起重機械發動機單發或雙發經濟性指標對比

    近年來，電子控制噴射技術的柴油發動機采用了一系列新技術，包括增加高壓噴射、增壓器帶控制閥、四氣門技術、電控燃油噴射技術、排放控制技術等，能夠降低燃油噴射量近２０％，提高發動機動力５％～７％，減少燃油消耗３％，并降低發動機噪音３分貝，行駛時發動機排放能夠達到歐Ⅲ排放標準，甚至能夠滿足將來更加嚴格的排放標準。
　　現在市場上對于汽車起重機采用一個發動機（簡稱單發）還是起重作業和行駛各自用一個發動機即采用雙發動機（簡稱雙發），兩者孰高孰低，是公說公有理，婆說婆有理，那么，事實到底如何？單發還是雙發，最終還是應該從用戶的角度考慮。只有從整體思考，能為用戶創造產品使用效益的最大化和過程使用成本的最低化，才是最佳的選擇答案。
　　一般而言，從購買到使用直至最后報廢，用戶消費汽車起重機的相應成本包括購入成本（一般按一次性計算）、使用成本（主要包含油費及維修費）及殘值（殘值作為收入，可計算為負成本）。本文從考察產品的主要消費成本入手，揭示采用發動機布置所引起的成本差異。
　　下表為ＱＹ７０Ｋ、ＬＴ１０７０和ＬＴＭ１０７０－４．１三種起重機的相關對比參數。
　　上表中：比功率按ＧＢ７２５８－２００４《機動車運行安全技術條件》的定義為發動機最大凈功率（或０．９倍的發動機額定功率或０．９倍的發動機的標定功率）與機動車最大允許總質量之比。ＧＢ７２５８－２００４標準要求該值必須大于５。
　　為了使對比的一致性，下文將只對變化的部分進行對應分析，其中以車型一為單發動機、車型二為雙發動機和兩者所必須增加的配置為例，說明設計中如果采用單發動機或雙發動機兩者之間的成本差別。
　　１、購入成本比較：
　　購入成本包括外協、外購件的采購成本和生產制造成本。
　　因為采用發動機的數目不同（單發或雙發），在總體布置、結構形式等方面也不相同，必將在需要的零部件方面產生差別，從而造成外協、外購件的采購成本和自制件成本相差較大。本文僅考慮發動機不同造成的差別，生產過程中的制造成本暫時不計。
　　車型一（單發）必需增加的零部件：
　　中心回轉體及管路，費用約４０００元，重量約為１２０ｋｇ。
　　車型二（雙發）必需增加的零部件：
　　下車液壓油箱（容量約７０升）和濾油器、截止閥、支腿液壓油泵、上車發動機、空濾器、消音器、散熱器、分動箱、燃油箱、蓄電池、發動機控制機構及為安裝以上零部件而配備的支架、防護裝置等，需要增加費用１０５０００元，增加重量約為１５００ｋｇ。
　　按ＧＢ７２５８－２００４標準中關于比功率規定，一般隨整車重量的增加，要求的發動機功率也要相應加大。所以，采用雙發動機時因重量增加，必須相應提高發動機功率，而提高發動機功率后，設計時又必須要采取加大傳動系統的承載能力，提高制動系統的輸出力矩等措施，導致以后運行過程中所增加的相應費用也不是一個可忽略的數目（因計算繁雜，在此略去）。
　　采用雙發動機多余的成本是在購車時一次性投入的，所以考慮資本的利息，采用雙發動機的將有更多支出，此處近似計算為：
　　１０１０００×（１＋５％）１０≈１６．４５（萬元）
　　其中：５％為商業貸款的平均利率。
　　小結１：采用單發動機比采用雙發動機至少節省成本１６．４５（萬元），且重量減少１３８０ｋｇ。
　　２、使用成本比較：
　　使用成本主要包含燃油費及維護、修理費。
　　２.１．油費的比較
　　國家規定每臺機動車的生命周期為１０年（至多可以延長至１２年），鑒于我國起重機的總體水平，本文的計算按１０年考慮；在整個使用周期內，起重機的起重作業時間與行駛時間之比在７：３至８：２之間，本文的計算按７．５：２．５即（３：１）來考慮。
　　計算起重機終身使用時間：１０×３０５×８＝２４４００小時；其中１０年使用時間，每年工作按３０５天計，每天工作按８小時計。
