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起重机械发动机单发或双发经济性指标对比
2009-06-06  浏览:460

 

    近年来,电子控制喷射技术的柴油发动机采用了一系列新技术,包括增加高压喷射、增压器带控制阀、四气门技术、电控燃油喷射技术、排放控制技术等,能够降低燃油喷射量近20%,提高发动机动力5%~7%,减少燃油消耗3%,并降低发动机噪音3分贝,行驶时发动机排放能够达到欧Ⅲ排放标准,甚至能够满足将来更加严格的排放标准。
  现在市场上对于汽车起重机采用一个发动机(简称单发)还是起重作业和行驶各自用一个发动机即采用双发动机(简称双发),两者孰高孰低,是公说公有理,婆说婆有理,那么,事实到底如何?单发还是双发,最终还是应该从用户的角度考虑。只有从整体思考,能为用户创造产品使用效益的最大化和过程使用成本的最低化,才是最佳的选择答案。
  一般而言,从购买到使用直至最后报废,用户消费汽车起重机的相应成本包括购入成本(一般按一次性计算)、使用成本(主要包含油费及维修费)及残值(残值作为收入,可计算为负成本)。本文从考察产品的主要消费成本入手,揭示采用发动机布置所引起的成本差异。
  下表为QY70K、LT1070和LTM1070-4.1三种起重机的相关对比参数。
  上表中:比功率按GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》的定义为发动机最大净功率(或0.9倍的发动机额定功率或0.9倍的发动机的标定功率)与机动车最大允许总质量之比。GB7258-2004标准要求该值必须大于5。
  为了使对比的一致性,下文将只对变化的部分进行对应分析,其中以车型一为单发动机、车型二为双发动机和两者所必须增加的配置为例,说明设计中如果采用单发动机或双发动机两者之间的成本差别。
  1、购入成本比较:
  购入成本包括外协、外购件的采购成本和生产制造成本。
  因为采用发动机的数目不同(单发或双发),在总体布置、结构形式等方面也不相同,必将在需要的零部件方面产生差别,从而造成外协、外购件的采购成本和自制件成本相差较大。本文仅考虑发动机不同造成的差别,生产过程中的制造成本暂时不计。
  车型一(单发)必需增加的零部件:
  中心回转体及管路,费用约4000元,重量约为120kg。
  车型二(双发)必需增加的零部件:
  下车液压油箱(容量约70升)和滤油器、截止阀、支腿液压油泵、上车发动机、空滤器、消音器、散热器、分动箱、燃油箱、蓄电池、发动机控制机构及为安装以上零部件而配备的支架、防护装置等,需要增加费用105000元,增加重量约为1500kg。
  按GB7258-2004标准中关于比功率规定,一般随整车重量的增加,要求的发动机功率也要相应加大。所以,采用双发动机时因重量增加,必须相应提高发动机功率,而提高发动机功率后,设计时又必须要采取加大传动系统的承载能力,提高制动系统的输出力矩等措施,导致以后运行过程中所增加的相应费用也不是一个可忽略的数目(因计算繁杂,在此略去)。
  采用双发动机多余的成本是在购车时一次性投入的,所以考虑资本的利息,采用双发动机的将有更多支出,此处近似计算为:
  101000×(1+5%)10≈16.45(万元)
  其中:5%为商业贷款的平均利率。
  小结1:采用单发动机比采用双发动机至少节省成本16.45(万元),且重量减少1380kg。
  2、使用成本比较:
  使用成本主要包含燃油费及维护、修理费。
  2.1.油费的比较
  国家规定每台机动车的生命周期为10年(至多可以延长至12年),鉴于我国起重机的总体水平,本文的计算按10年考虑;在整个使用周期内,起重机的起重作业时间与行驶时间之比在7:3至8:2之间,本文的计算按7.5:2.5即(3:1)来考虑。
