內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響因素及改善措施

魏永剛

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132000)

1 國內(nèi)外機(jī)車柴油機(jī)燃油消耗率比較

表1羅列了德國、美國、俄羅斯和中國部分機(jī)車柴油機(jī)的燃油消耗率。通過數(shù)據(jù)可以看到，性能較優(yōu)越的德國MTU8V4000R20、美國GEVO V12、俄羅斯12ЧΗ26/26型柴油機(jī)的油耗率在190～191g/kWh之間，我國生產(chǎn)的R16V280ZJ型柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于其它國產(chǎn)柴油機(jī)，其中R16V280ZJ型柴油機(jī)的實測油耗率為192.8g/kWh，已接近國外先進(jìn)水平。如此優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性得益于它們采用了先進(jìn)的柴油機(jī)控制技術(shù)。

2 影響內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的因素

2.1 燃油供給

燃油是內(nèi)燃機(jī)車的最終動力來源，也是對內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性影響最大的因素。

(1)供油質(zhì)量是指噴油泵循環(huán)供油量均勻性和各缸供油均勻性，若柴油機(jī)噴油泵額定供油量每千次相差1mL，就會影響柴油機(jī)功率1～1.3kW，因此供油質(zhì)量若遭到破壞，將直接影響著柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

(2)燃油的霧化質(zhì)量決定了燃油能否完全燃燒。因在燃油噴霧細(xì)碎并與空氣混合良好的條件下，可增加燃料與周圍空氣的接觸表面，使熱交換加強(qiáng)，因而縮短柴油的自燃延遲期，提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

(3)供油時間的好壞也是影響燃油燃燒質(zhì)量的重要因素。若供油時間過早會增加壓縮行程中活塞的運動阻力，若供油過晚，會使燃燒在做功行程中進(jìn)行，由于此時汽缸空間不斷加大，熱量損失嚴(yán)重，造成柴油機(jī)功率不足、起動受阻、溫度過高等危害，影響了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性。

2.2 燃料壓縮質(zhì)量

在燃燒室容積一定的情況下，汽缸內(nèi)壓縮終了的氣體溫度和壓縮終了的氣體壓力成正比關(guān)系，若壓縮壓力越高，氣體溫度就越高。燃燒室容積是由缸套、活塞、活塞環(huán)決定，缸套、活塞、活塞環(huán)3者間隙不符合技術(shù)要求或者使用不正確，即破壞了汽缸的嚴(yán)密性，都會造成汽缸內(nèi)壓縮終了的壓力和溫度降低，影響混合氣的形成和燃燒，進(jìn)而降低了氣體膨脹的壓力點，影響了柴油機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

2.3 冷卻系統(tǒng)

燃油燃燒釋放的能量是機(jī)車的動力來源，但并不是所有能量都能轉(zhuǎn)換為機(jī)車的動能，在能量的傳遞過程中，有相當(dāng)一部分會以熱量的形式傳給活塞、汽缸和進(jìn)排氣通道等零部件，造成空氣在進(jìn)氣過程中受熱膨脹，降低了汽缸內(nèi)參與燃燒空氣的密度，導(dǎo)致汽缸充氣量不足，使空氣與柴油比例失調(diào)。冷卻系統(tǒng)的作用就是將這部分熱量快速散發(fā)出去，從而降低進(jìn)氣溫度，提高燃燒空氣的密度。但如果柴油機(jī)冷卻水溫度過低，將使柴油機(jī)處于低溫運轉(zhuǎn)，使混合氣燃燒后的熱量損失增加，影響其動力性和經(jīng)濟(jì)性。

3 提高內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的措施

3.1 合理使用機(jī)車才能提高機(jī)車運用效率

機(jī)車的運用效率直接影響到鐵路運用中的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)車的運用效率和機(jī)車在各種負(fù)荷和各種速度下的機(jī)車效率有關(guān)。一般說來，機(jī)車在額定負(fù)荷下工作，其輪周油耗率較低，經(jīng)濟(jì)性就較好。但機(jī)車在實際運用中不可能始終處于額定負(fù)荷下工作，因此，需要機(jī)車在不同的工況下都要有一個合理的運用，提高機(jī)車運用效率，從而提高機(jī)車柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 降低機(jī)車輔助系統(tǒng)的功率消耗

據(jù)有關(guān)試驗分析，機(jī)車輔助系統(tǒng)消耗掉的功率約占柴油機(jī)功率的10%左右。減少機(jī)車輔助系統(tǒng)的能量消耗，也將會提高柴油機(jī)的應(yīng)用效率，提高柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性。目前，國外對于減少輔助系統(tǒng)功率消耗問題的研究已經(jīng)取得一定成果。提高通風(fēng)機(jī)的機(jī)械效率或采用可調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的冬夏轉(zhuǎn)換閥，都可以大幅度減少輔助功率的消耗。此外，增加機(jī)車散熱器組的散熱能量、降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也是減少輔助功率消耗的有效途徑。

3.3 采用高效率增壓器并加強(qiáng)中冷

燃燒空氣的密度過低，會使空氣與柴油比例失調(diào)，影響燃油燃燒效率。因此，采用高效率的增壓器并加強(qiáng)中冷，以此提高進(jìn)入汽缸的增壓空氣密度，提高過量空氣系數(shù)，改善汽缸內(nèi)燃燒狀況，使燃料得到充分燃燒，可以有效提高柴油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性。 除此之外，采用電子燃油噴射技術(shù)、提高燃油噴射壓力等也都可有效地改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

4 內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)油耗率水平展望

目前，我國還沒有對機(jī)車柴油機(jī)的燃油消耗率限制制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對有關(guān)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性問題的研究工作還不夠重視。希望通過相關(guān)行業(yè)專家的積極努力，盡快縮短我國與發(fā)達(dá)國家的機(jī)車柴油機(jī)燃油消耗率的差距，使國產(chǎn)柴油機(jī)向著世界最先進(jìn)的行列邁進(jìn)。