　　上車的終身使用時間：２４４００×３／４＝１８３００小時；
　　下車的終身使用時間：２４４００×１／４＝６１００小時。
　　采用單、雙發動機對于相同起重作業工況而言，兩者消耗的功率基本相同，但采用單發動機工作時，由于兩方面的原因會增加功率消耗，也即增加耗油量。一是發動機本身所帶附件，如風扇、轉向助力油泵、發電機等比雙發動機的上車發動機輸出功率大，在同等條件下，所消耗的附加功率要多一些；二是操作者在進行起重作業時，對發動機輸出功率與負載吸收功率不能合理匹配，為防止發動機突然熄火等原因，會操縱發動機以更高轉速運行，造成單發動機比雙發動機的上車發動機輸出功率大，從而耗費較多的燃料。
　　根據表１：ＬＴ１０７０上車采用的發動機的額定功率為１１２ｋｗ，上車發動機在工作時，其平均輸出功率一般按照額定功率的７５％計算，即為１１２ｋｗ×７５％＝８４ｋｗ計算。
　　單發動機由于上述兩方面的原因，比雙發動機各多消耗１０％的燃油（兩個方面各多消耗５％）。所以，單發動機在整個起重作業生命周期平均要多消耗的燃油量為：
　　１８３００×２１０×８４×１０％÷１０００÷０．９＝３５８６８（升）
　　其中：２１０——所采用的發動機的平均燃油消耗量（以上所列發動機的平均燃油消耗量在２００～２２０ｇ／ｋｗ．ｈ，這里取值為２１０ｇ／ｋｗ．ｈ）；
　　０．９為燃油的比重；
　　１／１０００為ｇ轉化為ｋｇ的系數。
　　按目前平均每升燃油銷售價約４元計算，則采用單發動機在１０年間共增加耗油成本：
　　３５８６８升×４元／升＝１４．３５（萬元）
　　但是，從另一方面考慮，按ＧＢ７２５８－２００４機動車運行安全技術條件規定，一般隨整車重量的增加，要求的發動機功率也要相應加大。采用雙發動機的整車重量（只考慮發動機變動部分）增加了１３８０ｋｇ，會額外加大行車的耗油量，額外加大行車的耗油量占整車耗油量的比例為：１３８０÷４６０００＝０．０３。
　　ＬＴ１０７０下車采用的發動機的額定功率為２６１ｋｗ，車輛行駛時，其平均輸出功率一般按照額定功率的７５％計算，即為２６１ｋＷ×７５％＝１９５．７５ｋｗ計算。
　　１０年間共增加使用耗油成本費用近似計算值為：
　　６１００×２１０×１９５．７５×０．０３÷１０００÷０．９×４≈３．３４（萬元）
　　綜合考慮上述兩方面情況：采用雙發動機比采用單發動機節省的成本為：１４．３５－３．３４＝１１．０１（萬元）
　　２．２．維修成本比較
　　在正常使用周期內，起重機用的發動機都需要進行下列檢查、維護和保養工作。對潤滑系統，每年至少需要更換柴油機潤滑油一次，同時需要更換機油濾清器或濾芯；對冷卻系統，每二至三年需更換防凍液，每年入冬前要檢查、調整冷卻液冰點，有水濾清器的還需要清洗或更換濾芯；對燃燒系統，每年要清洗或更換燃油濾清器濾芯（包括粗濾和精濾），檢查和調整噴油嘴開啟壓力，在試驗臺上檢查和調整噴油泵；對進氣系統，檢查空濾器保養指示器或指示燈，按要求定期清潔或更換空氣濾清器濾芯（包括主濾芯和安全濾芯），清理空濾器集塵杯，檢查和緊固進氣管路，檢查增壓器軸承間隙。其它維護和保養的還有活塞及環、軸瓦、皮帶、氣門及推桿、正時齒輪室等工作。
　　在正常使用周期內，還要考慮到發動機一至兩次大修和兩至四次中修。
　　因此，從維護和保養方面來講，采用雙發動機比用單發動機的維修成本要增加，按平均每年的維修成本５０００元計算，多一個發動機，十年需多支付５萬元維修成本。
　　小結２：綜合耗油費和維修成本，采用雙發動機比采用單發動機節省的成本為：１１．０１－５＝６．０１（萬元）。
　　考慮殘值，在十年后，采用單發動機和雙發動機相差很小，此處忽略不計。
　　總結：采用單發動機比采用雙發動機節省成本為：１６．４５－６．０１＝１０．４４（萬元）。