提高发动机机械效率减小燃油消耗

陈龙，李仲鸣

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

提高发动机机械效率减小燃油消耗

陈龙，李仲鸣

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

∶随着汽车行业的迅速发展，汽车已经越来越普及，而汽车又消耗大量的燃料，因此为了减少燃料的消耗，各国都在深入研究汽车的节能技术。文章是从影响发动机机械效率的因素出发，分析得出几种提高发动机机械效率的方法。

∶发动机；机械效率

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.086

CLC NO.: U463.8Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-251-03

引言

汽车已经越来越普及，汽车每天都在大量的燃料，燃料显得越来越珍贵。节能已经成为世界各国刻不容缓的行动。目前，国内外研究如何使汽车能高效节能的技术有很多，如改善发动机的结构、减轻车身重量等来达到汽车节能的目的。本文着重从影响发动机的机械效率出发，得出几种提高发动机机械效率的方法，以此来达到汽车节能的目的。

1、发动机机械损失的组成

从发动机的设计开始就应该尽量采取措施减少发动机机械损失，提高发动机机械效率，从而提高了燃料的经济性即就是达到了节能的目的。为此想要提高发动机机械效率，首先应该了解发动机机械损失的组成。发动机机械损失主要有机械摩擦损失、附件消耗素食和泵气损失三部分组成。表1给出机械损失的组成及影响因素。

2、影响发动机机械效率的主要因素

2.1发动机转速的影响

如图1所示：

图1是发动机机械效率随发动机转速变化图，从图中可以看出机械效率随发动机转速的上升而下降。这是因为在负荷不变的情况下二转速上升时，发动机各摩擦副的相对速度直接，摩擦阻力加大，泵气损失增加以及其他辅助装置的摩擦和所需功率增加。

图1　发动机转速对机械效率的影响

2.2负荷的影响

发动机机械效率随负荷的变化曲线如图2所示。

图2　发动机机械效率随负荷变化曲线

机械效率随功率的上升也是增加的，但是在功率上升的某一段内上升较快，超过此范围，发动机机械效率上升较慢，但仍旧比先前的功率高。

2.3润滑条件的影响

机件相对运动的摩擦损失占机械损失的大部分，因此，改善机械相对运动面上的润滑条件对发动机机械效率影响很大。

3、提高发动机机械效率的方法

3.1减小发动机进排气阻力

减小进排气系统的阻力是减小泵气损失的常规措施。在结构上可采用四气门机构，使气门开启时间截面积增大；恰当的选取进气支管的断面尺寸和弯道弧度，保证有足够的流通截面；取消进气门，直接采用汽油喷射的措施；选用低阻高效的空气滤清器。经常清除进排气管内的沉积物。另外，汽车尽可能满载，使发动机尽量在较大节气门下工作。以上都可以减少泵气损失。

3.2安装离合器风扇

汽车发动机大部分运转工况下，冷却系统的能力是过剩的。根据资料统计，汽车90%以上的运行时间不需要风扇，仅靠传统结构风扇，不论是否需要，只要发动机工作，它就转动，因此消耗发动机功率。理论研究证明，驱动风扇的功率与转速的三次方成正比，通常为发动机有效功率的5-10%，发动机在标定转速下风扇所消耗的功率是相当大的[1]。减少消耗功率最有效的办法就是安装离合器风扇，这样在发动机起动、低温工况时，风扇不转或转速很低，只有在高温工况下风扇才有高的转速。

3.3适当控制发动机的转速

由表1可以看出，发动机机械损失的每一项都与转速有关，影响发动机机械效率最高的主要因素是发动机的转速，因此，适当控制发动机转速可以提高发动机的机械效率，从而达到节能的目的。

3.4保持发动机良好的技术状况

在保持发动机具有良好的技术状况时，其中最重要的是要保持“三滤”的效果良好，发动机摩擦副间的配合间隙较小，润滑油中的任何杂质都会使摩擦阻力增加，并可能是零件表面损坏，影响机油压力，破坏正常润滑。在使用中，除对油底壳需要按时更换外，要特别注意对机油滤清器及时保养，以保证滤清效果。气缸是发动机的心脏，任何一点微小杂质都会增加其磨损，使发动机工作状态变坏，机械损失增加，在使用中要保持空气滤清器、汽油滤清器良好的工作状态[1]。发动机使用状况的好坏，对机械效率影响较大，例如：活塞环与汽缸壁磨损后，间隙变大，漏气增多，指示功率下降，漏气还会稀释润滑油，使润滑条件变差，摩擦损失增多，机械效率下降。因此要提高发动机的机械效率应该保持发动机具有良好的技术状况。

