內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)及節(jié)能措施之研究

張文軍

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)車將受到燃料電池機(jī)車類新能源軌道牽引動力挑戰(zhàn)，但是內(nèi)燃機(jī)車還是具有較多的優(yōu)點(diǎn)，可以在鐵路運(yùn)輸中發(fā)揮一定的價(jià)值?；诖?，本文將詳細(xì)探究內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)以及節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;技術(shù);節(jié)能;措施

中圖分類號：U262? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0175-02

0? 引言

鐵路運(yùn)營具有成本低、速度快、能耗低、占地面積相對較少以及通用性較強(qiáng)的特征，作為國內(nèi)常用交通運(yùn)輸模式之一。雖然，目前我國在積極推廣運(yùn)用燃料電池機(jī)車類新能源軌道牽引機(jī)車，但是有關(guān)人員也需要意識到內(nèi)燃機(jī)車的關(guān)鍵性，需要對內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)進(jìn)行探究，提出有關(guān)的節(jié)能措施，促使內(nèi)燃機(jī)車可以長足運(yùn)行和發(fā)展下去，為我國鐵路行業(yè)打下基礎(chǔ)。

1? 內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)的運(yùn)用

新形勢下，我國鐵路飛速發(fā)展，為了保障內(nèi)燃機(jī)車工作質(zhì)量、效率以及節(jié)能性，需要依照氣候環(huán)境、地理環(huán)境等各種需求，為內(nèi)燃機(jī)車可持續(xù)發(fā)展做鋪墊。

1.1 對機(jī)車功率進(jìn)行等級劃分

貨運(yùn)類別的內(nèi)燃機(jī)車可以運(yùn)用2210kW、2940kW以及3680～4660kW三個(gè)等級柴油機(jī)功率;調(diào)車的內(nèi)燃機(jī)車可以運(yùn)用2210kW、1470kW以及1100kW柴油機(jī)等級;客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車可以運(yùn)用2940kW、3680～4660kW柴油機(jī)功率等級。針對運(yùn)行速度沒有較高要求地域，可以運(yùn)用貨運(yùn)機(jī)車對旅客列車進(jìn)行牽引。

1.2 軸式、軸數(shù)多樣化

傳統(tǒng)中，我國的內(nèi)燃機(jī)車大多數(shù)都運(yùn)用三軸轉(zhuǎn)向架的CO—CO軸式，目前正在向兩軸轉(zhuǎn)向架系列機(jī)車轉(zhuǎn)變，例如，B0—B0、B0—B0—B0、B0—B0—B0—B0等軸式。從而，通過對機(jī)車曲線優(yōu)化，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)車性能，降低踏面的磨耗，更適合山區(qū)鐵路的蜿蜒曲折性?，F(xiàn)階段，鐵路運(yùn)輸狀況之下，貨運(yùn)類內(nèi)燃機(jī)車中的黏著質(zhì)量和輪周功率比值需要控制在85～120kg/kW;客運(yùn)類內(nèi)燃機(jī)車需要依照機(jī)車運(yùn)行速度對合適比值進(jìn)行控制;針對快速客運(yùn)機(jī)車需要對質(zhì)量控制，保障質(zhì)量較輕。

1.3 運(yùn)用不同類別軸重

現(xiàn)階段，所生產(chǎn)出的內(nèi)燃機(jī)車的軸重最大值在23t，需要依照運(yùn)輸用途對軸重進(jìn)行控制。例如，干線類重載的運(yùn)輸貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車需要運(yùn)用25t的軸重，而一般類別干線貨運(yùn)的機(jī)車軸重需要控制在23t，客運(yùn)的內(nèi)燃機(jī)車與支線使用內(nèi)燃機(jī)車的軸重需要降低到21t。

1.4 多樣化的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式

為了可以適應(yīng)運(yùn)輸條件的不同，需要對轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)具有的形式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?，促使形式具有較強(qiáng)的多樣化。例如，針對于大軸重的貨運(yùn)機(jī)車，可以適當(dāng)?shù)靥嵘啅?，加之，還可以運(yùn)用全懸掛牽引的電動機(jī)。對于客運(yùn)機(jī)車，能夠運(yùn)用一系、二系懸掛模式，并選用全懸掛牽引電動機(jī)。

