内燃机车节能减排技术

内燃机车节能减排技术

近几年来交通运输中的能源消耗攀升很快，已经成为高耗能的一个主要推动因素。严峻的能源形势要求高度重视交通节能降耗，以保障国家能源安全，实现节能目标。就机务段而言，在能源的消耗方面，内燃机车耗油无疑是十分重要的一个环节。每年机务段内燃机车运行都要消耗大量的燃油，因此对其节能减排技术的分析就显得相当重要。

一、内燃机车主要耗油因素及其分析

影响内燃机车燃油消耗的因素有很多，以下将从机车运用相关角度，对机车热力状态、燃油自然损耗和机车节能驾驶三个方面探讨分析。

（一）机车热力状态与燃油消耗内燃机车的热力状态

一般指柴油机的热力性能指标和热力工作参数在变化工况下运转达到柴油机规定的主要特性的程度。机车的热力状态很大程度上决定着燃油的消耗，确认机车的热力状态主依据三个主要参数，即燃油消耗率、排气温度及黑烟程度。

（1）燃油消耗率的测定是在规定的转速下和规定的功率下进行测量的，一般采用重量法。重量法是常规试验中，测定消耗选定重量的柴油及所用的时间

ge=G3600/Net

式中ge--燃油的油耗率，g/（Kw.h）

G--燃油实际消耗量，kg

Ne--柴油机有功功率，kW

t--从开始测量到测量完毕所用的时间，s

用上述方法测出的结果超过规定的耗油标准，即表明柴油机的热力状态不符合要求，必须找出故障并处理后，从新测量直至合格。

（2）排气温度反应柴油机热强度，对各缸的热负荷以及主要零部件的受热情况是一个很好的监督参数。

柴油机的排气温度是通过改变高压油泵的供油量，即改变每一工作循环燃油喷射量来调整。只要调整高压燃油泵齿条位置就能到达目的，增加供油量使排气温度升高，减少供油量使排气温度降低。因此，不论排气总管温度还是支管温度超过规定值，不仅加大柴油机热负荷，也说明燃油消耗率变大，必须找出某缸的故障或是增压器故障的原因，并进行处理后从新测定。

黑烟程度。测定柴油机的排气烟色和烟度是判断柴油机燃烧优劣的综合指标。柴油机排气的烟色有：无色排烟、灰色排烟、黑色排烟、白色排烟、淡然色排烟五种情况。无色排烟，说明柴油机的燃料完全燃烧，是一种柴油机燃料最佳的燃烧表现。灰色排烟，说明燃烧不完全，如果烟色不恶化，尚可继续运转。黑色排烟，说明是喷入柴油机燃烧室中的燃油不完全燃烧的产物，大部分为碳元素，应找出故障后进行处理，改善排烟状态。白色排烟，说明柴油机低温启动，套缸严重磨损，活塞环及活塞发生故障，应当立即进行检修。淡蓝色排烟，多发生在柴油机过于低温、底负荷工作的工况下，燃油不能充分燃烧而以更细的微粒进入燃烧室排放大气中，严重浪费燃油，污染大气，应当严格控制。

（二）燃油自然损耗

自燃损耗是指燃油在收、发、管、用的过程中，由于自然蒸发及格输传环节的零星泄露和容器的黏附等所造成的损失。但不包括责任事故和人力无法抗拒的自然灾害造成的损失。燃油自然损耗在铁路企业中，主要分为运输损耗和保管损耗两大类。

（1）运输损耗，指燃油在运输过程中所产生的损耗。燃油运输损耗率，按运输里程1000公里以下为0.10%，1001～2000公里为0.14%，2000公里以上为0.17%。

（2）保管损耗，指燃油从入库到出库整个保管过程中所产生的损耗。保管损耗分为蒸发、输传、泵装、泵卸、清罐、倒装等六种。蒸发损耗率按燃油使用地区，春夏秋冬季节分别给定损失率。燃油输传损耗率一般为0.08%。泵装损耗率一般为0.12%。泵卸损耗率一般为0.18%。

