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内燃机车节能减排的关键技术研究吕松儒

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：吕松儒

[导读] 摘要：本文主要分析了内燃机车在运行过程中燃油消耗的原因以及具体数值，提出了未来发展过程里内燃机车降低油耗，实现节能减排的实际措施。

        上汽通用汽车有限公司武汉分公司湖北武汉 430000
        摘要：本文主要分析了内燃机车在运行过程中燃油消耗的原因以及具体数值，提出了未来发展过程里内燃机车降低油耗，实现节能减排的实际措施。希望能够通过本文的分析来帮助我国能源汽车节能减排技术得到进一步的提升与发展。
        关键词：内燃机车；节能减排；关键技术
        在近几年伴随着交通领域的快速发展，交通运输造成的能源消耗急速提升，已经成为我国当前社会发展过程中一项高耗能产业。而未来能源储备的严峻形势要求交通领域能够实现节能减排，从而保证国家贯彻可持续发展理念，实现节能减排目标。在此过程中，内燃机车的节能减排无疑是非常重要的一大环节，每年机务段内燃机车运行都需要消耗大量的燃油资源，因此对内燃机车节能减排技术进行分析就成为了当下研究的主要课题。
        1.内燃机车主要耗油因素及其分析
        1.1.机车热力状态与燃油消耗内燃机车的热力状态
        一般来说柴油机的热力性能指标与热力工作参数，在运转过程中需要达到柴油机的实际规定，从而展现出柴油机的特性。而机车的热力状态很大程度上影响了燃油消耗比率，对机车这类状态进行计算主要参照于三大参数，也就是燃油消耗率、排气温度以及黑烟程度[1]。
        燃油消耗率的测定主要是指柴油机在规定转速下进行规定功率运行，一般来说采用重量法进行测量。测量的方式是在规定时间内测量柴油机的消耗重量，从而计算出燃油消耗率，如果燃油消耗率超过规定的标准，则表示柴油机热力状态不符合我国相关要求，可能是出现了某些故障。
        排气温度测量在某一方面上，反映了在运行过程中柴油机的热强度，对于柴油机各缸带来的热负荷，以及在柴油机运行过程中零件的受热情况。一般来说排气温度主要通过高压油泵的供应量改变而随之改变，只需要调高高压燃油泵齿条位置，就能够调整柴油机的排气温度。因此在柴油机运行过程中，如果排气温度超过了实际标准，则表示柴油机的热负荷加大，燃油消耗率也随之提升。
        黑烟程度在测量过程中主要的方式是根据柴油机排气烟色和烟度来断定柴油机实际燃烧效率。一般来说柴油机排气的颜色主要有无色，灰色，黑色，白色，淡蓝色[2]。无色排烟表示柴油机内的燃料已经得到了完全燃烧，属于最佳的燃烧表现。灰色排烟表示柴油机内燃料燃烧不完全，但尚可继续运转。而黑色排烟表示柴油机燃烧过程中，焦油产生了不完全燃烧的产物，将会在柴油机内进行堆积。白色排烟表示柴油机正处于低温状态，将会对套缸产生严重的磨损，活塞环以及活塞都有发生故障的可能，应该进行检修。淡蓝色排烟则表示柴油机在运行过程中温度过低，同时负荷过低，燃油无法充分燃烧，导致浪费燃油污染大气，因此应该进行严格的控制。
        1.2.燃油自然损耗
        所谓的自然损耗是指燃油在收、发、管、用的过程中，由于蒸发以及传输环节所造成了零星的损失，但自然损耗不包括事故以及人力无法抗拒的自然灾害所造成的损失。在内燃机车运行过程中，燃油自然损耗主要分为运输损耗以及保管损耗两大类别。运输损耗是指燃油在运输过程中所产生的自然损耗，一般来说，在1000公里下燃油的运输损耗应为0.10%以下。而在1001~2000公里之间，燃油的自然损耗比例应该为0.14%。2000公里以上时燃油损耗会上升至0.17%。而所谓的保管损耗则是燃油从出库到进入机车时，整个过程中所产生的损耗，蒸发、传输、泵装、泵卸、清罐、倒装六大步骤都会对原油造成一定的损耗，同时春夏秋冬各个季节之间也会出现不同的损耗[3]。