1.5 內(nèi)燃機(jī)車在高原領(lǐng)域的應(yīng)用

西部大開發(fā)與青藏鐵路施工與通車，為鐵路機(jī)車工業(yè)帶來挑戰(zhàn)與機(jī)遇。高原區(qū)域內(nèi)燃機(jī)車的生產(chǎn)和制作較為特殊。例如，西藏區(qū)域的鐵路處于高原位置，氣壓相對較低，特別是對唐古拉山地段來講，海拔近5km，柴油機(jī)在這樣低氣壓的條件之下，工作輸出的功率相對較低。柴油機(jī)若是想要在5km海拔條件之下開展工作，功率更會顯著降低。為了能夠保證柴油機(jī)可以依照預(yù)定功率安全、可靠的運(yùn)行，需要對功率進(jìn)行自動的調(diào)整改善。所以可以在柴油機(jī)設(shè)備上安裝大氣壓力的傳感電控裝置，促使傳感器可以對大氣壓力熟悉，自動地對柴油機(jī)功率進(jìn)行調(diào)整，保障柴油機(jī)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2? 內(nèi)燃機(jī)車節(jié)能措施

目前，大半部分是運(yùn)用柴油機(jī)當(dāng)做是動力裝置。對此，需要探究柴油機(jī)節(jié)能措施。靈活運(yùn)用各種技術(shù)，對廢氣排放進(jìn)行有效控制。

2.1 高增壓技術(shù)

我國的市場中有一部分的增壓產(chǎn)品，并且這部分的增壓產(chǎn)品已經(jīng)做到了高壓比的階段，同時(shí)還在不斷地進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展。運(yùn)用此技術(shù)，是為了促進(jìn)柴油機(jī)壓力的增強(qiáng)，同時(shí)在其他條件沒有發(fā)生大變化的情況下，基本上實(shí)現(xiàn)了很大程度上的節(jié)約能源的目標(biāo)。與此同時(shí)，高增壓技術(shù)蘊(yùn)含的方面還有很多，除了增加柴油機(jī)的高壓比，還可以通過其他方面進(jìn)行技術(shù)的調(diào)整和柴油機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 電控高壓共軌噴油技術(shù)

此類技術(shù)的主要特別之處就是它是運(yùn)用電力控制的一個(gè)技術(shù)，同時(shí)它也通過了一定的施壓過程，它加壓的是其燃料，此燃料是存在于高壓管中的，同時(shí)還有共軌管道的存在，此時(shí)就可以在此管道中蓄積燃料，然后借助一定的技術(shù)將此燃料進(jìn)行燃燒。這種技術(shù)的優(yōu)越性就在于其雙軌設(shè)計(jì)，燃料的供應(yīng)和燃料的燃燒以及噴射可以同時(shí)進(jìn)行，具有一定程度的相對獨(dú)立性。對于燃料的燃燒過程進(jìn)行了極大程度地優(yōu)化，并且在之后的噴射過程中實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化目標(biāo)。這一整個(gè)過程相比于傳統(tǒng)的燃燒過程來說具有非常大的優(yōu)越性，過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)也開始明顯地減少。

2.3 燃?xì)馊紵夹g(shù)

燃燒溫度和氣體之間存在著一定的不平衡的關(guān)系，氣體一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)的溫度無論如何變化，氣體依舊不穩(wěn)定，在一定程度上會出現(xiàn)爆炸的可能性。在溫度不夠的情況下，就會出現(xiàn)一些有害氣體，這些氣體隨之被釋放到空氣中，使得空氣污染加重。對于這類情況，可以選取一些燃料，并且這些燃料的質(zhì)量比較相似，密度也比較相似，將其進(jìn)行燃燒，并借助一定的方式，如均質(zhì)物品預(yù)燃燒等。

2.4 處理和控制硫氧化合物

燃燒柴油時(shí)，其中擁有的物質(zhì)硫會發(fā)生一些變化，形成兩部分的有害物質(zhì)和有毒物質(zhì)，一部分是二氧化硫，另一部分是三氧化硫。其中，因?yàn)榱蛉紵木壒?，其含量越多，產(chǎn)生的相關(guān)氧化物就會隨之增多，并且相關(guān)的排放量也在不斷地增多。所以說，想要防止和減少相關(guān)有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放，就要從根本上解決該問題，也就是選擇和使用一些在硫方面含量比較少的燃料，而這種特殊要求的燃料，目前有一些清潔能源比較適合，比如天然氣等。與此同時(shí)，如果不能從根本上解決，也可以從產(chǎn)生的相關(guān)氧化物方面進(jìn)行解決，對其進(jìn)行脫硫處理，具體使用一些干法的處理方式，也可以使用一些濕法的處理方式。除此之外，還需要根據(jù)具體的柴油機(jī)情況，具體分析其正確的處理方式，比如可以利用海水洗滌的方式，將排放出來的有害氣體，如二氧化硫等，進(jìn)行有效吸收和凈化。

