一種節(jié)能減排單發(fā)洗掃車

張振海

摘 要：針對嚴重的霧霾天氣，以及大量汽車尾氣給人們所帶的危害。探討設(shè)計一種具有連續(xù)作業(yè)時間長，污染排放低，真正具有節(jié)能降耗而又實用的環(huán)衛(wèi)單發(fā)洗掃作業(yè)車輛。

關(guān)鍵詞：洗掃車;高壓沖水;沖水架

1 引言

嚴重的霧霾天氣給人們的生產(chǎn)生活造成了很大的影響，國家對此也是出臺了諸多的解決辦法。控制高污染行業(yè)的發(fā)展;采用霧炮等降塵設(shè)備控制建筑等戶外作業(yè)所產(chǎn)生的的揚塵;以及盡量取消采用煤炭取暖所帶來的嚴重污染。而現(xiàn)在日益增長的汽車數(shù)量所產(chǎn)生的汽車尾氣也是霧霾形成的主要因素。如何做到最大限度的降低車輛的尾氣排放，既要保持每天給市民送上一座干凈整潔的城市，又要給市民提供一個清新滿意的生活空間，是我們每一個環(huán)衛(wèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的最高期盼。

普通雙發(fā)動機的路面環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛（掃路車、洗掃車），其底盤發(fā)動機在車輛作業(yè)時其一般為處于怠速運行狀態(tài)（800～1000r/min），只負責(zé)車輛的前進運行，尾氣排放相對較低，此發(fā)動機為車用發(fā)動機，現(xiàn)車用發(fā)動機的排放標準已達到最新的國六a階段。而雙發(fā)環(huán)衛(wèi)作業(yè)類車型真正排放較大的是驅(qū)動上裝運行的副發(fā)動機（為獲得較好的作業(yè)效果，副發(fā)動機的轉(zhuǎn)速一般處于1600～2000r/min），而驅(qū)動上裝運行的副發(fā)動機均為裝配工程用發(fā)動機（工程用發(fā)動機與車用發(fā)動機不可混裝，除法規(guī)有所規(guī)定外，發(fā)動機的具體特性也有所區(qū)別），而目前國內(nèi)工程用發(fā)動機的最高排放標準才剛剛出現(xiàn)國四階段（現(xiàn)國內(nèi)所裝配的工程用發(fā)動機基本還是處于國三階段）。因而這就造成現(xiàn)在國內(nèi)所使用的環(huán)衛(wèi)車的排放還是較為嚴重（真正排放標準高的發(fā)動機作業(yè)時轉(zhuǎn)速較低，排放較少，而工作時需要轉(zhuǎn)速高的副發(fā)動機其所能達到的排放標準又較低，排放較大），因而這就需要一種省去副發(fā)動機的單發(fā)動機的作業(yè)車輛。

2 市場上幾種單發(fā)洗掃車狀態(tài)

2.1 電力驅(qū)動傳動模式

完全電能驅(qū)動模式：電力驅(qū)動的工作模式是通過底盤發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，再由控制模塊，控制驅(qū)動電動機工作運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)驅(qū)動底盤行走及工作上裝部件的運轉(zhuǎn)，完成作業(yè)。期間要先經(jīng)過發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成機械能驅(qū)動工作部件的運轉(zhuǎn)。機械能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成機械能，兩次能量轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換效率基本能夠達到80%以下，因而采用此種電力傳動的單發(fā)作業(yè)環(huán)衛(wèi)車，雖然省去了排放較低高速運轉(zhuǎn)的副發(fā)動機，但由于存在有較大的能量轉(zhuǎn)換所造成的損失，功率損失浪費較大，作業(yè)時其油耗將大大超過較原雙發(fā)車型的作業(yè)油耗。

2.2 底盤機械行走，上裝液壓驅(qū)動作業(yè)

