長，作業(yè)效率下降。如果在降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，適當(dāng)?shù)販p小傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比，使裝載機(jī)各擋位的行駛車速基本保持一致，則不會(huì)影響作業(yè)效率。

2 限轉(zhuǎn)速試驗(yàn)方案

為了檢驗(yàn)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速下降對(duì)裝載機(jī)作業(yè)性能的單因素影響，開發(fā)了裝載機(jī)整車控制器，利用整車控制器通過CAN總線向電控柴油機(jī)的控制器發(fā)送TSC1信號(hào)，對(duì)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，通過工況模擬試驗(yàn)測(cè)試裝載機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和工作效率等性能的變化規(guī)律。

2.1 試驗(yàn)硬件設(shè)備

試驗(yàn)采用某5 t裝載機(jī)，配置TierⅣF電控柴油機(jī)、濕式驅(qū)動(dòng)橋、全自動(dòng)變速器（前進(jìn)4擋，后退4擋）、全變量液壓系統(tǒng)。在裝載機(jī)整車控制器上寫入限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的程序，通過CAN總線與柴油機(jī)控制器通訊，下達(dá)限制最高工作轉(zhuǎn)速的指令。

在工況試驗(yàn)中，裝載機(jī)的工況信息采用eDAQ車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集/記錄，eDAQ通過讀取CAN信號(hào)以及各類傳感器采集相關(guān)的試驗(yàn)信息，采集信號(hào)的詳細(xì)信息如表1所示。

表1 裝載機(jī)工況試驗(yàn)采集信息Tab.1 Information of wheel loader work condition test

2.2 試驗(yàn)條件

工況試驗(yàn)場(chǎng)地為水泥場(chǎng)地，作業(yè)對(duì)象為散裝碎石物料，天氣晴好，物料干燥。每次試驗(yàn)前對(duì)裝載機(jī)預(yù)熱30 min以上，待柴油機(jī)水溫和裝載機(jī)液壓系統(tǒng)油溫等均穩(wěn)定后方開始正式試驗(yàn)，且每組試驗(yàn)要求連續(xù)鏟裝60循環(huán)以上［16］。

2.3 試驗(yàn)過程

利用整車控制器設(shè)置柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速，分別將柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速限定在3個(gè)等級(jí)：①不對(duì)柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，即2 200 r·min-1；②限制柴油機(jī)是高轉(zhuǎn)速為2 000 r·min-1；③限制柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速為1 900 r·min-1。每個(gè)轉(zhuǎn)速等級(jí)試驗(yàn)又分為兩種工況：裝卸距離為15 m的短V型循環(huán)作業(yè)和裝卸距離為50 m的長直線型循環(huán)作業(yè)。為了消除人為操作習(xí)慣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，每種工況分別由3位有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)操作，共計(jì)完成了18組裝載機(jī)工況試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

對(duì)以上18組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速對(duì)裝載機(jī)在經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率等性能影響的規(guī)律。

3.1 柴油機(jī)工作點(diǎn)的分布

在工況試驗(yàn)中，分別對(duì)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行了不同程度的限制，完成同樣的任務(wù)柴油機(jī)工作點(diǎn)的分布情況發(fā)生了變化。在3個(gè)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速限制等級(jí)下，3位司機(jī)操作裝載機(jī)時(shí)柴油機(jī)工作點(diǎn)分布情況如圖2～圖4所示，每位司機(jī)分別進(jìn)行了短V型循環(huán)和長直線型循環(huán)兩種工況的試驗(yàn)。

圖2 不限制柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速的工作點(diǎn)分布（司機(jī)A）Fig 2 Engine work points distribution without speed restricting（Driver A）

圖3 最高轉(zhuǎn)速2 000 r·min-1的工作點(diǎn)分布（司機(jī)B）Fig 3 Engine work points distribution with maximum speed of 2 000 r·min-1（Driver B）

圖4 最高轉(zhuǎn)速1 900 r·min-1的工作點(diǎn)分布（司機(jī)C）Fig 4 Engine work points distribution with maximum speed of 1 900 r·min-1（Driver C）

