叉车用发动机的现状及展望

浙江新昌柴油机总厂   章水
    摘要  本文主要对我国内燃叉车配套用内燃机的行业简况，配套机型，配套内燃机的技术参数和特性等现状进行控讨，对今后的发展提出若干建议与展望。
    关键词：内燃叉车  内燃机  配套
    我国叉车动力装置构成比例大体是：内燃叉车占全部叉车的93.86%，电瓶叉车占6.14%；在全部内燃叉车中，柴油叉车占62.4%,汽油叉车占37.6%。按叉车起重量划分，2-4t的占全部内燃叉车的75.9%；而起重量为2-4t级的内燃叉车中柴油叉车占60%，在起重量大于5t的内燃叉车中，汽油叉车仅占16%，并有减少的趋势。在全部汽油叉车中，起重量为2-4t的占80.8%，5-6t占7.9%，其余为1.75t以下；在全部柴油叉车中，起重量为2-4t的占72.9%，起重量为5-6t占22.2%，两者之和占全部柴油叉车的95%以上。汽油机驱动的叉车一般缸径小于92mm，柴油叉车则采用缸径小于105mm的多缸发动机。
1 叉车发动机现状
    现有叉的主要动力装置是汽油机的柴油机。极少数厂家配用液化发动机。国产配套汽油机有475、480、492、495和解放CA10等机型；柴油机有285、290、485、490、495、498、4100、4105、698、6102、6110、6130等机型。上述机型除少数属工程机械用发动机外，其余大都是车用型、通用型、或与其相似的变型产品。
    国产叉车采用的配套发动机主要技术参数见表1。由于受配套件、材质、、工艺水平等限制，在噪声、烟度、排放、可靠性、使用寿命等方面，与国外同类产品相比，仍有一定差距。出口的叉车及供国内机场、港口、外资企业等使用的叉车多采用进口发动机配套。主要有日本日产公司的A15、H20、H25等型号汽油机，五十铃公司的FLB1、C240、6BD1等型号柴油机，韩国大宇公司的DC24型柴油机，日本马士达公司的XA、HA等柴油机，英国珀金斯发动机公司的1004型，意大利依维柯公司的8061Si35以及日本三菱公司的6D16、6D22C、6D22TC等机型。
表1 部分叉车配套发动机的主要技术参数
叉车起重量(t) 型号 燃油 缸数-缸径×冲程(mm) 排量(L) 功率/转速(kW/r/min) 扭矩/转速(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 叉车用发动机的配套要求
    叉车使用地区广泛，气候差异甚大，工作环境恶劣，灰尘大，工况经常变化，负荷较重。因此，叉车发动朵应具有良好的动力性与燃油经济性的工作可靠性，长的使用寿命，好的冷启动性能和易于维修保养等。同时，还要求结构紧凑，体积小，符合标准法规的坏保指标。通常，一台好的叉车发动机应具有下列基本特性：
   （1）能适应连续持久的工作和承受较负荷，标定功率为小时功率。叉车汽油机应装有限速器。
   （2）叉车发动机在工作时经常受到较大冲击和较强的振动，因而机体和附件应有足够的刚度和强度，且安装固定多采用三点式支承。
   （3）为保证能在急变化的负荷状态下工作，一般宜采用全程式调速器，其瞬时调速率应小于12%，稳定调速率小于8%。
   （4）为适应港口、码头作业环境，要求发动机有较大的扭矩适应性，通常扭矩储备系数应大于12%（还变矩器的除外）。
   （5）为适应液压泵和辅助设备的需要，发动机应有辅助功率输出状置。对于中小吨位的叉车，液压泵应直接安装在发动机上，其辅助输出功率要求为总功率的50%—100%。
   （6）叉车常在倾斜的地面上作业，要求发动要能在前后或左右倾斜状态下正常工作。通常要求发动机能在纵倾20º、横倾15º状态下工作。
   （7）叉车常在空气含尘量较多的环境作业。要求有高效率的空气滤清器，加油口，通气口和管接头处都应有防尘密封。
