内燃机车技术及节能措施之研究

张文军

摘要：随着我国科学技术的不断发展，内燃机车将受到燃料电池机车类新能源轨道牵引动力挑战，但是内燃机车还是具有较多的优点，可以在铁路运输中发挥一定的价值。基于此，本文将详细探究内燃机车技术以及节能措施。

关键词：内燃机车;技术;节能;措施

中图分类号：U262                                        文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2021）02-0175-02

0  引言

铁路运营具有成本低、速度快、能耗低、占地面积相对较少以及通用性较强的特征，作为国内常用交通运输模式之一。虽然，目前我国在积极推广运用燃料电池机车类新能源轨道牵引机车，但是有关人员也需要意识到内燃机车的关键性，需要对内燃机车技术进行探究，提出有关的节能措施，促使内燃机车可以长足运行和发展下去，为我国铁路行业打下基础。

1  内燃机车技术的运用

新形势下，我国铁路飞速发展，为了保障内燃机车工作质量、效率以及节能性，需要依照气候环境、地理环境等各种需求，为内燃机车可持续发展做铺垫。

1.1 对机车功率进行等级划分

货运类别的内燃机车可以运用2210kW、2940kW以及3680～4660kW三个等级柴油机功率;调车的内燃机车可以运用2210kW、1470kW以及1100kW柴油机等级;客运内燃机车可以运用2940kW、3680～4660kW柴油机功率等级。针对运行速度没有较高要求地域，可以运用货运机车对旅客列车进行牵引。

1.2 轴式、轴数多样化

传统中，我国的内燃机车大多数都运用三轴转向架的CO—CO轴式，目前正在向两轴转向架系列机车转变，例如，B0—B0、B0—B0—B0、B0—B0—B0—B0等轴式。从而，通过对机车曲线优化，进一步优化机车性能，降低踏面的磨耗，更适合山区铁路的蜿蜒曲折性。现阶段，铁路运输状况之下，货运类内燃机车中的黏着质量和轮周功率比值需要控制在85～120kg/kW;客运类内燃机车需要依照机车运行速度对合适比值进行控制;针对快速客运机车需要对质量控制，保障质量较轻。

1.3 运用不同类别轴重

现阶段，所生产出的内燃机车的轴重最大值在23t，需要依照运输用途对轴重进行控制。例如，干线类重载的运输货运内燃机车需要运用25t的轴重，而一般类别干线货运的机车轴重需要控制在23t，客运的内燃机车与支线使用内燃机车的轴重需要降低到21t。

1.4 多样化的转向架结构形式

为了可以适应运输条件的不同，需要对转向架结构具有的形式进行适当的变化，促使形式具有较强的多样化。例如，针对于大轴重的货运机车，可以适当地提升轮径，加之，还可以运用全悬挂牵引的电动机。对于客运机车，能够运用一系、二系悬挂模式，并选用全悬挂牵引电动机。

1.5 内燃机车在高原领域的应用

西部大开发与青藏铁路施工与通车，为铁路机车工业带来挑战与机遇。高原区域内燃机车的生产和制作较为特殊。例如，西藏区域的铁路处于高原位置，气压相对较低，特别是对唐古拉山地段来讲，海拔近5km，柴油机在这样低气压的条件之下，工作输出的功率相对较低。柴油机若是想要在5km海拔条件之下开展工作，功率更会显著降低。为了能够保证柴油机可以依照预定功率安全、可靠的运行，需要对功率进行自动的调整改善。所以可以在柴油机设备上安装大气压力的传感电控装置，促使传感器可以对大气压力熟悉，自动地对柴油机功率进行调整，保障柴油机可以正常运转。

2  内燃机车节能措施

目前，大半部分是运用柴油机当做是动力装置。对此，需要探究柴油机节能措施。灵活运用各种技术，对废气排放进行有效控制。

2.1 高增压技术

我国的市场中有一部分的增压产品，并且这部分的增压产品已经做到了高压比的阶段，同时还在不断地进行优化和发展。运用此技术，是为了促进柴油机压力的增强，同时在其他条件没有发生大变化的情况下，基本上实现了很大程度上的节约能源的目标。与此同时，高增压技术蕴含的方面还有很多，除了增加柴油机的高压比，还可以通过其他方面进行技术的调整和柴油机的优化设计。

2.2 电控高压共轨喷油技术

此类技术的主要特别之处就是它是运用电力控制的一个技术，同时它也通过了一定的施压过程，它加压的是其燃料，此燃料是存在于高压管中的，同时还有共轨管道的存在，此时就可以在此管道中蓄积燃料，然后借助一定的技术将此燃料进行燃烧。这种技术的优越性就在于其双轨设计，燃料的供应和燃料的燃烧以及喷射可以同时进行，具有一定程度的相对独立性。对于燃料的燃烧过程进行了极大程度地优化，并且在之后的喷射过程中实现了精准化目标。这一整个过程相比于传统的燃烧过程来说具有非常大的优越性，过程中产生的有害物质也开始明显地减少。

