叉車用發動機的現狀及展望

浙江新昌柴油機總廠   章水
    摘要  本文主要對我國內燃叉車配套用內燃機的行業簡況，配套機型，配套內燃機的技術參數和特性等現狀進行控討，對今后的發展提出若干建議與展望。
    關鍵詞：內燃叉車  內燃機  配套
    我國叉車動力裝置構成比例大體是：內燃叉車占全部叉車的93.86%，電瓶叉車占6.14%；在全部內燃叉車中，柴油叉車占62.4%,汽油叉車占37.6%。按叉車起重量劃分，2-4t的占全部內燃叉車的75.9%；而起重量為2-4t級的內燃叉車中柴油叉車占60%，在起重量大于5t的內燃叉車中，汽油叉車僅占16%，并有減少的趨勢。在全部汽油叉車中，起重量為2-4t的占80.8%，5-6t占7.9%，其余為1.75t以下；在全部柴油叉車中，起重量為2-4t的占72.9%，起重量為5-6t占22.2%，兩者之和占全部柴油叉車的95%以上。汽油機驅動的叉車一般缸徑小于92mm，柴油叉車則采用缸徑小于105mm的多缸發動機。
1 叉車發動機現狀
    現有叉的主要動力裝置是汽油機的柴油機。極少數廠家配用液化發動機。國產配套汽油機有475、480、492、495和解放CA10等機型；柴油機有285、290、485、490、495、498、4100、4105、698、6102、6110、6130等機型。上述機型除少數屬工程機械用發動機外，其余大都是車用型、通用型、或與其相似的變型產品。
    國產叉車采用的配套發動機主要技術參數見表1。由于受配套件、材質、、工藝水平等限制，在噪聲、煙度、排放、可靠性、使用壽命等方面，與國外同類產品相比，仍有一定差距。出口的叉車及供國內機場、港口、外資企業等使用的叉車多采用進口發動機配套。主要有日本日產公司的A15、H20、H25等型號汽油機，五十鈴公司的FLB1、C240、6BD1等型號柴油機，韓國大宇公司的DC24型柴油機，日本馬士達公司的XA、HA等柴油機，英國珀金斯發動機公司的1004型，意大利依維柯公司的8061Si35以及日本三菱公司的6D16、6D22C、6D22TC等機型。
表1 部分叉車配套發動機的主要技術參數
叉車起重量(t) 型號 燃油 缸數-缸徑×沖程(mm) 排量(L) 功率/轉速(kW/r/min) 扭矩/轉速(N·m/r/min)
1.0-1.75 475 汽油 4-75×77 1.36 21.4/2600 83.3/1900
475C2 柴油 4-75×80 1.41 25.7/3000 85/2200
480G 柴油 4-80×90 1.81 25/2600 103/1800
2.0-3.0 485G 柴油 4-85×100 2.27 38.2/3000 139.2/2100
490G 柴油 4-90×100 2.54 36.8/2600 152/1900
592GA 汽油 4-92×92 2.45 40/3000 147/2100
SF498G 柴油 4-98×98 2.96 44.1/2500 176/1800
LD495 柴油 4-95×115 3.26 42.6/2600 181.3/2100
3.5-4.5 BY495G 汽油 4-95×100 2.84 70/2600 190/1600
4RG1 柴油 4-100×125 3.93 55.2/2400 250/1600
5.0-7.0 4RAG3 柴油 4-105×125 4.33 60.3/2400 269.5/1600
6102G3 柴油 6-102×110 5.39 64/2200 296/1650
CA10B 汽油 6-101.6×114.3 5.56 66/2400 303.8/1200
8.0-10.0 6102G7 柴油 6-102×118 5.79 80.9/2500 353/1650
X6110G 柴油 6-110×130 7.41 92/2300 490/1800
13.5-16.0 D6114G 柴油 6-114×135 8.27 100/2200 460/1600
6130G 柴油 6-130×150 11.94 117.6/2000 617/1300
20.0=25.0 6135AZK-1 柴油 6-135×150 12.90 154/2100 784/1500
2 叉車用發動機的配套要求
    叉車使用地區廣泛，氣候差異甚大，工作環境惡劣，灰塵大，工況經常變化，負荷較重。因此，叉車發動朵應具有良好的動力性與燃油經濟性的工作可靠性，長的使用壽命，好的冷啟動性能和易于維修保養等。同時，還要求結構緊湊，體積小，符合標準法規的壞保指標。通常，一臺好的叉車發動機應具有下列基本特性：
   （1）能適應連續持久的工作和承受較負荷，標定功率為小時功率。叉車汽油機應裝有限速器。