底盤機械驅(qū)動，上裝液壓驅(qū)動作業(yè)模式：此種驅(qū)動模式為在底盤發(fā)動機與變速箱之間裝配有全功率取力器，通過取力器驅(qū)動液壓變量泵，再由液壓馬達驅(qū)動上裝的作業(yè)部件，液壓驅(qū)動也是經(jīng)過兩次的能量轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換效率一般最大也就只能達到80%左右，而作業(yè)時上裝的功率需求較大，因而上裝采用液壓驅(qū)動，底盤采用機械驅(qū)動的傳動模式，即使省去了排放較低的副發(fā)動機的驅(qū)動，但對于燃油的浪費也將較大，因而作業(yè)過程中的尾氣排放污染也是較大的。經(jīng)裝車進行測試較雙發(fā)車燃油增加約15%以上。

煙臺海德專用汽車有限公司從真正以節(jié)能降耗為目的，以最大限度的降低車輛尾氣排放。研制出一種直接機械能作業(yè)的單發(fā)洗掃車（不存在能量轉(zhuǎn)換）。

3 機械驅(qū)動單發(fā)洗掃車的設(shè)計

節(jié)能降耗機械傳動環(huán)衛(wèi)車包括兩方面，一方面是底盤部分，另一方面是上裝作業(yè)驅(qū)動。通過兩方面的合理匹配，優(yōu)化設(shè)計，使其達到節(jié)能降耗，操作方便的單發(fā)動機作業(yè)車輛。

3.1 單發(fā)底盤部分：

發(fā)動機：發(fā)動機功率為270PS，驅(qū)動扭矩為1060Nm，該發(fā)動機經(jīng)進行特殊調(diào)整，其最大扭矩區(qū)可控制在1250～1500r/min之間，以滿足發(fā)動機在最大扭矩區(qū)而實現(xiàn)不同的工作轉(zhuǎn)速的工作需求。

變速箱：該系列車型的底盤一般為選用六檔變速箱形式，而該單發(fā)車型所裝配的是九檔箱，這樣可在發(fā)動機設(shè)定1250r/min的定速狀態(tài)下，行駛速度仍可保持在最低3.5km/h的作業(yè)速度。

控制系統(tǒng)：該車的控制系統(tǒng)為根據(jù)該車的特殊作業(yè)需求而進行開發(fā)的，從發(fā)動機的定速巡航到作業(yè)中遇到障礙物的緊急避讓等均為根據(jù)該車的特殊要求而進行設(shè)計開發(fā)，以滿足車輛的作業(yè)需求。

3.2 單發(fā)上裝結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)上裝機械驅(qū)動的單發(fā)結(jié)構(gòu)，洗掃車要有抽吸風(fēng)機、高壓水泵及液壓油泵的共同作業(yè)及分開配合作業(yè)等多種組合形式，各部件的工作轉(zhuǎn)速各不相同（抽吸風(fēng)機2500r/im，高壓水泵900r/min，液壓油泵1450r/min），為實現(xiàn)以上各功能的工作配合，該車為采用以下控制方式實現(xiàn)的，圖3為機械傳動上裝結(jié)構(gòu)。

底盤空載運行：為實現(xiàn)底盤的空載運行，即上裝處于斷開，只進行底盤發(fā)動機的單獨運行。在全功率取力器與上裝的驅(qū)動齒輪箱之間設(shè)置有離合控制裝置，通過該控制器可實現(xiàn)上裝運行的通斷控制。該控制裝置還可設(shè)置在全功率取力器的內(nèi)部，采用內(nèi)部撥叉形式實現(xiàn)外部輸出驅(qū)動軸的通斷控制。

傳動箱的分配驅(qū)動模式：該傳動箱為采用一種傘齒輪箱驅(qū)動，傳動比為1：1，其主要驅(qū)動部件為抽吸風(fēng)機，因而該齒輪箱采用將抽吸風(fēng)機的驅(qū)動設(shè)為采用通軸驅(qū)動，該傳動箱的主要作用是將主傳動力進行分開驅(qū)動各相應(yīng)部件的分力驅(qū)動對應(yīng)部件，根據(jù)各相應(yīng)驅(qū)動部件所需功率確定傳動箱的需要驅(qū)動功率。