除此之外，在上油作业时零星洒漏造成的损失也应当引起足够的重视。机车上油后，流量计至胶管管头间少者有几米，多者十几米存有大量的残余燃油。

（三）机车操纵对耗油量的影响

机车操纵的主要环节是根据运行图的要求进行牵引、惰性、制动的过程，确保按规定的速度正点运行。确定一种节能操纵方式，在于寻求恰当的加速及合理的减速过程。在运行时间允许的前提下，尽量减少机车牵引力提供给机车的动能，最佳地利用列车已取得的动能，并能有效地避免或减少货物列车的不必要制动损失。最基本直接的体现，就是在列车爬坡时，充分利用列车的动能，做到闯爬结合，这样就能很好的节省机车耗油。

机车牵引相同定数的列车运行在固定的区段上，其油耗可以根据公式计算得出。虽然同样的运行条件下牵引同一定数的列车，但是所耗的燃油量却相差较大。

影响燃油消耗量的很重要的原因是由于司机之间的操纵方法不尽相同造成的。综合分析列车运行所受到的各种阻力及功能之间的关系，根据列车牵引计算规程，在通常的气候条件下，某列车在某运行区段运行全过程该区段机车所做的总轮周功包括：在该区段运行列车克服基本阻力（变力）所做的功、在该区段因不必要制动所消耗的列车动能、在该区段必要制动所消耗的列车动能、在该区段附加阻力对列车所做的功、该区段始发站与终点站该列车的重力势能差等。在掌握了机车耗油的各个环节之后，司机就可以合理的操纵机车，减少油耗，最终达到节能减排的效果。

二、降低内燃机车油耗，节能减排的主要措施

（一）严格检查核定机车热力状态，科学管理，合理控制

在具体工作中，通过对有功率的测定、燃油消耗量的测定、温度的测定（大气温度、进排气温度、油水温度等）、压力的测定（压缩压力、爆发压力、油水压力等）、转速的测定（柴油机转速、增压器转速、冷去风扇转速）等，集中分析黑烟程度、排气温度以及燃油消耗率，作为柴油机热力状态的依据。找出供气系统、配气机构、冷却系统、调控系统等影响柴油机热力状态的原因，制定改善燃烧过程的措施，使燃油消耗率在最佳状态。在水阻试验或是柴油机试验站标功率时，黑烟程度、排气温度以及燃油消耗量必须限制在规定的技术标准范围内。

（二）合理有序运输保管，降低燃油自然损耗

在机动管线设备技术状态完好的条件下，因设备内壁粘附和浸润、管线连接器接头的渗漏、泵站油气分离、水排空管线的浮油排空或气排空管线时的油气蒸发造成的油料数量上减少现象是不可避免的。但可以采取有效措施，将损耗降到最低。运输方面，合理有效的安排机车周转图，提高机车运行效率。保管方面，机车内部油量的测定，通常都有流量计来测定油量，尽量缩短流量计至胶管管头的距离，减少又在胶管中的残余损耗。

（三）优化机车操纵方式，减少机车耗油

节能操纵的含义是：在给定运行时间和路程的条件下，尽量减少机车克服基本阻力所做的功和减少不必要的制动损失。列车克服基本阻力所做的功其大小由内燃机车油耗特性和机车车辆运行的基本阻力特性所决定。在不考虑制动工况时，机车牵引同一列车在规定时间内走行同一距离，一般而言，列车速度波动小的操纵方式比波动程度大的操纵方式优越。当列车以恒速运行时，在上述条件下，燃油耗量和平均运行基本阻力都达到最小。因此，优化机车操纵，要求运用过程中合理利用线路纵断面的特点，在不超过各种限制速度的前提下，力求列车在最短时间内将列车速度提到机车高效率的速度范围内，并在途中保持运行，为列车最大程度的利用惰力运行创造条件。熟知线路纵断面上的坡道分布特点，熟悉变坡点，充分利用惰力运行降低油耗。最大程度利用列车已具备的动能，用闯坡方法代替等速爬坡，在长大困难坡道上尽力增加闯坡距离，缩小爬坡距离。合理的使用经济手把位，使机车已最长的时间在机车恒功率范围内牵引列车运行。此外，还要合理的使用制动机，调整列车速度时要防止减速过低造成列车动能的浪费，减少不必要的制动损失。