濰坊4102工程機械柴油機帶渦輪增壓
1 公路工程機械用柴油機的特點
1.1 柴油機的結(jié)構(gòu)型式
公路工程機械幾乎是*的利用柴油機為其動力裝置,其中水冷四沖程型占絕大多數(shù),只有少數(shù)的公路工程機械,如振動壓路機采用風(fēng)冷或二沖程柴油機。盡管風(fēng)冷式柴油機具有對環(huán)境溫度的適應(yīng)性強、適合缺水地區(qū)使用等優(yōu)點;二沖程柴油機具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、維修簡便等優(yōu)點;但比較起來,水冷四沖程柴油機的冷卻效果好、使用可靠、工藝性好等優(yōu)點,使其在公路工程機械應(yīng)用中占優(yōu)勢。從燃燒室結(jié)構(gòu)形式來看,柴油機常用的燃燒室有五六種之多。由于直接噴射式燃燒室具有形狀簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱面積小、熱效率高、燃料經(jīng)濟性好、起動容易等優(yōu)點,因此它已成為公路工程機械用柴油機燃燒室的主要形式。特別是小缸徑、小功率的柴油機更是如此。
1.2 柴油機的功率與功率儲備
公路工程機械用柴油機的功率范圍在不斷擴大,目前的功率范圍是11~600kW。其中應(yīng)用較多的集中在45~300kW之間。考慮到公路工程機械的工作條件復(fù)雜、惡劣、負荷變化大,因此裝用的柴油機的額定功率均有適當(dāng)?shù)墓β蕛?通常為10%左右。
1.3 柴油機的轉(zhuǎn)速與適應(yīng)性系數(shù)
鑒于公路工程機械作業(yè)時的工作阻力大、運行速度低的特點,宜采用扭矩大、轉(zhuǎn)速低的柴油機。目前公路工程機械用柴油機的額定轉(zhuǎn)速一般在 1500~2000 r/min,適應(yīng)性系數(shù)為1.30~1.70之間。
1.4 柴油機的扭矩與儲備系數(shù)
鑒于上述原因,目前常用的公路工程機械用柴油機的扭矩較大,就常用的功率范圍而言,其扭矩值為294~2940N·m,其扭矩儲備系數(shù)為1.15~1.25,少數(shù)的為1.30。
1.5 柴油機的可靠性與耐久性
公路工程機械都是在野外作業(yè),使用條件十分惡劣,作業(yè)對象常是堅硬的土石方,作業(yè)環(huán)境多半是塵土飛揚,氣溫變化大,機械的維護條件差等。因此,對公路工程機械用柴油機的可靠性和耐久性提出了嚴(yán)格的要求。目前各生產(chǎn)廠家通過優(yōu)化設(shè)計,精心選擇合理的結(jié)構(gòu)與零件的材質(zhì);采用新工藝提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量與裝配質(zhì)量;通過可靠性試驗等手段,使柴油機的機械負荷與熱負荷留有適當(dāng)?shù)膬?耐久性指標(biāo)達到10000h,個別的可達20000~25000h。
1.6 對使用條件的適應(yīng)性
就地理區(qū)域來說,公路工程機械用柴油機的使用范圍廣,海拔位置相差5000m,氣溫相差80℃,沿海與高原、沙漠的濕度相差很大。針對如此多變的公路工程機械作業(yè)環(huán)境,各生產(chǎn)廠家在柴油機上采用了進氣系統(tǒng)與燃燒室預(yù)熱裝置、冷卻液加熱與恒溫調(diào)節(jié)器、冬季用蓄電池、廢氣渦輪增壓等措施,提高公路工程機械用柴油機對使用條件的適應(yīng)性。
2 國外公路工程機械用柴油機的發(fā)展趨勢
2.1 老產(chǎn)品不斷改進,新產(chǎn)品大量涌現(xiàn)
近些年來,國外公路工程機械用柴油機的生產(chǎn)廠家在采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu),改進老產(chǎn)品方面做了大量工作,如英國潑金斯(Perkins)公司對3.152型柴油機進行改造,提高了功率,降低了油耗和排放;德國道依茨(Doutz)公司將F3L913型風(fēng)冷柴油機改為直噴式和風(fēng)扇自動調(diào)速,使油耗降低20%;美國康明斯(Cummins)公司采用兩級渦輪增壓,將NTTA型柴油機的功率由原來的294kW提高到331 kW;美國卡特匹勒(Caterpillar)公司將3306型柴油機改為直噴式,使油耗降低了8%左右。隨后又采用自動噴油定時、改進增壓匹配,使油耗進一步降低。日本三菱公司將渦流室式的SE系列柴油機改為直噴式,使扭矩增加了12%、功率提高了12.5%。為滿足公路工程機械作業(yè)特點及技術(shù)性能不斷提高的要求,國外公路工程機械用柴油機的主要生產(chǎn)廠家不斷推出柴油機的新產(chǎn)品。例如,美國Caterpillar公司開發(fā)了排量分別為35.4L、51.8L、69.0L(功率分別為588kW、883kW、1177kW)的3500系列柴油機;美國的Cummins公司在生產(chǎn)B系列柴油機的基礎(chǔ)上,生產(chǎn)了C系列柴油機。該系列為直列六缸水冷四沖程直噴非增壓、增壓和增壓中冷機型,功率從116~172kW;日本小松公司近些年來相繼投產(chǎn)了125系列、140系列、170系列柴油機。
新產(chǎn)品的主要特點是:采用直噴式燃燒室,增壓或中冷增壓,擴大功率范圍,燃料的經(jīng)濟性、動力性指標(biāo)(升功率、比質(zhì)量等)達到新的水平。
2.2 實現(xiàn)“兩低一高”目標(biāo)
“兩低一高”——低油耗、低排放和高可靠性已是當(dāng)今公路工程機械用柴油機的研制目標(biāo)。新設(shè)計的額定功率的燃油消耗率低于204g/kW·h的柴油機有美國Cummins公司的L-10型柴油機、瑞典斯堪尼亞公司的DS1-14型柴油機,低于197g/kW·h的有日本小松公司的SA6D125-1和SA6D140-1型柴油機。對如何降低老產(chǎn)品的油耗也予以同樣的重視,如美國Cummins公司對其生產(chǎn)的3306DITA型柴油機進行技術(shù)改造,使油耗由原來的217.5g/kW·h降低到208g/kW·h,日本三菱公司將S4F-T型柴油機的耗油率從244.7g/kW·h降低到217.5g/kW·h。在噪聲、排放和煙度方面,各生產(chǎn)廠家不僅滿足了現(xiàn)行法規(guī)的要求,還考慮到今后的發(fā)展。
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