抽吸風(fēng)機的驅(qū)動：抽吸風(fēng)機是主要作業(yè)部件，其功率需求較大，因而抽吸風(fēng)機的驅(qū)動為采用在傳動箱內(nèi)部的通軸驅(qū)動。經(jīng)全功率取力器及離合控制器傳遞到抽吸風(fēng)機驅(qū)動輪上的工作轉(zhuǎn)速為1450r/min左右，而離心風(fēng)機的工作轉(zhuǎn)速一般需2500r/min左右，因為可采用調(diào)節(jié)傳動皮帶輪的直徑尺寸使抽吸風(fēng)機達到所需工作轉(zhuǎn)速。同時為實現(xiàn)低速狀態(tài)下抽吸風(fēng)機不工作的需求，而其他部件需要單獨作業(yè)的工作要求，將風(fēng)機驅(qū)動輪設(shè)計成帶有離心離合器的部件。這樣可在發(fā)動機低速狀態(tài)時，可啟動高壓水泵運轉(zhuǎn)，進行洗車作業(yè);以及利用液壓系統(tǒng)的單獨工作，實現(xiàn)箱體的升降及后門開關(guān)等動作;還可實現(xiàn)在停止作業(yè)時，不會因抽吸風(fēng)機的慣性運行，而帶動其他部件的被動連續(xù)運轉(zhuǎn)。

高壓水泵的驅(qū)動：高壓水泵的工作轉(zhuǎn)一般為要求900r/min左右，因而通過傳動箱分離引出的驅(qū)動軸，經(jīng)傳動軸及軸承座、控制離合器、傳動皮帶等完成高壓水泵的驅(qū)動運轉(zhuǎn)。通過控制離合器實現(xiàn)水泵的通斷運行，以實現(xiàn)不需要水泵作業(yè)而完成的單獨掃路作業(yè)模式。高壓水泵工作轉(zhuǎn)速同樣是通過調(diào)節(jié)各皮帶輪的直徑尺寸而獲得。

液壓系統(tǒng)的驅(qū)動：該車的液壓系統(tǒng)主要驅(qū)動清掃刷盤進行清掃作業(yè)，以及完成箱體的升降及后門的開關(guān)等動作。此油泵的排量選擇為12ml/r，工作壓力20MPa。

4 本課題研究意義

4.1 現(xiàn)實意義

該機械傳動單發(fā)洗掃車，較雙發(fā)車型具有以下優(yōu)點：

（1）單發(fā)作業(yè)洗掃車的作業(yè)燃油損耗較雙發(fā)洗掃車可節(jié)約10%～15%。

（2）省去發(fā)動機維護保養(yǎng)，日常保養(yǎng)費用可降低40%以上。

（3）采用單發(fā)動機的工作運行設(shè)計，尾氣排放可降低40%左右（因現(xiàn)底盤發(fā)動機排放已達國六標準，而環(huán)衛(wèi)車作業(yè)時高速運轉(zhuǎn)的是副發(fā)動機，因而副發(fā)動機的排放要求應(yīng)更為嚴格，現(xiàn)副發(fā)只能達到國三標準）。

（4）單發(fā)傳動結(jié)構(gòu)洗掃車，較雙發(fā)車輛的優(yōu)化作業(yè)結(jié)構(gòu)部件，取消副發(fā)動機的運轉(zhuǎn)噪聲，整車作業(yè)噪聲可降低2dB左右。

4.2 洗掃車高壓沖水可解決以下問題

單發(fā)洗掃車，較雙發(fā)車型可大大降低作業(yè)過程中的尾氣排放，有效解決日益嚴重的霧霾天氣，提高人們的生活及環(huán)境質(zhì)量。

5 結(jié)語

隨著新技術(shù)新工藝的不斷出現(xiàn)，將會出現(xiàn)更多的具有更高節(jié)能降耗的新型環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品。使我們的天更藍，水更清，生活環(huán)境更加美好。