自卸车用发动机的配套适应性改进

（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

自卸车用发动机的配套适应性改进

张启伟
（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

根据自卸车使用工况的特殊性，满足自卸车的使用要求，从调速器、冒烟限制器等燃油系统，空压机、起动机等附件系统展开讨论，来提高自卸车发动机配套的适应性。

自卸车 发动机 适应性

1 概况

近年来，随着国家扩大内需、国民经济的快速发展，国家建筑行业行为的不断延伸，自卸车产销量也呈现出较强的增长势头。据统计，自卸车在中重型卡车市场需求上约占40%的市场份额。但自卸车作为一种较特殊的车型，与在平坦道路上行驶的汽车相比，受其较差的路况、恶劣工况等诸多因素的影响，自卸车用发动机的特殊性也越明显地反映出来，传统的平板汽车用发动机已难以适应自卸车复杂路况的要求，因此，对自卸车用发动机的配套适应性改进研究显得很有必要。

2 自卸车的分类及使用工况特点

自卸车主要在矿山、沙场、工地等路况较差的场所用于矿石、沙石、建材等物料的中短途倾卸运输。自卸车的行驶工况统计见图1和图2以及表1。自卸车按使用工况来分，一般有如下几种情况：公路运输型自卸车、工地工程用自卸车、基坑作业型自卸车。公路运输型自卸车主要适合煤矿（煤炭、石灰等）、矿石、矿粉、沙石料等中短途良好路面公路运输；工程自卸车主要用于矿山、工地等高密度、高粘度、大件货物的中短途普通路面运输；基坑作业自卸车主要用于深坑、水电作业、填海工程、土方剥离、公路土方等复杂路面的施工。

自卸车使用工况环境中粉尘、灰尘或沙尘等浓度较大，行驶路况相对较差，多在较低车速下运行，且一般情况下超载状况比较严重，甚至长时间在发动机最大扭矩转速下运行。使用工况的恶劣性，对发动机及附件性能提出了更高的要求。基于以上自卸车的工况特点，要求所配发动机中低速段扭矩储备大，速度响应要快，同时要求空压机、起动机等附件也要有很好的适应性。

图1 不同车辆经常行驶的路面

图2 不同车辆的行驶范围

表1 自卸车行驶道路

3 自卸车用发动机的配套适应性改进

自卸车发动机多在中低速工况下工作，高转速状态并不常用，因而侧重于中高速运行状态设计的车用发动机在低速段扭矩储备不足，应适当提高中低速段扭矩，同时保持中速段扭矩较平缓特性，确保中速段扭矩无衰减，应从以下几方面考虑：（1）首先着重从燃油系统来讨论提高发动机的低速性能；（2）针对自卸车工况的恶劣性，提高发动机整体工作的可靠性；（3）另外着重从附件系统及其他方面等来展开提高发动机的配套适应性论述。

3.1 燃油系统

目前自卸车多使用机械泵发动机，对机械泵特性的研究更有必要，以下重点展开论述。然而对于使用高压共轨燃油系统的自卸车发动机，由于其能自由控制发动机各转速段的扭矩特性，较易保证发动机的爬坡、起步和超车能力，所以这里不再展开。

3.1.1 喷油泵

（1）调速器

由于自卸车发动机工作中速度变换较为频繁，要求在各种速度段均具有良好的调速能力和速度特性。特别是在负荷发生变化时，仍要求发动机转速无波动，对于国Ⅲ机械泵产品要采用全程调速器，这样不仅能控制最高转速与最低转速下的供油量，而且能控制最高转速与最低转速之间任何转速下的供油量，更有效地适应自卸车速度变换频繁的特性。

（2）冒烟限制器

车用增压中冷发动机多采用冒烟限制器来降低低转速全负荷时的烟度，但这会降低低速扭矩，影响汽车的动力性能。所以要合理选择冒烟限制器弹簧刚度和调整预紧力，这样既可提高发动机低速扭矩，又可降低发动机烟度，满足了汽车配套需求。另外为提高发动机的低速扭矩特性，一方面也可通过减小冒烟限制器起作用点的转速，以提高800 r/min工况的扭矩。