圖2～圖4所示的柴油機(jī)工作點(diǎn)分布均為任意選取的某一個(gè)工作循環(huán)情況。首先，利用整車控制器，通過CAN總線向柴油機(jī)控制器發(fā)送TSC1信號(hào)的方法可以很好地限制其最高工作轉(zhuǎn)速；其次，通過限制柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速達(dá)到了限制柴油機(jī)輸出功率的目的；最后，通過限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速能夠調(diào)節(jié)柴油機(jī)的工作點(diǎn)分布，使其經(jīng)濟(jì)性能得到改善。

3.2 燃油經(jīng)濟(jì)性分析

本文采用平均單斗油耗量作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠較直觀方便地表示限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速對(duì)裝載機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響程度和變化規(guī)律。3位司機(jī)在不同柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速下，在15 m短V型循環(huán)下作業(yè)的單斗油耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比如圖5所示。

圖5 短V型循環(huán)的單斗油耗統(tǒng)計(jì)Fig 5 Fuel consumption rate of short V style cycle

由圖5可知：在短V型循環(huán)工況下，3位司機(jī)的平均油耗隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速下降，平均單斗油耗均呈下降趨勢(shì)。其中，司機(jī)A在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為239.61 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為230.29 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為225.94 mL/斗。同樣工況下，司機(jī)B在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為248.54 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為242.85 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為237.86 mL/斗。司機(jī)C在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為240.18 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為233.76 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為223.22 mL/斗。不限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，3位司機(jī)的加權(quán)平均單斗油耗為242.95 mL/斗，最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，加權(quán)平均單斗油耗為235.15 mL/斗，則柴油機(jī)由額定轉(zhuǎn)速2 200 r·min-1限制為最高轉(zhuǎn)速2 000 r·min-1時(shí)單斗油耗下降了3.3%。最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，加權(quán)平均單斗油耗為228.76 mL/斗，則柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速由2 000 r·min-1下降至1 900 r·min-1時(shí)，單斗燃油消耗下降了2.7%。

在50 m長直線型循環(huán)工況下的平均單斗油耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比如圖6所示。

圖6 長直線型循環(huán)的單斗油耗統(tǒng)計(jì)Fig 6 Fuel consumption rate of long straight line style cycle

由圖6可知：在長直線型作業(yè)循環(huán)工況下3位司機(jī)的平均油耗隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速下降，平均單斗油耗均呈下降趨勢(shì)。其中，司機(jī)A在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為448.40 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在 2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為426.94 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為391.23 mL/斗。同樣工況下，司機(jī)B在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為431.30 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為395.21 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為386.10 mL/斗。司機(jī)C在柴油機(jī)不限制最高工作轉(zhuǎn)速時(shí)，平均單斗油耗為485.30 mL/斗；最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為432.90 mL/斗；最高轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，平均單斗油耗為376.85 mL/斗。不限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的3位司機(jī)加權(quán)平均單斗油耗為454.95 mL/斗，最高工作轉(zhuǎn)速限制在2 000 r·min-1時(shí)，加權(quán)單斗油耗為418.33 mL/斗，則柴油機(jī)由額定轉(zhuǎn)速2 200 r·min-1限制為最高轉(zhuǎn)速2 000 r·min-1時(shí)，單斗油耗下降8.8%。最高工作轉(zhuǎn)速限制在1 900 r·min-1時(shí)，加權(quán)平均單斗油耗為384.22 mL/斗，則柴油機(jī)最工作高轉(zhuǎn)速由2 000 r·min-1下降至1 900 r·min-1時(shí)，單斗燃油消耗下降了8.9%。

比較短V型循環(huán)與長直線型循環(huán)工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的下降，作業(yè)距離越長，平均單斗油耗下降的越明顯。

3.3 作業(yè)效率分析

由于柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速受到了不同程度的限制，影響了裝載機(jī)的行駛車速，必然也會(huì)對(duì)其作業(yè)效率產(chǎn)生影響。本文采用每一個(gè)鏟裝作業(yè)循環(huán)的平均時(shí)長作為衡量指標(biāo)，3位司機(jī)在柴油機(jī)不同的最高轉(zhuǎn)速下，15 m短V型循環(huán)的平均單斗耗時(shí)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)如圖7所示。

圖7 短V型循環(huán)的單斗耗時(shí)統(tǒng)計(jì)Fig 7 Time consumption rate of short V style cycle

