基于低摩擦的柴油机节能新方法研究

梁庆锋

摘 要：自2015年1月1日我国全面推行更加环保的柴油国四标准，关于柴油机节能减排技术及方法的研究成为了行业关注的焦点问题。当前，针对柴油机节能减排的手段主要有降低柴油机磨损、实施涡轮增压、利用更加环保清洁的能源、尾气余热再利用等。国内学者大多数研究领域及关注目光主要集中在新能源开发、涡轮增压、尾气余热再利用等技术上，在降低柴油机磨损方面研究成果凤毛麟角。为此，文章在综合梳理当前既有研究成果基础上根据行业研究最新动态，就基于低摩擦的柴油机节能新方法展开了深入分析，以丰富当前环保研究内容、推动该节能减排技术推广应用进程。

关键词：柴油国四标准；低摩擦；涂层技术；耐磨润滑油

前言

在我国汽车工业蓬勃发展的背景下，车用柴油机节能需求成为降低能耗、提高环保效果的重要保障手段。特别是我国交通工具保有量的进一步激增，柴油机节能需求越发强烈。因而，针对柴油机节能新技术的研究，无论是在理论方面还是在实际应用上均具有重要的研究价值及现实意义。文章将着重从柴油机节能意义、基于低摩擦的柴油机节能技术研究两方面展开重点论述，以此探讨柴油机节能技术的发展趋向。

1 柴油机节能意义

柴油机是通过柴油的燃烧来释放大量的动能，驱动发动机运转的设备，其具有扭矩大、经济性能良好的优点，因而被广泛应用在了工业、农业等多个领域。而柴油机节能技术的研究与应用意义则主要集中在以下两方面：

一是降低经济成本支出。柴油机主要应用在大型机械设备上以提供更加强劲的动力，然而，相较于汽油，柴油本身的提取工艺要求较高，因而使用成本随之提高。特别是随着关系国计民生工程的陆续开建，大量的工程机械所需要的柴油量更是不计其数。随着习近平总书记6月13日主持召开中央财经领导小组第六次会议上提出的推进能源革命，建设符合我国能源战略的节约型社会成为未来一段时期内我国政府工作的核心内容。而降低柴油机能源消耗，不仅是节约型能源社会建设的具体体现，同时还能够为相关使用者节省大量的经济成本支出，提高其经济收益，具有重要的应用价值。

二是提高我国环保水平。有鉴于柴油成分之中含有氢、硫、氧、碳、氮等元素，在柴油机内燃烧过程中将会释放出大量的一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害气体。众所周知，汽车尾气排放物将会严重破坏臭氧、危害生态环境安全。1987年，世界环境与发展委员会提出了“可持续发展（Sustainable Development）”概念，并在世界各国得到了广泛的响应。我国在党的十六届三中全会上正式提出了“坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展”的可持续发展观，相应的环保工作得到了不断的重视与强化[1]。开发更加环保的柴油机节能技术能够大幅降低污染物排放，对于环保工作开展起到了重要的推动作用。

2 基于低摩擦的柴油机节能技术研究

2.1 涂层技术

众所周知，摩擦磨损是汽车在驱动过程中发生能量损耗的重要诱因之一。一般情况下汽车燃油在燃烧过程中只有15%左右的动能用在了驱动发动机上，而其他85%的动能则是被发动机自身以及整个动力传动系统所浪费掉。由此可知，降低柴油机摩擦所带来的不必要损耗对于节能工作来讲具有重要的现实意义。涂层技术是在上个世纪末被汽车工业所采用，并取得了较为理想的节能效果。就目前而言，涂层技术主要有以下两种。

