基于低摩擦的柴油機節能新方法研究

梁慶鋒

摘 要：自2015年1月1日我國全面推行更加環保的柴油國四標準，關于柴油機節能減排技術及方法的研究成為了行業關注的焦點問題。當前，針對柴油機節能減排的手段主要有降低柴油機磨損、實施渦輪增壓、利用更加環保清潔的能源、尾氣余熱再利用等。國內學者大多數研究領域及關注目光主要集中在新能源開發、渦輪增壓、尾氣余熱再利用等技術上，在降低柴油機磨損方面研究成果鳳毛麟角。為此，文章在綜合梳理當前既有研究成果基礎上根據行業研究最新動態，就基于低摩擦的柴油機節能新方法展開了深入分析，以豐富當前環保研究內容、推動該節能減排技術推廣應用進程。

關鍵詞：柴油國四標準；低摩擦；涂層技術；耐磨潤滑油

前言

在我國汽車工業蓬勃發展的背景下，車用柴油機節能需求成為降低能耗、提高環保效果的重要保障手段。特別是我國交通工具保有量的進一步激增，柴油機節能需求越發強烈。因而，針對柴油機節能新技術的研究，無論是在理論方面還是在實際應用上均具有重要的研究價值及現實意義。文章將著重從柴油機節能意義、基于低摩擦的柴油機節能技術研究兩方面展開重點論述，以此探討柴油機節能技術的發展趨向。

1 柴油機節能意義

柴油機是通過柴油的燃燒來釋放大量的動能，驅動發動機運轉的設備，其具有扭矩大、經濟性能良好的優點，因而被廣泛應用在了工業、農業等多個領域。而柴油機節能技術的研究與應用意義則主要集中在以下兩方面：

一是降低經濟成本支出。柴油機主要應用在大型機械設備上以提供更加強勁的動力，然而，相較于汽油，柴油本身的提取工藝要求較高，因而使用成本隨之提高。特別是隨著關系國計民生工程的陸續開建，大量的工程機械所需要的柴油量更是不計其數。隨著習近平總書記6月13日主持召開中央財經領導小組第六次會議上提出的推進能源革命，建設符合我國能源戰略的節約型社會成為未來一段時期內我國政府工作的核心內容。而降低柴油機能源消耗，不僅是節約型能源社會建設的具體體現，同時還能夠為相關使用者節省大量的經濟成本支出，提高其經濟收益，具有重要的應用價值。

二是提高我國環保水平。有鑒于柴油成分之中含有氫、硫、氧、碳、氮等元素，在柴油機內燃燒過程中將會釋放出大量的一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害氣體。眾所周知，汽車尾氣排放物將會嚴重破壞臭氧、危害生態環境安全。1987年，世界環境與發展委員會提出了“可持續發展（Sustainable Development）”概念，并在世界各國得到了廣泛的響應。我國在黨的十六屆三中全會上正式提出了“堅持以人為本，樹立全面、協調、可持續的發展觀，促進經濟社會和人的全面發展”的可持續發展觀，相應的環保工作得到了不斷的重視與強化[1]。開發更加環保的柴油機節能技術能夠大幅降低污染物排放，對于環保工作開展起到了重要的推動作用。

2 基于低摩擦的柴油機節能技術研究

2.1 涂層技術

眾所周知，摩擦磨損是汽車在驅動過程中發生能量損耗的重要誘因之一。一般情況下汽車燃油在燃燒過程中只有15%左右的動能用在了驅動發動機上，而其他85%的動能則是被發動機自身以及整個動力傳動系統所浪費掉。由此可知，降低柴油機摩擦所帶來的不必要損耗對于節能工作來講具有重要的現實意義。涂層技術是在上個世紀末被汽車工業所采用，并取得了較為理想的節能效果。就目前而言，涂層技術主要有以下兩種。

