浅析发动机修补剂在内燃机车上的节能应用效果

吴朋进，李景，胡健晖，梁维古

(1. 南宁铁路局柳州机务段，广西 柳州 545007；2. 南宁铁路局计划统计处，广西 南宁 530029)



浅析发动机修补剂在内燃机车上的节能应用效果

吴朋进1，李景2，胡健晖1，梁维古1

(1. 南宁铁路局柳州机务段，广西 柳州 545007；2. 南宁铁路局计划统计处，广西 南宁 530029)

铁路企业能源消耗结构中，内燃机车燃油消耗比重占90%左右，如何降低内燃机车燃油消耗是节能工作的重点。本文通过发动机修补剂在柳州机务段的试验研究，验证了发动机修补剂在内燃机车上应用的节能效果。选择在全路普遍运用的DF4D型及DF8B型内燃机车，进行机车水阻试验和上线运用试验。试验证明该发动机修补剂适用于DF8B型机车，不适用于DF4D型机车；添加发动机修补剂的DF8B型机车有减少燃油单耗、机油单耗的效果。

内燃机车；发动机修补剂；节能效果

1 概述

为减轻摩擦磨损对发动机造成的损坏，减摩自修复技术得到发展。目前的摩擦自修复技术主要包括摩擦成膜自修复、原位摩擦化学自修复、摩擦自适应修复。

自上世纪末，英、美、日等工业发达国家都致力在产品开发和机理研究两个方向上立项研发具有修复功能的减摩剂，技术方向各有不同。俄罗斯自1995年始，采用以天然矿粉为主要成分的减摩剂技术研究取得成功，并1998年形成产品，先后投入到军工、铁路、航运、采矿等行业应用。

我国是在1999年首次在铁路内燃机车柴油机上试用了俄罗斯的减摩剂产品，在北京铁路局开始试用。2003年开始研究开发国产发动机修补剂技术，并在北京、广州、郑州、呼和浩特等铁路局开始小批量试用，2009年国产技术通过了鉴定，验证柴油机技术状态、润滑油理化性能、光谱铁谱监测等项考核指标在试验期内全部正常。近些年来，国内不同的厂家相继研制了发动机修补剂，但其在铁路机车上的节能效果尚未得到充分研究和认定。因此，有必要在内燃机车上开展发动机修补剂的节能应用研究。

2 发动机修补剂试验情况

2.1 机车水阻试验

2.1.1 机车水阻试验概况

在柳州机务段选择2台内燃机车(DF4D型0577机车及DF8B型0114机车，这2台机车均在中修后走行了20万km，柴油机零部件有一定的磨损)，在相同的环境温度，相同的机车油、水温度下，进行了添加发动机修补剂前、后的机车水阻试验。监测机车在加入发动机修补剂前、后的柴油机气缸压缩压力、燃油消耗率等参数变化情况。

2.1.2 机车水阻试验结果

机车添加发动机修补剂前、后水阻试验数据见表1、表2。

机车水阻试验结果表明，添加发动机修补剂后的2台机车，气缸平均压缩压力略有上升、燃油消耗率略有下降。

2.2 机车运用试验

2.2.1 机车运用试验概况

选择15台技术状态相近，机车中修后走行20万km的内燃机车进行试验，其中对9台机车加入发动机修补剂，6台机车未加入发动机修补剂。在相同运用条件下(即机型、线路、牵引重量、时间相同)进行机车运用考核。机车运用试验期间为从机车添加发动机修补剂后上线运用开始，到机车更换机油或者机车中修时结束。研究添加发动机修补剂对机车燃油、机油的节油效果。

表1 DF4D型0577机车水阻试验数据表

表2 DF8B型0114机车水阻试验数据表

DF8B型机车运用考核：在湘桂南线，安排3台添加发动机修补剂的机车与2台未添加的机车同时进行运用；在焦柳线，安排3台添加发动机修补剂的机车与2台未添加的机车同时在焦柳线柳州至怀化区段运用。运用试验时间为2014年9月至2015年4月，为期8个月。试验数据见表3、4。

表3 DF8B型机车运用试验燃油单耗数据

表4 DF8B型机车运用试验机油单耗数据

DF8B型机车添加发动机修补剂后，机油品质稳定，未发生更换机油现象。由表3、表4可知，添加发动机修补剂的机车与未添加的机车相比，燃油单耗、机油单耗均有所下降。在湘桂线与焦柳线运用的机车由于线路环境、机车的牵引重量不同，所以机车的燃油单耗、机油单耗也不同。