  计算起重机终身使用时间:10×305×8=24400小时;其中10年使用时间,每年工作按305天计,每天工作按8小时计。
  上车的终身使用时间:24400×3/4=18300小时;
  下车的终身使用时间:24400×1/4=6100小时。
  采用单、双发动机对于相同起重作业工况而言,两者消耗的功率基本相同,但采用单发动机工作时,由于两方面的原因会增加功率消耗,也即增加耗油量。一是发动机本身所带附件,如风扇、转向助力油泵、发电机等比双发动机的上车发动机输出功率大,在同等条件下,所消耗的附加功率要多一些;二是操作者在进行起重作业时,对发动机输出功率与负载吸收功率不能合理匹配,为防止发动机突然熄火等原因,会操纵发动机以更高转速运行,造成单发动机比双发动机的上车发动机输出功率大,从而耗费较多的燃料。
  根据表1:LT1070上车采用的发动机的额定功率为112kw,上车发动机在工作时,其平均输出功率一般按照额定功率的75%计算,即为112kw×75%=84kw计算。
  单发动机由于上述两方面的原因,比双发动机各多消耗10%的燃油(两个方面各多消耗5%)。所以,单发动机在整个起重作业生命周期平均要多消耗的燃油量为:
  18300×210×84×10%÷1000÷0.9=35868(升)
  其中:210——所采用的发动机的平均燃油消耗量(以上所列发动机的平均燃油消耗量在200~220g/kw.h,这里取值为210g/kw.h);
  0.9为燃油的比重;
  1/1000为g转化为kg的系数。
  按目前平均每升燃油销售价约4元计算,则采用单发动机在10年间共增加耗油成本:
  35868升×4元/升=14.35(万元)
  但是,从另一方面考虑,按GB7258-2004机动车运行安全技术条件规定,一般随整车重量的增加,要求的发动机功率也要相应加大。采用双发动机的整车重量(只考虑发动机变动部分)增加了1380kg,会额外加大行车的耗油量,额外加大行车的耗油量占整车耗油量的比例为:1380÷46000=0.03。
  LT1070下车采用的发动机的额定功率为261kw,车辆行驶时,其平均输出功率一般按照额定功率的75%计算,即为261kW×75%=195.75kw计算。
  10年间共增加使用耗油成本费用近似计算值为:
  6100×210×195.75×0.03÷1000÷0.9×4≈3.34(万元)
  综合考虑上述两方面情况:采用双发动机比采用单发动机节省的成本为:14.35-3.34=11.01(万元)
  2.2.维修成本比较
  在正常使用周期内,起重机用的发动机都需要进行下列检查、维护和保养工作。对润滑系统,每年至少需要更换柴油机润滑油一次,同时需要更换机油滤清器或滤芯;对冷却系统,每二至三年需更换防冻液,每年入冬前要检查、调整冷却液冰点,有水滤清器的还需要清洗或更换滤芯;对燃烧系统,每年要清洗或更换燃油滤清器滤芯(包括粗滤和精滤),检查和调整喷油嘴开启压力,在试验台上检查和调整喷油泵;对进气系统,检查空滤器保养指示器或指示灯,按要求定期清洁或更换空气滤清器滤芯(包括主滤芯和安全滤芯),清理空滤器集尘杯,检查和紧固进气管路,检查增压器轴承间隙。其它维护和保养的还有活塞及环、轴瓦、皮带、气门及推杆、正时齿轮室等工作。
  在正常使用周期内,还要考虑到发动机一至两次大修和两至四次中修。
  因此,从维护和保养方面来讲,采用双发动机比用单发动机的维修成本要增加,按平均每年的维修成本5000元计算,多一个发动机,十年需多支付5万元维修成本。
  小结2:综合耗油费和维修成本,采用双发动机比采用单发动机节省的成本为:11.01-5=6.01(万元)。
  考虑残值,在十年后,采用单发动机和双发动机相差很小,此处忽略不计。
  总结:采用单发动机比采用双发动机节省成本为:16.45-6.01=10.44(万元)。