2.3 燃气燃烧技术

燃烧温度和气体之间存在着一定的不平衡的关系，气体一直处于不稳定的状态，此时的温度无论如何变化，气体依旧不稳定，在一定程度上会出现爆炸的可能性。在温度不够的情况下，就会出现一些有害气体，这些气体随之被释放到空气中，使得空气污染加重。对于这类情况，可以选取一些燃料，并且这些燃料的质量比较相似，密度也比较相似，将其进行燃烧，并借助一定的方式，如均质物品预燃烧等。

2.4 处理和控制硫氧化合物

燃烧柴油时，其中拥有的物质硫会发生一些变化，形成两部分的有害物质和有毒物质，一部分是二氧化硫，另一部分是三氧化硫。其中，因为硫燃烧的缘故，其含量越多，产生的相关氧化物就会随之增多，并且相关的排放量也在不断地增多。所以说，想要防止和减少相关有害物质的产生和排放，就要从根本上解决该问题，也就是选择和使用一些在硫方面含量比较少的燃料，而这种特殊要求的燃料，目前有一些清洁能源比较适合，比如天然气等。与此同时，如果不能从根本上解决，也可以从产生的相关氧化物方面进行解决，对其进行脱硫处理，具体使用一些干法的处理方式，也可以使用一些湿法的处理方式。除此之外，還需要根据具体的柴油机情况，具体分析其正确的处理方式，比如可以利用海水洗涤的方式，将排放出来的有害气体，如二氧化硫等，进行有效吸收和净化。

2.5 处理和控制颗粒物PM

柴油机在运行期间会产生一定含量的废气，而在这些废气中含有大量的颗粒物PM，这些颗粒物PM的有害性和有毒性是非常大的，如果人们接触到了这些废气，对其自身的影响是非常大的。而如何有效控制和处理这种有害物，一般可以分为两部分，一部分是通过机内控制方式来解决，这种方式主要是借助高压喷射，由此可以促进其中存在的油气混合部分的品质的增强。另一部分是通过机外净化的方式来处理，借助这种方式的时候，其中蕴含的内容就比较繁多，但是技术也都很先进，其中包括微粒捕捉器等，此机器的安装位置最好是在其排气口附近，同时再借助多种操作，如利用燃烧器对其进行净化处理。

2.6 使用高质量的燃油

柴油有其自身的燃烧性能，而主要的影响因素是十六烷值。如果不能有效控制这种因素，柴油的燃烧过程就会具有一定程度的不稳定性。所以，从燃油方面入手，选择和采用一些高质量和高品质的燃油，可以在一定程度上改变这种现状，并且还能够进一步加强对其中的十六烷值因素的管理和控制。十六烷值的增多可以通过多种方式，比如可以将柴油和亚硝酸盐进行混合，以此达到增多的效果，还可以将柴油和硝酸盐进行混合，也能达到增多的效果，而增多的同时又会产生其他影响，比如燃油的燃烧时间会相对提前。与此同时，使用低劣质量的燃油，其燃烧性能就会极不稳定，产生的影响是极其不利的，甚至会严重污染其环境。因此，想要真正达到节能减排的目的，就需要从多角度分析和考虑相关问题，比如，燃烧环境方面是否符合标准，燃烧性能是否稳定等，总之要一切以十六烷值为中心，才能进行相关策略的使用。

2.7 改善进气成分

经过认真、仔细地观察和分析后，不难发现，进气现象会在燃烧的时候发生，而此时进气的气体有很多，如氧气和氮气等。一方面，氧气是比较重要的一个因素，因为燃烧的一个必要条件就是氧气，而且氧气的多少和燃烧的速度之间也有很大的关系，并且呈正比，当氧气含量增高，燃烧的速度也会加快。另一方面，氮气也有其自身的独特作用，它可以影响到氮氧气体的含量问题。与此同时，如果要对进气的成分进行管理和改善，可以借助富进氧的方式，这种方式可以在进气的气体中加入适量的氧气。还可以使用加湿技术，这种技术是以汽化作为操作形式的，将气和水进行充分的融合，产生的就是大量的水蒸气。这些水蒸气在进入工作缸内的同时，可以促使其自身吸收大量的热量，以此来促进缸内的温度的增加。除此之外，在进气的时候还需要借助一种特别的技术，即EGR技术。这种技术的作用是将排放的气体进行大面积地收集，并且能够保证收集的速度和质量，然后便可以将这些气体带到能够释放的地方进行科学、合理地释放。

2.8 优化燃油机

在对柴油机进行研究之后发现，对其结构进行改善可以有效地控制采油机燃烧状况。可以在其运行的过程中，适量的加入添加剂，以便于助燃，降低消耗。为了可以促使机车柴油机能够向着长寿命、低油耗以及高压化方向发展，需要保障柴油机内燃油喷射装置具有较强的喷射压力，喷油持续期相对较短，可以精准的依照实际状况对喷油量进行调节，从而保障其具有较高的可靠性。

3  结束语

综上，虽然以燃料电池作为代表性新能源的机车动力在不断地深入发展，但是与目前铁路运输状况综合考虑之下，内燃机车具有较优的技术前景。有关技术工作人员需要重视对节能措施进行探究，升级内燃机车，促使内燃机车可以长足发展。

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