DF4D型机车运用考核：在湘桂南线，安排3台机车添加发动机修补剂与2台机车未添加的机车同时运用。运用试验时间为2014年9月至2014年12月，为期4个月。添加发动机修补剂的机车的燃油单耗为33.22kg/万t·km，未添加的机车燃油单耗为33.56 kg/万t·km，相比减少0.34 kg/万t·km，减幅1%。由于DF4D型机车在运用中机油老化快，机油的运动粘度、石油醚超标，添加发动机修补剂的机车和未添加的机车在2014年12月前都更换了机油。更换机油后，机车运用试验结束。

2.2.2 机车运用试验总结

2.2.2.1 经过在柳州机务段的机车运用试验，这种发动机修补剂添加在DF8B型机车上有一定节能效果，可节燃油1.2%～3.1%，可节机油16.4%～18.2%；这种发动机修补剂添加在DF4D型机车上，由于机油正常换油周期短，节油效果不明显，更换机油后需重新添加修补剂，修补剂成本大。

2.2.2.2 发动机修补剂的适用范围、机型、地域、添加时机。

适用范围：适用于正常运用不用更换机油的机车，不适用于正常运用需定期更换机油的机车。

适用机型：该发动机修补剂适用于DF8B型机车，不适用于DF4D型机车。

适用地域：该发动机修补剂添加到DF8B型机车后，机油品质稳定，能长期使用，适用地域为环境温度在-5～40℃的地区。

添加时机：该发动机修补剂添加的最佳时机为机车大、中修柴油机加入新机油时，修补剂添加量为机油总量的5%，如机车更换机油或者补机油时，按机油总量的5%添加发动机修补剂。

2.2.2.3 添加发动机修补剂后，对机车柴油机气缸套、活塞环、轴瓦等零部件有一定减磨作用。与未添加修补剂的机车柴油机零部件磨损量相比，添加修补剂的机车可延长柴油机多运用一个小修期，即延长机车走行6万km。

2.2.2.4 发动机修补剂在机车上运用既节能又环保。发动机修补剂无腐蚀、无损伤零部件，发动机修补剂对零部件有改善润滑，减少摩擦幅的运动阻力的作用，有减少磨损，提高气缸的气密性的作用，即可以提高气缸的压缩压力使燃油充分燃烧，从而提高气缸的爆发压力并减少燃气泄漏，从而改善柴油机废气排放。

3 经济效益初步分析

3.1 DF4D型机车效益分析

试验的DF4D型机车于2014年12月前因机油正常老化，机油不合格全部换油，试验期间仅为4个月。由于DF4D型机车正常运用3个月左右，机油老化，机油的运动粘度及石油醚超标，需更换机油。继续试验需要重新添加发动机修补剂，因此在较短时间内投入成本大，难以获得经济效益。

3.2 DF8B型机车效益分析

配属南宁铁路局柳州机务段的DF8B型机车有123台，根据发动机修补剂试验结果得出的燃油单耗、机油单耗减幅，以及根据柳州机务段2014年DF8B型机车的燃油总消耗量、机油总消耗量进行测算。测算燃油效益见表5，机油效益见表6。

表5 DF8B型机车燃油效益表

添加发动机修补剂的DF8B型机车与未添加的机车机油单耗相比，在湘桂线、焦柳线运用的机油单耗分别下降16.4%、18.2%，按机油单耗下降16.4%计，机油效益见表6。

表6 DF8B型机车机油效益表

DF8B型机车添加发动机修补剂可以正常使用一个中修期(按2年计)。配属南宁铁路局柳州机务段的DF8B型机车有123台，每台机车添加发动机修补剂按成本5万元计。如果每台机车都添加发动机修补剂，则投入成本为：

5×123=615(万元)

机车一个中修期(按2年计)节油经济效益为:

节油经济效益=燃油效益+机油效益-修补剂成本

1282.2+152.6-615=819.8(万元)

每年每台DF8B型机车的节油经济效益为:

819.8÷2÷123=3.3(万元)

4 结束语

添加发动机修补剂的机车可以改善柴油机的润滑，在摩擦表面修复成膜，减少磨损，提高活塞与气缸的气密性，从而提高了气缸的压缩压力，使燃油充分燃烧并减少燃气泄漏，降低燃油消耗率，改善废气排放。因此发动机修补剂在内燃机车上使用不仅节能而且环保。

我国的能源资源紧张，而铁路内燃机车的燃油消耗量大(全路每年消耗燃油400万t， 2014年柳州机务段内燃机车燃油总消耗15.6万t，平均每台机车年消耗燃油650 t)。因此，内燃机车的节能有非常重要的意义。通过合理使用发动机修补剂，是可以产生明显的经济、社会效益的，有着广阔的应用前景。

2095-1671(2015)06-0280-04

2015-11-25；

2015-12-01

中国铁路总公司科技研究开发技术项目(编号：2014Z004-B)

吴朋进(1980—)，男，广西罗城人，助理工程师，主要从事机车技术管理工作。

U269

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