如何在全地面起重机设计上采用新发动机
2014-07-29 15:46:06 点击：
最近几年，发动机排放法规发生了巨大的变化，特别是在起重机最重要的市场上。今年初在记者的采访中，德国制造商利勃海尔比勒发动机工厂总经理Rudolf Ellensohn介绍了法规最近的变化。“欧洲和美国最新版本的非公路机械排放法规使得仅有排气后处理系统已经不行了。
“2011年欧洲EC 97/67欧IIIB标准和美国环境保护署（EPA）加利福尼亚大气资源管理局（CARB）过渡第四阶段标准实施，规定了130-560 kW功率段发动机的排放标准。这些标准的实施将使颗粒物的排放下降90%，氮氧化合物的排放下降50%。为了满足这些标准的要求，发动机采用了颗粒过滤器和选择性催化还原（SCR）装置。一种称为AdBlue的水基尿素添加剂与排气中的有害氮氧化合物反应，生成无害的氮气和水蒸气。
“2014年1月实行的欧盟欧IV标准和美国最终第四阶段标准的推出对排放提出了更加严格的限制。这两个标准都要求将氮氧化合物的排放进一步下降80%。”
这些标准的实施对起重机制造商提出了一系列挑战。许多起重机制造商承认，工程技术部门为了将这些更多的发动机系统零部件安装到起重机上，同时又要保证起重机的起重性能和道路行驶性能不变，确实耗费了不少资源，而本来他们是应该用这些资源去开发更多的新产品的。分开作业减少磨损
问题之一是工程师们不得不考虑是否还要坚持安装两台发动机的方案，即底盘上安装一台功率大的发动机，上车安装一台小的发动机，或者采用其他方法。
多田野是第一阵营的坚定支持者，认为采用两台发动机的方案比一台发动机的方案优点要多得多，主要是在发动机寿命方面。产品营销经理Stefan Kahl解释说，“除了购买起重机时得到两台发动机的寿命外，用于起重作业的那台功率较小的发动机使用时间要多得多，而底盘发动机却用不了多少个小时。从技术角度上看，这比使用底盘的大发动机承担许多小时起重作业的方案来说是一个最佳投资方案。（使用一台发动机）增加了底盘大发动机的使用时间并加速了发动机的磨损，因为起重机作业时间要比行驶时间多得多。”Kahl指出，起重机底盘每年也许只工作200小时，而上车每年也许会工作1400小时，如果用一台发动机即起重又行驶，磨损将会增加到7倍。
使用小发动机进行起重作业还有另外一个优点。Kahl说：“使用上车发动机进行起重作业时每小时可以节约几升柴油，这在起重机整个寿命期间将是一笔很大的费用。
“从软因素上看，双发动机系统在应急作业时可以有第二个动力源供使用，起码在电瓶耗尽时可以从另外一个发动机的电瓶上搭接一下，既好使又节约。
“如果只看效率，双发动机的概念是不可战胜的，特别是大吨位的起重机，如6桥的ATF 400G-6全地面起重机，其底盘发动机要拖动72t的重量行驶。如果用这台发动机进行上车的起重作业的话，很容易就可以算出要比功率较小的6缸发动机要耗费多得多的柴油。”
一台发动机完成大部分作业
马尼托瓦克的GMK6400与多田野的ATF 400G-6一样是一台400t的全地面起重机，但它的不同之处是行驶和起重作业使用的是同一台发动机，并另外配备了一台小发电机，为其他需求提供电力。
马尼托瓦克全球全地面起重机产品总监Astrid Hagar-Guthrie确信公司在新设计方面是赢家。“我们是单发概念的先锋，而当时其他公司还在摇摆不定。现在大家都跟着我们走了。我认为单发的概念将会被整个行业采纳。实际上GMK6400在Bauma展览会上被欧洲起重运输协会（ESTA）授予创新奖的两个特点就是单发概念和节油功能，这是对我们所做工作的肯定。
“单发的概念就是采用一台大排量的发动机，通过优化发动机的工作点达到节约燃油的目的。同样吨位的起重机单发燃油消耗可以降低7%。
“当发动机处于怠速状态时，发动机软件检测起重机操纵杆上一次动作的时间，降低发动机的转速直至关闭大功率柴油发动机。一旦发动机关闭，备用动力启用，通过为空调、收音机和灯光提供电力，保持操作员的舒适性。而这些电器的动力一般是由怠速运转的大功率发动机提供的。“备用动力就是一台小功率柴油发电机，每小时消耗2.5l的燃油，而主发动机怠速时每小时消耗的燃油为7.5l，这样每小时可以节约5l的燃油。对大吨位起重机来说，这点特别重要，因为大吨位起重机怠速运行的时间一般要比小吨位租赁起重机怠速运行的时间要长。小吨位起重机到达工地，干活，然后离开。而大吨位起重机一般要等待其他载荷到齐后才工作。
“所以，有了备用动力，主发动机工作时间缩短，从而延长了其服务和维护间隔，降低并减少了磨损和损害。”
除了在燃油和维护方面能为用户节约费用，Hagar-Guthrie还认为单发动机的设计将在排放法规再一次发生变化时为起重机制造商节约时间。她说：“每一次排放法规的升级，排气系统都会变得更大和更重，而两台发动机的升级自然费用会更高，要做的工作更多，重量更大，还要在起重机上占据一块空间。现在法规升级时，我们只要做一台发动机的工作，而不是两台。”
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