3.2 柴油滤清系统

国产燃油的质量与国外相比，成分与国外有很大的差距，发动机要增加柴油预过滤装置、多级柴油滤清器及油水分离器，使柴油的过滤效率、过滤精度、纳污能力同时提高。使燃油保持清洁、通畅，保证发动机具有良好的工作条件。

3.3 附件系统

3.3.1 空压机

自卸车行驶环境恶劣，制动频繁，造成空压机频繁打气，热负荷较大，空压机要采用水冷式。此外自卸车低速运转下制动时，为保证良好的制动性，空压机排气量要大，单缸空压机则很难保证可靠制动性，要选用双缸空压机。另一方面，自卸车多在多粉尘环境下工作，为保证空压机的质量可靠性，降低空压机活塞磨损，减少气缸窜油，空压机进气采用从空气总管中取气。

3.3.2 空滤器

空滤采用多极排尘的空滤装置，整车推荐使用双管旋风进气道滤清装置+油浴式空气滤清装置+普通空气滤清器，该装置的使用让发动机在粉尘恶劣环境中早期磨损和烧机油现象得到显著改善，使自卸车环境适应能力增强。

3.3.3 起动机

自卸车多为中短途运输，发动机起动较频繁，要求起动机可靠性要高。改进起动机小齿轮及齿圈的倒角结构，并严格控制起动机齿轮与飞轮齿圈影响啮合行程的尺寸链及公差带，同时对电磁开关等零件进行优选，提高电器件的工作可靠性。

3.3.4 风扇

自卸车发动机易使用非硅油离合器风扇，硅油风扇离合器是根据感温元件感知流经散热器空气的温度，对风扇转速进行控制，从而来调节冷却空气量，以此达到自动调节冷却强度的目的，降低发动机能量消耗和降低发动机噪声等。由于硅油风扇离合器出厂时，开始工作温度已标定完成，不可再更改，但是硅油风扇离合器开始工作温度的设定和风扇与散热器之间的距离、环境温度、环境状况有相应关系，一旦自卸车发动机风扇与散热器之间的距离既定及在不同的使用环境情况下，可能会造成自卸车发动机离合器现实需求的开始工作温度与标定开始工作温度会有所差异，也就有可能造成离合器需要开始工作但是不能开始工作的情况，导致柴油机开锅的情况出现；另外自卸车工作环境恶劣，粉尘较多，水箱容易封堵，造成离合器不能很好感知流经散热器空气的温度，不能使离合器工作油腔打开，很好地调节风扇转速，引起水箱开锅和相应的发动机质量事故。

3.4 其他

自卸车超载现象严重，发动机设计强度要提高，选配离合器储备系数要大；另外根据自卸车工作中振动较大，自卸车结构薄弱部位易形成疲劳裂纹的特点，对机体、飞轮壳等受力突出、结构薄弱的部位应从结构、材质等方面进行加强，对结构进行优化。

4 结束语

为提高企业自身的产品市场竞争力，整车企业在了解不同细分市场需求特征的基础上积极进行产品细分，而对于处于上游企业的发动机企业来讲，为提高产品适应性也应该进行产品细分，为此，根据自卸车的使用工况的特殊性，着重从燃油系统、附件系统等对自卸车发动机配套进行了改进性探讨，提高自卸车发动机的低速性能、附件的可靠性和适应性，为自卸车向配备专用发动机方向发展提供了很好的参考依据。

1徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计[M].北京：北京理工大学出版社，1998.

2赵旭日，刘春迎.商用车营销红宝书[M].北京：机械工业出版社，2009.

Application Adaptability Improvement on Engines of the Tipper

Zhang Qiwei
（Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,Chian）

Based on the special working conditions of tipper and requirements of tipper on engine,a discussion on a series of compatible improvement measures to some components,such as speed governor, boost control of fuel system,compressor of turbocharger,accessories like starter is presented.

tipper,engine,application adaptability

10.3969/j.issn.1671-0614.2011.01.007

来稿日期：2010-07-09

张启伟（1981-），男，工程师，主要研究方向为发动机配套应用。