2022年行業(yè)分析公路工程機(jī)械用柴油機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

公路工程機(jī)械用柴油機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢近年來，隨著電子、激光和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)展和應(yīng)用，大路工程機(jī)械用柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)與性能等諸方面也有了新的進(jìn)展。

1、大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的特點(diǎn)

1.1柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)型式

大路工程機(jī)械幾乎是100%的利用柴油機(jī)為其動(dòng)力裝置，其中水冷四沖程型占絕大多數(shù)，只有少數(shù)的大路工程機(jī)械，如振動(dòng)壓路機(jī)采納風(fēng)冷或二沖程柴油機(jī)。盡管風(fēng)冷式柴油機(jī)具有對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)性強(qiáng)、適合缺水地區(qū)使用等優(yōu)點(diǎn)；二沖程柴油機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡潔、修理簡便等優(yōu)點(diǎn)；但比較起來，水冷四沖程柴油機(jī)的冷卻效果好、使用牢靠、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，使其在大路工程機(jī)械應(yīng)用中占肯定優(yōu)勢。從燃燒室結(jié)構(gòu)形式來看，柴油機(jī)常用的燃燒室有五六種之多。由于直接噴射式燃燒室具有外形簡潔、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱面積小、熱效率高、燃料經(jīng)濟(jì)性好、起動(dòng)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此它已成為大路工程機(jī)械用柴油機(jī)燃燒室的主要形式。特殊是小缸徑、小功率的柴油機(jī)更是如此。

1.2柴油機(jī)的功率與功率儲(chǔ)備

大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的功率范圍在不斷擴(kuò)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?？紤]到大路工程機(jī)械的工作條件簡單、惡劣、負(fù)荷變化大，因此裝用的柴油機(jī)的額定功率均有適當(dāng)?shù)墓β蕛?chǔ)備，通常為10%左右。

1.3柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速與適應(yīng)性系數(shù)

鑒于大路工程機(jī)械作業(yè)時(shí)的工作阻力大、運(yùn)行速度低的特點(diǎn)，宜采納扭矩大、轉(zhuǎn)速低的柴油機(jī)。目前大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般在1500~2000r/min，適應(yīng)性系數(shù)為1.30~1.70之間。

1.4柴油機(jī)的扭矩與儲(chǔ)備系數(shù)

鑒于上述緣由，目前常用的大路工程機(jī)械用柴油機(jī)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(chǔ)備系數(shù)為1.15~1.25，少數(shù)的為1.30。

1.5柴油機(jī)的牢靠性與耐久性

大路工程機(jī)械都是在野外作業(yè)，使用條件非常惡劣，作業(yè)對(duì)象常是堅(jiān)硬的土石方，作業(yè)環(huán)境多半是塵土飛揚(yáng)，氣溫變化大，機(jī)械的維護(hù)條件差等。因此，對(duì)大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的牢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(jì)，細(xì)心選擇合理的結(jié)構(gòu)與零件的材質(zhì)；采納新工藝提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量與裝配質(zhì)量；通過牢靠性試驗(yàn)等手段，使柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷留有適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備，耐久性指標(biāo)達(dá)到10000h，個(gè)別的可達(dá)20000~25000h。

1.6對(duì)使用條件的適應(yīng)性

就地理區(qū)域來說，大路工程機(jī)械用柴油機(jī)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(duì)如此多變的大路工程機(jī)械作業(yè)環(huán)境，各生產(chǎn)廠家在柴油機(jī)上采納了進(jìn)氣系統(tǒng)與燃燒室預(yù)熱裝置、冷卻液加熱與恒溫調(diào)整器、冬季用蓄電池、廢氣渦輪增壓等措施，提高大路工程機(jī)械用柴油機(jī)對(duì)使用條件的適應(yīng)性。

2、國外大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的進(jìn)展趨勢

2.1老產(chǎn)品不斷改進(jìn)，新產(chǎn)品大量涌現(xiàn)

近些年來，國外大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的生產(chǎn)廠家在采納新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，改進(jìn)老產(chǎn)品方面做了大量工作，如英國潑金斯(Perkins)公司對(duì)3.152型柴油機(jī)進(jìn)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(jī)改為直噴式和風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)速，使油耗降低20%；美國康明斯(Cummins)公司采納兩級(jí)渦輪增壓，將NTTA型柴油機(jī)的功率由原來的294kW提高到331kW；美國卡特匹勒(Caterpillar)公司將3306型柴油機(jī)改為直噴式，使油耗降低了8%左右。隨后又采納自動(dòng)噴油定時(shí)、改進(jìn)增壓匹配，使油耗進(jìn)一步降低。日本三菱公司將渦流室式的SE系列柴油機(jī)改為直噴式，使扭矩增加了12%、功率提高了12.5%。為滿意大路工程機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)及技術(shù)性能不斷提高的要求，國外大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的主要生產(chǎn)廠家不斷推出柴油機(jī)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(jī)；美國的Cummins公司在生產(chǎn)B系列柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了C系列柴油機(jī)。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(jī)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(jī)。

新產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是:采納直噴式燃燒室，增壓或中冷增壓，擴(kuò)大功率范圍，燃料的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性指標(biāo)(升功率、比質(zhì)量等)達(dá)到新的水平。

2.2實(shí)現(xiàn)“兩低一高”目標(biāo)

“兩低一高”——低油耗、低排放和高牢靠性已是當(dāng)今大路工程機(jī)械用柴油機(jī)的研制目標(biāo)。新設(shè)計(jì)的額定功率的燃油消耗率低于204g/kW·h的柴油機(jī)有美國Cummins公司的L-10型柴油機(jī)、瑞典斯堪尼亞公司的DS1-14型柴油機(jī)，低于197g/kW·h的有日本小松公司的SA6D125-1和SA6D140-1型柴油機(jī)。對(duì)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(duì)其生產(chǎn)的3306DITA型柴油機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，使油耗由原來的217.5g/kW·h降低到20