2.5 處理和控制顆粒物PM

柴油機(jī)在運(yùn)行期間會產(chǎn)生一定含量的廢氣，而在這些廢氣中含有大量的顆粒物PM，這些顆粒物PM的有害性和有毒性是非常大的，如果人們接觸到了這些廢氣，對其自身的影響是非常大的。而如何有效控制和處理這種有害物，一般可以分為兩部分，一部分是通過機(jī)內(nèi)控制方式來解決，這種方式主要是借助高壓噴射，由此可以促進(jìn)其中存在的油氣混合部分的品質(zhì)的增強(qiáng)。另一部分是通過機(jī)外凈化的方式來處理，借助這種方式的時(shí)候，其中蘊(yùn)含的內(nèi)容就比較繁多，但是技術(shù)也都很先進(jìn)，其中包括微粒捕捉器等，此機(jī)器的安裝位置最好是在其排氣口附近，同時(shí)再借助多種操作，如利用燃燒器對其進(jìn)行凈化處理。

2.6 使用高質(zhì)量的燃油

柴油有其自身的燃燒性能，而主要的影響因素是十六烷值。如果不能有效控制這種因素，柴油的燃燒過程就會具有一定程度的不穩(wěn)定性。所以，從燃油方面入手，選擇和采用一些高質(zhì)量和高品質(zhì)的燃油，可以在一定程度上改變這種現(xiàn)狀，并且還能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對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過多種方式，比如可以將柴油和亞硝酸鹽進(jìn)行混合，以此達(dá)到增多的效果，還可以將柴油和硝酸鹽進(jìn)行混合，也能達(dá)到增多的效果，而增多的同時(shí)又會產(chǎn)生其他影響，比如燃油的燃燒時(shí)間會相對提前。與此同時(shí)，使用低劣質(zhì)量的燃油，其燃燒性能就會極不穩(wěn)定，產(chǎn)生的影響是極其不利的，甚至?xí)?yán)重污染其環(huán)境。因此，想要真正達(dá)到節(jié)能減排的目的，就需要從多角度分析和考慮相關(guān)問題，比如，燃燒環(huán)境方面是否符合標(biāo)準(zhǔn)，燃燒性能是否穩(wěn)定等，總之要一切以十六烷值為中心，才能進(jìn)行相關(guān)策略的使用。

2.7 改善進(jìn)氣成分

經(jīng)過認(rèn)真、仔細(xì)地觀察和分析后，不難發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣現(xiàn)象會在燃燒的時(shí)候發(fā)生，而此時(shí)進(jìn)氣的氣體有很多，如氧氣和氮?dú)獾?。一方面，氧氣是比較重要的一個(gè)因素，因?yàn)槿紵囊粋€(gè)必要條件就是氧氣，而且氧氣的多少和燃燒的速度之間也有很大的關(guān)系，并且呈正比，當(dāng)氧氣含量增高，燃燒的速度也會加快。另一方面，氮?dú)庖灿衅渥陨淼莫?dú)特作用，它可以影響到氮氧氣體的含量問題。與此同時(shí)，如果要對進(jìn)氣的成分進(jìn)行管理和改善，可以借助富進(jìn)氧的方式，這種方式可以在進(jìn)氣的氣體中加入適量的氧氣。還可以使用加濕技術(shù)，這種技術(shù)是以汽化作為操作形式的，將氣和水進(jìn)行充分的融合，產(chǎn)生的就是大量的水蒸氣。這些水蒸氣在進(jìn)入工作缸內(nèi)的同時(shí)，可以促使其自身吸收大量的熱量，以此來促進(jìn)缸內(nèi)的溫度的增加。除此之外，在進(jìn)氣的時(shí)候還需要借助一種特別的技術(shù)，即EGR技術(shù)。這種技術(shù)的作用是將排放的氣體進(jìn)行大面積地收集，并且能夠保證收集的速度和質(zhì)量，然后便可以將這些氣體帶到能夠釋放的地方進(jìn)行科學(xué)、合理地釋放。

2.8 優(yōu)化燃油機(jī)

在對柴油機(jī)進(jìn)行研究之后發(fā)現(xiàn)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善可以有效地控制采油機(jī)燃燒狀況。可以在其運(yùn)行的過程中，適量的加入添加劑，以便于助燃，降低消耗。為了可以促使機(jī)車柴油機(jī)能夠向著長壽命、低油耗以及高壓化方向發(fā)展，需要保障柴油機(jī)內(nèi)燃油噴射裝置具有較強(qiáng)的噴射壓力，噴油持續(xù)期相對較短，可以精準(zhǔn)的依照實(shí)際狀況對噴油量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保障其具有較高的可靠性。

3? 結(jié)束語

綜上，雖然以燃料電池作為代表性新能源的機(jī)車動力在不斷地深入發(fā)展，但是與目前鐵路運(yùn)輸狀況綜合考慮之下，內(nèi)燃機(jī)車具有較優(yōu)的技術(shù)前景。有關(guān)技術(shù)工作人員需要重視對節(jié)能措施進(jìn)行探究，升級內(nèi)燃機(jī)車，促使內(nèi)燃機(jī)車可以長足發(fā)展。

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