由圖7可見：在15 m短V型循環(huán)工況下，隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的下降，3位司機(jī)的單斗循環(huán)時(shí)間均呈逐漸上升的趨勢(shì)。其中，司機(jī)A在不限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速、柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速限定在2 000 r·min-1和1 900 r·min-1的平均單斗耗時(shí)分別為33.96，34.90和35.58 s；同樣情況下，司機(jī)B的平均單斗耗時(shí)分別為35.30，35.90和37.00 s；司機(jī)C的平均單斗耗時(shí)分別為29.00，31.00和31.40 s。

3個(gè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速限制等級(jí)下的加權(quán)平均單斗耗時(shí)的上升率分別為：從柴油機(jī)不限最高工作轉(zhuǎn)速到最高工作轉(zhuǎn)速限制為2 000 r·min-1時(shí)，單斗耗時(shí)上升了3.5%；從最高轉(zhuǎn)速限制為2 000 r·min-1下降到1 900 r·min-1時(shí)，單斗耗時(shí)上升了2.1%。

50 m長直線型循環(huán)工況的平均單斗耗時(shí)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比如圖8所示。

圖8 長直線型循環(huán)的單斗耗時(shí)統(tǒng)計(jì)Fig.8 Time consumption rate of long straight line style cycle

由圖8可見：在50 m長直線型循環(huán)工況下，隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的下降，3位司機(jī)的單斗循環(huán)時(shí)間增長量更加明顯。其中，司機(jī)A在不限制柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速限定在 2 000 r·min-1和1 900 r·min-1的平均單斗耗時(shí)分別為61.50，64.60和66.38 s；同樣情況下，司機(jī)B的單斗平均耗時(shí)分別為58.70，60.69和63.72 s；司機(jī)C的平均單斗耗時(shí)分別為61.50，64.70和65.30 s。

3個(gè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速限制等級(jí)下的加權(quán)平均單斗耗時(shí)的上升率分別為：從柴油機(jī)不限最高工作轉(zhuǎn)速到最高工作轉(zhuǎn)速限制為2 000 r·min-1時(shí)，單斗耗時(shí)上升了4.3%；從最高工作轉(zhuǎn)速為2 000 r·min-1下降到1 900 r·min-1時(shí)，單斗耗時(shí)上升了2.7%。

比較短V型循環(huán)與長直線型循環(huán)工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，隨著柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的下降，作業(yè)距離的越長，平均循環(huán)時(shí)間上升越明顯，但時(shí)間延長率上升不明顯。

4 限定轉(zhuǎn)速的邊界條件

對(duì)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速不能無限制地降低，最低轉(zhuǎn)速限制值要滿足一定的邊界條件，否則將影響裝載機(jī)的工作性能，還有可能觸犯排放法規(guī)。

4.1 轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)的要求

裝載機(jī)要求柴油機(jī)具有最大轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的下降而增加的特性，以便克服鏟掘過程中突然逐漸增大的外載荷。限制柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速會(huì)使其最高工作轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩上升，如圖2～圖4所示，致使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)下降，克服外界載荷的能力降低。因此，限制最高工作轉(zhuǎn)速要保證柴油機(jī)有足夠的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)。

4.2 排放法規(guī)的限制

在現(xiàn)代后處理技術(shù)的幫助下，柴油機(jī)在高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)矩工作區(qū)間的排放性能較為理想，為了確保柴油機(jī)工作時(shí)能夠滿足排放法規(guī)，美國國家環(huán)境保護(hù)局（Environmcntal Protection Agency，EPA）規(guī)定了柴油機(jī)的不可超越（Not Exceed Extent，NTE）區(qū)域，要求柴油機(jī)不可以長時(shí)間地工作在NTE區(qū)域。對(duì)柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速限制有可能使柴油機(jī)長時(shí)間工作在NTE區(qū)域內(nèi)，觸犯排放法規(guī)。因此，對(duì)柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速限制要充分考慮這些因素的影響。

5 結(jié)論

（1）開發(fā)了裝載機(jī)整車控制器，通過CAN通信向柴油機(jī)控制器發(fā)送TSC1控制指令，并成功地限制了柴油機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速；

（2）工況試驗(yàn)表明，柴油機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速下降會(huì)在不同程度上改善裝載機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也會(huì)降低其作業(yè)效率；

（3）隨著作業(yè)距離的增加，柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速下降對(duì)裝載機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率的影響越明顯。