2.1.1 金屬氮化物陶瓷涂層

金屬氮化物有鑒于自身的物理特性，在柴油機各個構件表面涂抹金屬氮化物則可以有效降低能量消耗，是節能技術的重要應用方式。截至目前金屬氮化物主要有氮化鋯（ZrN）、氮化鉿（HfN）、氮化鉭（TaN）、氮化鋁（AIN）等[2]。其中，氮化鋯粉末因自身呈現相對較高的物理特性和化學特性，因而在柴油機節能技術研究中主要利用真空等離子噴涂工藝將其涂抹在零件磨擦副表面，在一定程度上降低了運動副的摩擦系數。氮化鋁粉末則能夠承受住較高的溫度，并且其熱膨脹系數在所有氮化物之中處于最小水平，提高了機件抗高溫、耐磨損性能。特別是在與碳化鈦或氮化鈦發生化學作用后，能夠在零件表面產生復合碳氮化合物或復合氮化物，使得該涂層具有對Co、Ni、Fe等金屬熔體的潤滑能力，強化了其柴油利用率，使得其能耗得到了有效的控制。

2.1.2 DLC涂層

DLC涂層由于粉末具有較高的硬度，低摩擦因子，使得柴油機部件的磨損程度大幅降低。此外，由于摩擦系數的減小，發動機在運轉過程中所產生的噪音以及過度磨損所致的密封性能下降問題得到了有效的解決，燃油效率得到了大幅提升。根據西方學術界所作的實驗研究結果表明，1.8L排量的柴油機汽車在使用了DLC涂層之后，其整個工作轉速區域所造成的摩擦損失下降區間在10%～15%之間，不僅燃油經濟性得到了有效保障，同時CO2排放量同比下降1%～2%，各個部件之間的功耗降低了50%，輸出功率提高效果更加明顯[3]。

2.2 耐磨潤滑油

潤滑油（Lubricating oil）主要是應用在各種類型的汽車、機械設備上的液體或半固體油脂潤滑劑，能夠起到良好的潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。針對當前柴油機節能需求，文章認為，采用耐磨性更好的潤滑油可以有效滿足此方面的應用需求。

首先，柴油機在運轉過程中，不可避免的會發生運動部件之間的摩擦情形，長此以往將會產生干摩擦，不僅影響部件的使用壽命，同時動力浪費將會大幅提升。并且在此中所產生的大量熱量還會使得汽車出現拉缸、抱軸等故障。而采用高耐磨性能的潤滑油之后，其潤滑劑成分能夠快速附著于發動機部件的表面，從而形成一層良好的油膜，潤滑程度得到提升之后目，各個運動作部件之間的摩擦阻力由此而降低，使得柴油機動力內耗問題得到緩解。在功率輸出不變的情況下，柴油機油耗也會因此而降低。

其次，燃燒室漏氣是柴油機氣缸壓力下降及發動機輸出功率降低的“罪魁禍首”。采用耐磨潤滑油來封堵氣缸與活塞、活塞環與環槽以及氣門與氣門座間可能存在的漏點，提高整體的密封程度。而密封程度提高上去之后，則柴油機的缸壓以及輸出功率將會得到改善，同時還進一步阻止了柴油機內柴油燃燒之后所產生的廢氣向曲軸箱竄漏。不僅降低了由漏氣損失所致的額外燃油消耗量，同時提升了柴油機運轉的安全系數，值得大力推廣使用。

3 結束語

綜上所述，柴油機節能技術的開發，不僅是貫徹落實我國可持續發展觀的需求，同時也是環保工作進一步開展的客觀要求。因而，通過文章所研究的內容，大力推廣涂層技術、耐磨潤滑油的應用，不僅能夠有效滿足上述方面的工作需要，同時還能夠起到良好的經濟效益及社會效益，為交通安全同樣提供助力。因此，涂層技術、耐磨潤滑油成為了目前柴油機節能工作的重要應用手段，具有廣泛的應用價值，應引起社會各界的關注并加以推廣使用。

參考文獻

[1]江媛，曾嬌.特種裝備項目的節能評估方法研究[J].交通節能與環保，2015，14（3）：54-60.

[2]胡迪，尚冉，劉丹，等.基于PZT的柴油機振動俘能器的設計[J].起重運輸機械，2015，21（7）：11-14.

[3]高嵩，駱義，王利朋.內河船用柴油機節能減排比較[J].中國水運（下半月），2014，19（10）：138-139.