2.1.1 金属氮化物陶瓷涂层

金属氮化物有鉴于自身的物理特性，在柴油机各个构件表面涂抹金属氮化物则可以有效降低能量消耗，是节能技术的重要应用方式。截至目前金属氮化物主要有氮化锆（ZrN）、氮化铪（HfN）、氮化钽（TaN）、氮化铝（AIN）等[2]。其中，氮化锆粉末因自身呈现相对较高的物理特性和化学特性，因而在柴油机节能技术研究中主要利用真空等离子喷涂工艺将其涂抹在零件磨擦副表面，在一定程度上降低了运动副的摩擦系数。氮化铝粉末则能够承受住较高的温度，并且其热膨胀系数在所有氮化物之中处于最小水平，提高了机件抗高温、耐磨损性能。特别是在与碳化钛或氮化钛发生化学作用后，能够在零件表面产生复合碳氮化合物或复合氮化物，使得该涂层具有对Co、Ni、Fe等金属熔体的润滑能力，强化了其柴油利用率，使得其能耗得到了有效的控制。

2.1.2 DLC涂层

DLC涂层由于粉末具有较高的硬度，低摩擦因子，使得柴油机部件的磨损程度大幅降低。此外，由于摩擦系数的减小，发动机在运转过程中所产生的噪音以及过度磨损所致的密封性能下降问题得到了有效的解决，燃油效率得到了大幅提升。根据西方学术界所作的实验研究结果表明，1.8L排量的柴油机汽车在使用了DLC涂层之后，其整个工作转速区域所造成的摩擦损失下降区间在10%～15%之间，不仅燃油经济性得到了有效保障，同时CO2排放量同比下降1%～2%，各个部件之间的功耗降低了50%，输出功率提高效果更加明显[3]。

2.2 耐磨润滑油

润滑油（Lubricating oil）主要是应用在各种类型的汽车、机械设备上的液体或半固体油脂润滑剂，能够起到良好的润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。针对当前柴油机节能需求，文章认为，采用耐磨性更好的润滑油可以有效满足此方面的应用需求。

首先，柴油机在运转过程中，不可避免的会发生运动部件之间的摩擦情形，长此以往将会产生干摩擦，不仅影响部件的使用寿命，同时动力浪费将会大幅提升。并且在此中所产生的大量热量还会使得汽车出现拉缸、抱轴等故障。而采用高耐磨性能的润滑油之后，其润滑剂成分能够快速附着于发动机部件的表面，从而形成一层良好的油膜，润滑程度得到提升之后目，各个运动作部件之间的摩擦阻力由此而降低，使得柴油机动力内耗问题得到缓解。在功率输出不变的情况下，柴油机油耗也会因此而降低。

其次，燃烧室漏气是柴油机气缸压力下降及发动机输出功率降低的“罪魁祸首”。采用耐磨润滑油来封堵气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座间可能存在的漏点，提高整体的密封程度。而密封程度提高上去之后，则柴油机的缸压以及输出功率将会得到改善，同时还进一步阻止了柴油机内柴油燃烧之后所产生的废气向曲轴箱窜漏。不仅降低了由漏气损失所致的额外燃油消耗量，同时提升了柴油机运转的安全系数，值得大力推广使用。

3 结束语

综上所述，柴油机节能技术的开发，不仅是贯彻落实我国可持续发展观的需求，同时也是环保工作进一步开展的客观要求。因而，通过文章所研究的内容，大力推广涂层技术、耐磨润滑油的应用，不仅能够有效满足上述方面的工作需要，同时还能够起到良好的经济效益及社会效益，为交通安全同样提供助力。因此，涂层技术、耐磨润滑油成为了目前柴油机节能工作的重要应用手段，具有广泛的应用价值，应引起社会各界的关注并加以推广使用。

参考文献

[1]江媛，曾娇.特种装备项目的节能评估方法研究[J].交通节能与环保，2015，14（3）：54-60.

[2]胡迪，尚冉，刘丹，等.基于PZT的柴油机振动俘能器的设计[J].起重运输机械，2015，21（7）：11-14.

[3]高嵩，骆义，王利朋.内河船用柴油机节能减排比较[J].中国水运（下半月），2014，19（10）：138-139.