孫茂元

前言

本文簡要論述了柴油機的特點及其燃油消耗的計量，對影響柴油機燃油消耗率的因素進行了較為詳盡的分析并提出了一些減少柴油機燃油消耗量的措施。柴油機是制造裝備工業(yè)的中的一個重要行業(yè)，全世界各種類型的卡車、客車、農(nóng)業(yè)機械、工業(yè)機械、發(fā)電設(shè)備等都是以柴油機作為配套動力，在動力機械中占有重要的位置。如露天礦山用的特雷克斯TR50礦用自卸車，其裝配的便是進口的Cummins QSX15柴油發(fā)動機。柴油機的燃油消耗是反映其經(jīng)濟性能的一個重要指標，研究對柴油機燃油消耗產(chǎn)生影響的因素，對提高柴油機的經(jīng)濟性能具有重要的意義。

1、柴油機的特點

柴油機是以柴油為燃料來進行做功的發(fā)動機，與汽油機相較，具有扭矩大、經(jīng)濟性能好的優(yōu)點。柴油機的工作過程與汽車機類似，也需要經(jīng)歷進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的工作循環(huán)，所不同的是其可燃混合氣的形成及點火方式。柴油機在進氣行程中吸入氣缸的是純空氣，壓縮的也是空氣，在壓縮行程接近終了時，才將柴油經(jīng)噴油泵升壓，通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。柴油機的點火方式為壓燃而非點燃，這是與汽油機的重要區(qū)別之一。柴油機壓縮比高，所以壓縮終了時氣缸內(nèi)空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度大大超過柴油的自燃溫度，柴油在噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒，推動活塞做功。柴油機噴入燃料后，燃燒需要一定的時間，所以適合較低轉(zhuǎn)速下讓燃油充分燃燒以帶來大扭矩，而為了對抗氣缸內(nèi)高壓和大扭矩，柴油機的汽缸和活塞的連桿等零件要求具有較高的結(jié)構(gòu)強度和剛度，所以較汽油機更笨重，體積更大;相較于汽油機，柴油機的噴油泵與噴嘴制造精度要求更高，所以成本了比較高。此外，柴油機由于柴油的不易蒸發(fā)，在冬季冷車啟動時比較困難，工作噪音也比較大。

2、柴油機的燃油消耗計量

柴油機的燃油消耗的計量方式主要有燃油消耗率、百公里耗油量、小時耗油量。燃油消耗率反映的是柴油機在單位時間內(nèi)每千瓦功率所消耗的燃油量，是在實驗室環(huán)境中測量計算的相對指標，燃油消耗率也是反映柴油機經(jīng)濟性能的重要指標之一。在同等運行條件下，柴油機的燃油消耗率越低，表示其經(jīng)濟性能就越好，燃油消耗量就越低。柴油機在實際的使用過程中，燃油消耗率是無法測量的，實際使用時通常是以100km油耗或小時油耗來作為衡量柴油機是否省油的標準。100km耗油量是柴油機在實際使用過程中衡量是否省油的通用方法，100km耗油量只能通過實際使用獲得，屬于經(jīng)驗方法，而實際耗油量與柴油機的使用條件、載重噸位、駕駛習(xí)慣等均有關(guān)系。在同等的使用條件下，100km油耗越低，說明該柴油機越省油。對于一些農(nóng)用機械、工程機械、發(fā)電機組等用途的，且沒有行駛里程的柴油動力設(shè)備，還可以用柴油機在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（kg）來表示柴油機的耗油量，叫做小時耗油量，單位為kg/h。

3、影響柴油機燃油消耗率的因素分析

3.1燃油溫度對柴油機燃油消耗率的影響。溫度與柴油機燃油消耗率關(guān)系密切，這些溫度包括燃油溫度、柴油機進氣溫度以及環(huán)境溫度。柴油的物理化學(xué)特性顯示，油體溫度越低，其密度就越大，體積變小，黏度提高。反之，油體溫度越高，則其密度會不斷變小，黏度不斷下降，體積則會不斷增大。柴油機的燃油噴射量由柱塞容積決定，當柴油密度增大時，噴射入汽缸內(nèi)的柴油質(zhì)量也就增加，隨之柴油機的燃油消耗率也就上升;反之，當柴油密度變小時，柴油機的燃油消耗率則會下降。有實驗數(shù)據(jù)表明，當柴油溫度提升12℃后，柴油機的燃油消耗率將會下降6.1g/KW·H，說明燃油溫度對柴油機燃油消耗具有重要影響。而在柴油機的實際應(yīng)用中，其燃油供給裝置不具備溫度控制功能，燃油溫度會隨著環(huán)境溫度的變化而變化，在環(huán)境溫度較低時，可導(dǎo)致其燃油消耗率上升。