   （2）叉車發動機在工作時經常受到較大沖擊和較強的振動，因而機體和附件應有足夠的剛度和強度，且安裝固定多采用三點式支承。
   （3）為保證能在急變化的負荷狀態下工作，一般宜采用全程式調速器，其瞬時調速率應小于12%，穩定調速率小于8%。
   （4）為適應港口、碼頭作業環境，要求發動機有較大的扭矩適應性，通常扭矩儲備系數應大于12%（還變矩器的除外）。
   （5）為適應液壓泵和輔助設備的需要，發動機應有輔助功率輸出狀置。對于中小噸位的叉車，液壓泵應直接安裝在發動機上，其輔助輸出功率要求為總功率的50%—100%。
   （6）叉車常在傾斜的地面上作業，要求發動要能在前后或左右傾斜狀態下正常工作。通常要求發動機能在縱傾20º、橫傾15º狀態下工作。
   （7）叉車常在空氣含塵量較多的環境作業。要求有高效率的空氣濾清器，加油口，通氣口和管接頭處都應有防塵密封。
   （8）為適應-40ºC—+45ºC多種氣候環境下工作，對燃油、潤滑油、潤滑脂、冷卻液、電瓶等有特殊要求，其相關系統要作改裝。寒冷地區要解決冷啟動問題，勢帶地區要有防過熱裝置。
   （9）為適應高原地區工作需要，應設置增壓器以補償高原功率的降低，要求在海拔1000—2000m甚至3000m地區作業而不降低功率。
   （10）對在坑道、船艙等環境作業的叉車，應有廢氣凈化裝置；對有較大涉水深度工作的叉車其電氣備等要有密封保護；在有煤氣的環境作業，需有特殊的防爆設施。
   （11）要有高的可靠性和長的使用壽命。對新開發的叉車發動機目標值應為：柴油機首次故障期大于800h。第一次大修期6000—10000h；汽油機的目標值參照汽車用發動機的要求。
   （12）叉車發動機的廢氣排放、煙度、噪聲等環保指標應達到國家標準或行業標準的規定并盡快與國際標準接軌。
   （13）發動機的體積功率比，燃油和機油消耗率，轉速儲備系數、最低工作穩定思索速以及機械振動技術性能指標應符合叉車的配套要求。
3 關于未來發展的建議
   （1）應當開發叉車專用發動機。叉車行業多年來強烈希望有國產專用叉車發動機，尤其是引時的叉車項目沒有相應地引進配套發動機，限制了引進技術的全面國產化。30多年來，叉車產品水平中有了長足的進步，但最高年產量一直在2萬臺左右徘徊，叉車發動機看需求量不足全部多缸內燃機產量的1%。由于內燃機行業是技術密集性很高的行業。產品適宜按專業分工組織大批量生產，而叉車的特點是小批量多品種，因此建設叉車專用發動機廠是不經濟的。建議叉車行業與內燃機行業加強合作，將叉車內燃機作為一個整體進行研究、試驗，優化發動機產品結構，滿足叉車行業發展的需要。
  （2）叉車發動機選型應當相對集中，目前，叉車行業選用發動機有“雜、亂、散”的現象。同一噸位的叉車往往選有多家發動機廠的產品。據不完全統計，現在叉車行業選用國產發動機的型號多達50多個（不包括10多個進口機型），變型品種超過百種，由30余家發動朵廠供貨。例如某廠生產485、490二個型號發動機，為滿足叉車主機廠的要求，又生產多咱尺寸結構和形狀差異不大的叉車專用進水管，曲軸皮帶輪，飛輪、離合器殼，進氣管，排氯管，節溫器殼和風扇墊塊等，形成40多種變型品種。這種狀況給發動朵廠的生產組織還來了困難，生產成本相應上升，給用戶的維修和配件購置帶來麻煩。建議以重點企業和名優產品為對象，對叉車發動機進行評選和規劃，盡快制訂叉車發動機系列及規格型譜，改變“雜、散、亂”的現狀。
   （3）叉車發動機制造質量亟提高。據報道，國產發動機的故障率一般要占故障數的40%左右。突出的問題是可靠性差，首次故障期和故障間隔時間有條有理 ，與國外先進產品相比，有較大的差距。主要故障是“漏水、漏油、漏氣”，不但故障資助數多且故障重復率高；其次是燃油系統，電氣系統的故障，采用非直噴燃燒室的部分柴油機啟動困難等。這是內燃機行業正在努力解決的問題。
   （4）環保指標亟待改善。叉車多在車間、倉庫、船艙、碼頭等處工作，對廢氣排放、煙度、噪聲等環保指標要求較高。目前我國內燃機行業制訂的相應標準與先進國家同類標準相比，差距較大。環保問題已成為21世紀全球關注的熱點。我國發動機的制造水平大約落后于先進國家10—20年。在國產發動機中，增壓技術的應用尚不普遍，電控技術遠未達到實用階段，液化石油氣發動機亦未批量生產。當前，應用新技術，開發節能、節材、低污染、高可靠性的叉車發動機，改變依靠進口的被動局面，是發動機行業和叉車行業的共同愿望。
  （5）推動聯合，發展規模經濟。在組建叉車企業集團時，應考慮發動機的生產與配套問題，建議采取多種方式與配套的發動機廠開展橫向聯合，由緊密聯合到兼并某些合適的、條件較好的發動機廠，使其直接為叉車和工程機械服務，以便更好地解決叉車用發動機的配套問題。