   （8）为适应-40ºC—+45ºC多种气候环境下工作，对燃油、润滑油、润滑脂、冷却液、电瓶等有特殊要求，其相关系统要作改装。寒冷地区要解决冷启动问题，势带地区要有防过热装置。
   （9）为适应高原地区工作需要，应设置增压器以补偿高原功率的降低，要求在海拔1000—2000m甚至3000m地区作业而不降低功率。
   （10）对在坑道、船舱等环境作业的叉车，应有废气净化装置；对有较大涉水深度工作的叉车其电气备等要有密封保护；在有煤气的环境作业，需有特殊的防爆设施。
   （11）要有高的可靠性和长的使用寿命。对新开发的叉车发动机目标值应为：柴油机首次故障期大于800h。第一次大修期6000—10000h；汽油机的目标值参照汽车用发动机的要求。
   （12）叉车发动机的废气排放、烟度、噪声等环保指标应达到国家标准或行业标准的规定并尽快与国际标准接轨。
   （13）发动机的体积功率比，燃油和机油消耗率，转速储备系数、最低工作稳定思索速以及机械振动技术性能指标应符合叉车的配套要求。
3 关于未来发展的建议
   （1）应当开发叉车专用发动机。叉车行业多年来强烈希望有国产专用叉车发动机，尤其是引时的叉车项目没有相应地引进配套发动机，限制了引进技术的全面国产化。30多年来，叉车产品水平中有了长足的进步，但最高年产量一直在2万台左右徘徊，叉车发动机看需求量不足全部多缸内燃机产量的1%。由于内燃机行业是技术密集性很高的行业。产品适宜按专业分工组织大批量生产，而叉车的特点是小批量多品种，因此建设叉车专用发动机厂是不经济的。建议叉车行业与内燃机行业加强合作，将叉车内燃机作为一个整体进行研究、试验，优化发动机产品结构，满足叉车行业发展的需要。
  （2）叉车发动机选型应当相对集中，目前，叉车行业选用发动机有“杂、乱、散”的现象。同一吨位的叉车往往选有多家发动机厂的产品。据不完全统计，现在叉车行业选用国产发动机的型号多达50多个（不包括10多个进口机型），变型品种超过百种，由30余家发动朵厂供货。例如某厂生产485、490二个型号发动机，为满足叉车主机厂的要求，又生产多咱尺寸结构和形状差异不大的叉车专用进水管，曲轴皮带轮，飞轮、离合器壳，进气管，排氯管，节温器壳和风扇垫块等，形成40多种变型品种。这种状况给发动朵厂的生产组织还来了困难，生产成本相应上升，给用户的维修和配件购置带来麻烦。建议以重点企业和名优产品为对象，对叉车发动机进行评选和规划，尽快制订叉车发动机系列及规格型谱，改变“杂、散、乱”的现状。
   （3）叉车发动机制造质量亟提高。据报道，国产发动机的故障率一般要占故障数的40%左右。突出的问题是可靠性差，首次故障期和故障间隔时间有条有理 ，与国外先进产品相比，有较大的差距。主要故障是“漏水、漏油、漏气”，不但故障资助数多且故障重复率高；其次是燃油系统，电气系统的故障，采用非直喷燃烧室的部分柴油机启动困难等。这是内燃机行业正在努力解决的问题。
   （4）环保指标亟待改善。叉车多在车间、仓库、船舱、码头等处工作，对废气排放、烟度、噪声等环保指标要求较高。目前我国内燃机行业制订的相应标准与先进国家同类标准相比，差距较大。环保问题已成为21世纪全球关注的热点。我国发动机的制造水平大约落后于先进国家10—20年。在国产发动机中，增压技术的应用尚不普遍，电控技术远未达到实用阶段，液化石油气发动机亦未批量生产。当前，应用新技术，开发节能、节材、低污染、高可靠性的叉车发动机，改变依靠进口的被动局面，是发动机行业和叉车行业的共同愿望。
  （5）推动联合，发展规模经济。在组建叉车企业集团时，应考虑发动机的生产与配套问题，建议采取多种方式与配套的发动机厂开展横向联合，由紧密联合到兼并某些合适的、条件较好的发动机厂，使其直接为叉车和工程机械服务，以便更好地解决叉车用发动机的配套问题。