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        2.实现内燃机车节能减排的主要措施
        2.1.严格核查热力状态
        实际工作过程中，对于内燃机车的热力状态有着严格的规定，通过对功率以及燃油消耗量的测量、温度的测量、压力的测量、转速的测量、黑烟的程度分析、排气温度的测量能够计算出柴油机实际应力状态。通过以上因素的分析，还能够找出供气系统配气结构、冷却系统调控系统之间存在的问题，从而分析出柴油机热力状态的故障原因。而分析出原因之后，对于柴油机热力状态能够制作出相应的改善措施，从而保证燃油消耗率处于最佳状态。除此之外在开展水阻实验或者柴油机实验时，黑烟程度、排气温度以及燃油消耗量都需要纳入整体标准范围内。
        2.2.合理运输保管燃油
        在运输燃油的过程中，首先需要保证机动管线设备技术处于完好状态，同时由于设备内壁粘覆、浸润、渗漏、油气分离、浮油排空或油气蒸发而造成的损耗属于不可避免。但需要注意的是，在发展过程中可以通过有效措施来将损耗降到最低，而运输方面可以在运输原油的过程中安排机车周转图，从而提升机车运行效率，降低运输过程里燃油的蒸发损耗。除此之外在机车内部还需要对燃油进行测定，一般来说主要使用流量计，尽量缩短流量计到胶管滴头间的距离，从而降低损耗，了解机车运行过程中燃油的损耗比例[4]。
        2.3.优化机车操纵方式
        所谓节能操纵，主要的含义是在给予了运行时间以及运行路程的条件下，尽量降低机车运行阻力，从而减少不必要的制动损失，减少汽车耗油。列车在运行过程中克服阻力，所做的功其大小影响了机车运行过程的油耗性质以及机车运行过程中的基本阻力。在不考虑制动过程中所消耗的能量，使机车牵引同一段列车行走同一段距离，一般来说，速度波动小的操作方式要比速度波动大的操作方式更加节约能源。而在上述条件限制下，如果汽车一直处于恒定速度来进行运行，那么消耗的油量以及基本阻力都可以达到最小的层次，因此运行汽车时需要优化投资方式，从而在不同路面达到相同速度的运行要求。除此之外操作汽车还需要考虑到各种限制速度的前提，力求在最短时间内将汽车速度提升到高效率运行范围中，同时在途中保持这一速度进行运行，从而帮助汽车实现最大程度下的惰力运行。这要求机车运行人员能够掌握坡道分析点，以及变化位置，从而尽量使用多力降低油耗，最大程度上利用列车已经具备的动能，通过传播方法来代替爬坡。除此之外还需要注意合理使用经济手段为机车在最长的时间内以恒定功率范围进行运行，除此之外还需要合理使用制动机，调整机车速度时，防止减速过低而造成动能浪费[5]。
        结束语：
        本文主要针对于内燃机车在运行过程中，热力状态、燃油自然损耗以及机车节能驾驶三大方面进行分析探讨，提出了内燃机车耗油的主要因素。除此之外，也提出了在未来发展过程中，想要落实节能环保可持续发展观念，内燃机车需要如何进行发展的有效策略。希望能够通过本文的分析，帮助我国内燃机车节能减排技术实现进一步的提升与发展。
        参考文献：
        [1]谭学汶.浅谈地方港口铁路运用内燃机车节能减排[J].内燃机与配件,2019(05):194-195.
        [2]金造权.卡特柴油机在攀钢内燃机车动力改造中的研究及应用[J].中国设备工程,2018(01):64-65.
        [3]李冬.电力机车的节能减排成效分析[J].科技创新与应用,2017(03):9-10.
        [4]周新军.中国还需大力发展高铁吗——兼论高铁的节能减排效应[J].中国经济报告,2015(07):66-69.
        [5]唐丽敏,王玲丽,秦思思,蔡昭堃.基于系统动力学的交通运输业节能减排技术路径模拟研究[J].大连海事大学学报(社会科学版),2015,14(01):27-34.
        作者简介：吕松儒，（1983.06-）男，河北故城人，本科，上汽通用汽车有限公司武汉分公司助理工程师，研究方向：内燃机制造