摘要：從不同的工況分析影響汽車起重機燃油經濟性的因素，并主要從設計的角度提出了提高燃油經濟性可采取的措施。

關鍵詞：燃油經濟性工況汽車起重機

        在過去的很長一段時間里，汽車起重機制造商和用戶都不是很關心油耗，因為在起重機的運營成本里燃油消耗所占的比重很小，而且起重機的贏利能力良好。而目前，汽車起重機吊裝業務的競爭越來越激烈，贏利能力也逐漸降低，用戶開始關注燃料成本，而且由于石油是一種不可再生資源，目前世界石油價格呈快速上升的趨勢，所以研究汽車起重機的燃油經濟性不僅是對用戶負責，同樣也體現了汽車起重機制造商對社會的責任感，其必然的結果是能擁有更多的用戶。

1 工況分析

        汽車起重機是一種可在公路上高速行駛的移動式作業設備，兼具典型的汽車和作業設備的工況，同時由于大部分汽車起重機均共用底盤發動機作為起重裝置的動力源，因此不能簡單地按汽車和作業設備的工況考慮其燃油經濟性，必須在動力性能與油耗以及工作時的功率要求和平均油耗之間找到平衡。

2. 行駛狀態燃油經濟性分析

        汽車行駛狀態時的燃油經濟性的評價指標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價指標，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際運行情況，特別是在市區行駛中頻繁出現的加速.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試驗工況來模擬實際汽車運行狀況，并以其百公里油耗來評定相應行駛工況的燃油經濟性。

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

        從設計的角度考慮，以下方面影響汽車起重機行駛狀態的燃油經濟性。

(1) 發動機的燃油經濟性

        作為主機廠，在選用發動機時要考慮發動機的燃油消耗率(見發動機的萬有特性圖，與發動機的技術和制造水平有關)。

(2) 傳動系統的檔位

        增加檔位能使發動機處于經濟工作狀態的機會增加。對于大噸位的汽車起重機，變速器的檔位可多至10～16個，可大幅度提高燃油經濟性，但檔位太多，將使傳動系統過于復雜而且不便于駕駛操作。

(3) 傳動系統的最小速比

         汽車起重機在很多的時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，既能獲得較好的動力性能，又能有很好的燃油經濟性。

(4) 汽車起重機總尺寸和總質量

         整車尺寸和質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濟性。同時為保證車輛的動力性能，在整機質量增加時必須選用更大排量的發動機從而大幅提高了油耗。

(5) 汽車起重機的外形

         目前汽車起重機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，空氣阻力的影響必須考慮，尤其在空氣阻力系數CD值降到0.25以前，降低CD值是節約燃料的有效途徑。在公路循環工況下，CD值由0.5降到0.4后，燃油經濟性能提高10%。

(6) 汽車起重機的輪胎

        汽車起重機對輪胎提出各種要求，針對燃油經濟性來講，現在公認子午線輪胎比一般斜交輪胎可節油6%～8%。

3. 作業狀態燃油經濟性分析

        為簡單起見，我們以國內某公司生產的QY70汽車起重機為樣本來進行起重作業時的燃油經濟性分析。

        該起重機行駛和作業共用發動機，行駛時發動機的動力經變速箱傳動軸和驅動橋傳至輪胎驅動車輛；起重作業時，發動機的動力經取力器驅動液壓油泵提供工作裝置的動力。發動機的具體參數和輸出特性如下：

(1) 發動機主要參數

型號：WD615.46

型式：水冷、直列、四沖程增壓中冷柴油機

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為

系統壓力：30MPa

最大流量：135ml/r

系統工作時需要的最大功率：105kW

        假定上裝部分處于如下理論工作狀態：發動機保持均勻轉速 1500rpm，系統消耗的功率為105kW。根據發動機的萬有特性圖，此轉速時發動機的最大輸出功率為228kW，此負荷下對應的燃油消耗率為 490g/kW.h，那么工作1小時消耗的燃油是44100g折合55L（取發動機的功率輸出效率為95%）。

        由以上計算可看出，由于上車工作時所需的功率較小，發動機的負荷率很低（約32%），導致發動機的燃油消耗率極高從而油耗極高。因此，單從燃油經濟性的角度來評估，此QY70汽車起重機的匹配方案是不合理的。

        如果我們選擇上車獨立發動機，譬如采用TBD226II-4（額定功率115kW）發動機作為上車動力源，通過計算，在同樣工況下1小時的燃油消耗是22.66kg折合28L。因而在特定工況下每小時可省油27L。

         通過以上分析，從設計的角度考慮，以下方面影響汽車機作業狀態的燃油經濟性：

(1) 發動機的選擇。發動機的燃油消耗率取決于發動機本身的技術和制造水平。

(2) 發動機的負荷率。從發動機的萬有特性看，發動機的負荷率低時，燃油消耗率顯著增大。因此從燃油經濟性的角度考慮需盡量選用小功率發動機以提高工作時的負荷率；

(3) 經常工作的工況下發動機的轉速。在發動機確定后，怎樣使發動機盡可能在經濟轉速下工作是提高燃油經濟性的決定因素。

        汽車起重機的燃油經濟性是一個系統的工程，受多方面因素的影響，從設計的角度考慮：對于采用單一發動機的中小噸位汽車起重機的發動機匹配，考慮中小噸位起重機移動作業半徑較小，不存在經常的遠距離的轉場，整車匹配時應更多地考慮作業時的燃油經濟性，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系統最大總速比和變速箱檔位數獲得良好的加速性能，并使發動機在更多的時候在經濟轉速下運轉。同時選擇恰當的取力器傳動比，使起重作業時在發動機經濟轉速下運轉。

         對于總質量較大的大噸位汽車起重機，很難在行駛動力性和作業時的燃油經濟之間找到平衡，因此可以采用上車獨立發動機，從行駛和作業兩種工況單獨考慮燃油經濟性。

         當然，以上的分析是基于機械調速發動機進行的，當采用電控發動機的時候，理論上可以根據實際的使用工況，通過ECU的程序設置來調定發動機的輸出特性，從而達到較理想的燃油經濟性。