内燃机车柴油机经济性的影响因素及改善措施

魏永刚

(吉林铁道职业技术学院，吉林 吉林 132000)

1 国内外机车柴油机燃油消耗率比较

表1罗列了德国、美国、俄罗斯和中国部分机车柴油机的燃油消耗率。通过数据可以看到，性能较优越的德国MTU8V4000R20、美国GEVO V12、俄罗斯12ЧΗ26/26型柴油机的油耗率在190～191g/kWh之间，我国生产的R16V280ZJ型柴油机的经济性明显优于其它国产柴油机，其中R16V280ZJ型柴油机的实测油耗率为192.8g/kWh，已接近国外先进水平。如此优良的经济性得益于它们采用了先进的柴油机控制技术。

2 影响内燃机车柴油机经济性的因素

2.1 燃油供给

燃油是内燃机车的最终动力来源，也是对内燃机经济性影响最大的因素。

(1)供油质量是指喷油泵循环供油量均匀性和各缸供油均匀性，若柴油机喷油泵额定供油量每千次相差1mL，就会影响柴油机功率1～1.3kW，因此供油质量若遭到破坏，将直接影响着柴油机的经济性。

(2)燃油的雾化质量决定了燃油能否完全燃烧。因在燃油喷雾细碎并与空气混合良好的条件下，可增加燃料与周围空气的接触表面，使热交换加强，因而缩短柴油的自燃延迟期，提高柴油机的经济性。

(3)供油时间的好坏也是影响燃油燃烧质量的重要因素。若供油时间过早会增加压缩行程中活塞的运动阻力，若供油过晚，会使燃烧在做功行程中进行，由于此时汽缸空间不断加大，热量损失严重，造成柴油机功率不足、起动受阻、温度过高等危害，影响了柴油机的经济性和动力性。

2.2 燃料压缩质量

在燃烧室容积一定的情况下，汽缸内压缩终了的气体温度和压缩终了的气体压力成正比关系，若压缩压力越高，气体温度就越高。燃烧室容积是由缸套、活塞、活塞环决定，缸套、活塞、活塞环3者间隙不符合技术要求或者使用不正确，即破坏了汽缸的严密性，都会造成汽缸内压缩终了的压力和温度降低，影响混合气的形成和燃烧，进而降低了气体膨胀的压力点，影响了柴油机的动力性和经济性。

2.3 冷却系统

燃油燃烧释放的能量是机车的动力来源，但并不是所有能量都能转换为机车的动能，在能量的传递过程中，有相当一部分会以热量的形式传给活塞、汽缸和进排气通道等零部件，造成空气在进气过程中受热膨胀，降低了汽缸内参与燃烧空气的密度，导致汽缸充气量不足，使空气与柴油比例失调。冷却系统的作用就是将这部分热量快速散发出去，从而降低进气温度，提高燃烧空气的密度。但如果柴油机冷却水温度过低，将使柴油机处于低温运转，使混合气燃烧后的热量损失增加，影响其动力性和经济性。

3 提高内燃机车柴油机经济性的措施

3.1 合理使用机车才能提高机车运用效率

机车的运用效率直接影响到铁路运用中的经济效益。机车的运用效率和机车在各种负荷和各种速度下的机车效率有关。一般说来，机车在额定负荷下工作，其轮周油耗率较低，经济性就较好。但机车在实际运用中不可能始终处于额定负荷下工作，因此，需要机车在不同的工况下都要有一个合理的运用，提高机车运用效率，从而提高机车柴油机的经济性。

3.2 降低机车辅助系统的功率消耗

据有关试验分析，机车辅助系统消耗掉的功率约占柴油机功率的10%左右。减少机车辅助系统的能量消耗，也将会提高柴油机的应用效率，提高柴油机经济性。目前，国外对于减少辅助系统功率消耗问题的研究已经取得一定成果。提高通风机的机械效率或采用可调节通风机转速的冬夏转换阀，都可以大幅度减少辅助功率的消耗。此外，增加机车散热器组的散热能量、降低风扇转速也是减少辅助功率消耗的有效途径。

3.3 采用高效率增压器并加强中冷

燃烧空气的密度过低，会使空气与柴油比例失调，影响燃油燃烧效率。因此，采用高效率的增压器并加强中冷，以此提高进入汽缸的增压空气密度，提高过量空气系数，改善汽缸内燃烧状况，使燃料得到充分燃烧，可以有效提高柴油机的功率和经济性。 除此之外，采用电子燃油喷射技术、提高燃油喷射压力等也都可有效地改善柴油机的经济性。

4 内燃机车柴油机油耗率水平展望

目前，我国还没有对机车柴油机的燃油消耗率限制制定相关标准，对有关柴油机经济性问题的研究工作还不够重视。希望通过相关行业专家的积极努力，尽快缩短我国与发达国家的机车柴油机燃油消耗率的差距，使国产柴油机向着世界最先进的行列迈进。