3.2燃油質(zhì)量對柴油機燃油消耗率的影響。毫無疑問，燃油質(zhì)量對于柴油機制的燃油消耗有著重要影響，燃油質(zhì)量低會導(dǎo)致柴油機燃油消耗率的上升。其中柴油黏度對柴油機供油量、霧化質(zhì)量和精密偶件潤滑影響較大。對于柴油機來說，燃油黏度達小，將會使柴油機供油系統(tǒng)有效供油量減少，對于柴油機的作功產(chǎn)生影響;反之，如果燃油黏度過大，則會使柴油機供油量增加，燃油消耗隨之上升，且燃燒不完全產(chǎn)生排氣管冒黑煙現(xiàn)象。柴油黏度過大或過小，都會在與空氣混合時產(chǎn)生不利影響，因此上，柴油機所用燃油應(yīng)保持適宜的黏度，以確保與空氣能夠形成均勻的可燃混合氣。柴油機供油系統(tǒng)的柱塞、出油閥、噴油嘴體等精密偶件主要靠柴油潤滑，如果柴油黏度過小，便會大大降低對以上精密偶件的潤滑效果，導(dǎo)致運動阻力增大，偶件磨損加劇，降低柴油機制運動性能，最終也會燃油消耗率的上升。

3.3柴油機維護保養(yǎng)對燃油消耗率的影響。經(jīng)常進行維護保養(yǎng)，保持良好運行狀態(tài)，是柴油機節(jié)油的最好措施。燃油噴霧與噴射定時不正常、汽缸漏氣、渦輪增壓器通流部件積污、進氣與排氣系統(tǒng)堵塞以及冷卻水溫度不正常等，均會使燃油消耗增加。因此要按規(guī)定做好柴油機的維護保養(yǎng)工作，以降低柴油機燃油消耗。柴油機在使用過程中，其各零部件會產(chǎn)生磨損、變形和腐蝕，從而使零部件原尺寸精度、幾何形狀和各項技術(shù)性能有所改變，由此導(dǎo)致柴油機技術(shù)性能逐漸下降，燃油消耗率也不斷上升。新出廠或大修后的柴油機在最初的磨合試運轉(zhuǎn)階段，由于其各配合表面接觸不良，造成的摩擦功率損失較大，所以燃油消耗率也比較高。柴油機通過磨合期使用以后，可達到最佳工作狀態(tài)，燃油消耗率便穩(wěn)定在一個較低范圍內(nèi)。

3.4駕駛員操作水平對柴油機燃油消耗的影響。駕駛員的操作水平對柴油機的燃油消耗具有重要的影響，正確的駕駛操作可以大大降低柴油機的燃油消耗。具體來說，駕駛員的操作影響主要有以下幾個方面：一是能否掌握柴油機的最佳或是正常工作溫度。在駕駛中若能及時掌握發(fā)動機工作溫度情況，保持發(fā)動機的正常工作溫度，可以明顯起到節(jié)省燃油的作用;二是能否合理使用檔位，包括及時換檔和選擇最佳檔位。三是掌握柴油機的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速，多在經(jīng)濟轉(zhuǎn)速下運行具有明顯的節(jié)省燃油的效果。此外，低檔起步緩加速、正確使用滑行及空調(diào)等駕駛行為對柴油機的燃油消耗都具有一定的影響。

4、減小柴油機燃油消耗量的措施

根據(jù)上述影響柴油機燃油消耗率的因素分析結(jié)果，可以通過實施具有針對性的措施來減少柴油機燃油消耗量。首先是要保證柴油機的燃油品質(zhì)。目前，我國正處于國三柴油與國四柴油標準的升級過程中。按照標準，國三油的硫的含量在350ppm，國四硫含量50ppm。柴油含硫量越低，柴油質(zhì)量越高。我國柴油的品質(zhì)在不同地區(qū)表現(xiàn)不同，但差異并不明顯，通常通過正常渠道來獲得柴油，品質(zhì)基本是可以保證的。因此，在柴油機燃油的獲取與使用過程中，要加強對燃油獲取途徑的管理，不可因貪圖小利而為柴油機添加來路不明的燃油，盡量選擇中石化、中石油等企業(yè)的柴油。其次，使用中，為了更好的獲得燃油經(jīng)濟性，可采用相應(yīng)措施使燃油溫度下降，比如在燃油濾清器底座和發(fā)動機機體之間加裝隔熱襯墊。對于固定用途的柴油機，可以用風(fēng)扇或?qū)ｉT的冷卻水對濾清器和管路實施降溫。第三，加強柴油機的保養(yǎng)與維護。保養(yǎng)與維護工作對柴油機燃油消耗的影響前文已述，加強柴油機的保養(yǎng)與維護工作，勢必會非常有利于減少柴油機的燃油消耗量。因此，在柴油機的日常保養(yǎng)與維護工作中，要制訂嚴格的保養(yǎng)與維護計劃，要加強人員管理，落實保養(yǎng)與維護工作責(zé)任制度，提高柴油機的保養(yǎng)與維護力度，才能確保柴油機在最佳工作狀況下運行，才能使燃油消耗保持在一個合理的水平上。

5、結(jié)束語

柴油機的應(yīng)用具有廣闊的前景，經(jīng)濟性能的突出是其重要的優(yōu)勢。燃油消耗率作為反映柴油機經(jīng)濟性的一個重要指標，對其進行更為深入的研究，找出對其產(chǎn)生影響的諸多因素，對進一步提升柴油機的經(jīng)濟性能具有重要的促進作用。