内燃机车节能减排技术分析

内燃机车节能减排技术分析

将可持续发展作为目标一直是我国的发展计划，因此国家能源问题一直是我们格外关注的一个话题。人们的生活离不开能源的支持，从工业革命开始人们不断的学习利用各种能源，从最基础的燃烧木材、化石燃料，到现在的火力发电、太阳能技术等方面，不过在当今时代我们对化石燃料的依赖依旧是巨大的，全国的大部分能源还是来自于煤矿、石油等短时间不可再生化石型能源，其中最为典型的就是第二次工业革命之后发明的蒸汽机，人类工业发展到今时今日内燃机的作用不言而喻，文章针对与内燃机车的能源消耗问题展开讨论，其目的是寻找一系列节能减排的方法，去提高环境质量佳少能源消耗。

标签：节能内燃机；降低油耗；装置改进；减排技术

引言

作为能源消耗大国中国的轻重工业发展对能源的消耗每一天都是一笔巨大的数字，作为运输行业的领头羊内燃机车的燃料使用量更是惊人的，对比西方发达国家我国的内燃机车所占的比例依旧是巨大的，因此能源危机接踵而至，从能源消耗方面出发必须考虑内燃机车能源的节约。在我国内燃机车总共分为两种，燃油内燃机车以及燃气内燃机车，作为企业专用内燃机车的燃料一般是以柴油为主的，对此类能源的节约问题就可以从很多方面进行着手，本文介绍了相关内燃机燃油型机车节约能源的一系列信息，其意见仅供读者参考。

1 内燃机车主要耗油因素及其分析

内燃机机车在这里只介绍柴油发动机。从传统的内燃机工作原理上我们不难发覺，柴油提供的内燃机动力远比汽油、煤油等来的经济实用。从燃料本质来分析内燃机中柴油的使用是最适合提供大量动力的，但是由于柴油自身碳结构分子大燃烧效果有时并不像汽油那样充分，并且在内燃机内柴油的点燃方式也不像汽油那样是以点火爆炸式来进行的，因此压缩柴油蒸汽与空气混合物推动内燃机活塞运动的过程中就会存在柴油浪费的现象，其最显著的地方就是排气中的大量黑烟，有经验的人通过三个方面就可以判断柴油机的性能优劣，第一就是从排出尾气的温度，排除的尾气的温度越高证明内燃机转化能量的效率越低，因此相对而言这样的柴油内燃机就属于浪费了热能与化学能，造成了尾气损耗能量；第二是根据尾气排出的黑烟浓度，黑烟的实质是碳粉末小颗粒随着尾气气流排放到空气中买这类小粉末的主要成分是碳元素构成的可燃物，本身在内燃机气缸内是需要混合爆炸产生动力的，但是直接排除了就降低了柴油的利用率，并且对于空气的污染也更加严重；第三就是从尾气的柴油味道来判别，柴油味道重就说明柴油蒸汽随着尾气排放出来，三种情况相比一旦内燃机机车出现最后一种情况的内燃机柴油利用率最低。

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。

1.1 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依据三个主要参数，即燃油消耗率、排气温度及黑烟程度。

从一定角度来看衡量柴油机优劣采取的方法是定量法，一般内燃机的功率是由内燃机带动转速来判定的，因此一般的实验测试方法有几种，第一种是相同的柴油燃料使用量测试相应的内燃机机车做功载重量的大小，载重越大的做功越多的柴油机自然具备最高的内燃机燃料利用性能，柴油的利用率自然最高；第二种是恒定做功测试柴油使用量，比较柴油使用量来确定哪一台内燃机的燃料利用率最好。这类定量法测试是有相应的难度的，一般而言我们在实验室中进行少量等量的模拟实验相对简单，但是实际情况操作这类比较方法并不理想，除了诸多控制因素外合格方法实在是有些浪费能源，因此常见的柴油内燃机功效判别方法虽然不如定量法那样具体的用数据比较直观表述柴油内燃机燃料利用率的优劣，但是凭借柴油内燃机使用情况以及经验可以粗略的判断出好坏，因此本文列举了一系列操作性简单的方法。

（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，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，并进行处理后重新测定。

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、淡黑色排烟五种情况。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。

1.2 燃油自然损耗

自燃损耗是指燃油在收、发、管、用的过程中，由于自然蒸发及传输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。

1.3 机车操纵对耗油量的影响

内燃机操纵的过程就是使用内燃机燃料的过程，除却内燃机设备本身的问题之外影响燃油使用消耗情况的因素还有内燃机车的操作问题。不同的行驶速度以及牵引重量和路程长短都会影响到燃油的使用消耗，但是本文着重介绍的方向是人为操作带来的燃油消耗量影响，众所周知的是在内燃机车在轨道上运行时牵引力是随着路程地势的改变而改变的，而确定牵引力大小的除了相关地势外还有人为的操作，在操作内燃机爬坡时一个非常显著的问题就是操作人员加大内燃机的功率使机车上坡之后还存在较大的牵引力，这种牵引力的增加是人为的控制大小的，由于机车在平滑水平轨道上的滑行只需要部分牵引力配合惯性就可以到到正常行驶目的，于是这时候上坡后的动能过大就会导致牵引力过大，机车的行驶速度也会提升，此时操作人员一般都会选择制动系统少量工作降低车速，为到站停靠做准备，这一部分动能就此浪费并且增加了机车制动系统的负荷增加了摩擦生热，因此在这一过程中浪费了很多能源，对此需要相关的操作动力人员熟悉行驶路线状况，处于下坡的时候由于重力加速度产生的动力不消耗燃料一定要加以利用，爬坡时的牵引力要选择得当，不要在制动系统上浪费大量的燃料能源。

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，