3.5改善润滑

众所周知，润滑是减小机械损失提高机械效率最有效的办法，一下从几个方面谈谈从改善润滑的角度来提高机械效率。

3.5.1正确选用润滑油的牌号

润滑油有很多油品，每个牌号有质量等级和粘度等级两个部分。

质量等级：

汽油机：QB QC QD QE QF

柴油机：CA CD CC

品质依次升高。

粘度等级：汽油机、柴油机共分OW 5W 10W 20W 25W 20 30 40 50各数字不等于粘度值。

选择发动机润滑油可以从以下几个方面考虑：

1）润滑性能好，粘度要适宜

粘度小的润滑油流动性能好，发动机起动后能迅速流到摩擦部位，机器磨损小，又易于进入细小间隙，提高了导热性能，增加了油的循环速度，有利于热量的发散。但粘度太小，会增加活塞环的泵油作用，容易烧机油，增加机油消耗量，机油过稀会导致不易形成润滑油膜。粘度大的机油，流动性差，对润滑、冷却、清洗不理，增加了起动阻力，降低了发动机的起动转速，造成起动困难。由于润滑油不能迅速流到各摩擦表面，致使零件磨损大，但润滑油粘度大、密封性好，在负荷较大的零件表面或配合件间隙较大的情况下也能保持润滑油膜[2]。

选用润滑油粘度的基本原则使，在保证润滑可靠的前提下，尽量选用粘度小的，以利于减少摩擦损失。

2）要有良好的粘温性

温度对润滑油的粘度影响很大，温度过高过低都会影响润滑油的粘度，从而影响润滑效果，使机械效率降低，选择粘温性好的润滑油可保证发动机在不同温度下都可得到可靠地润滑。

3）要有良好的热氧化安定性和抗腐蚀性

机油在发动机中受高温和金属的催化作用，氧化现象比较严重，氧化可使胶质沉淀和生成各类酸性产物，易使机油油品恶化[3]。

3.5.2保证发动机机内的润滑油的质量

润滑油在发动机机内，在高温高压，摩擦的情况下工作加之氧化作用，再好的润滑油也会逐渐变质，从而失去了润滑的作用，使摩擦表面的摩擦加剧，使摩擦损失增加，从而降低了发动机的机械效率。因此要定期更换发动机及内的润滑油。

3.5.3用添加剂改善润滑油的质量

我国市场推出了几种润滑油添加剂，以改善润滑油的性能，这样能够提高发动机的机械效率和降低燃油的消耗。下面介绍几种常用的润滑油添加剂，以供选用。

1）LA101节能添加剂

该剂的特点是：

a.增加发动机的输出功率，降低油耗。根据甘肃省汽车检测中心进行定速试验表明，加入LA101或，发动机输出功率增加5%-11%，润滑油下降4%-10%，燃油消耗下降4%-7%。

b.延长润滑油的使用寿命，降低润滑油的消耗。

c.降低发动机的磨损，提高了发动机机械效率。

d.降低发动机噪音，易于起动。

表2　汽油机润滑油的使用范围

2）JZ-A型润滑油增效剂

该剂的特点是：

a.节约燃油4.5%-15%。

b.提高机械效率5%-7%。

c.降低机械磨损50%。

d.延长润滑油使用寿命2-4倍。润滑油消耗降低。

e.降低排烟度值0.8波许以下。

3）PP磨损整修剂

该剂具有减磨、抗磨、抗热、抗腐蚀功能，适用于高温、高压条件下共走，特别适用于中小型发动机。

3.5.4汽油机柴油机按表2、表3选用润滑油

表3　柴油机润滑油的使用范围

4、保持正常的油温、水温

发动机工作时保持正常的油温、水温对保证润滑是十分必要的。润滑油的粘度主要受温度的影响。一般来说油温升高，粘度降低。冷却水温度也直接影响润滑油的温度，因此也关系到润滑油粘度和摩擦损失[4]。发动机在使用过程中应该使润滑油和水的温度保持在合适的范围内。在出车以前最好的方法就是不要发动汽车后就行车，而是要让汽车预热一段时间，当发动机达到合适温度后再行车。这样可以使发动机在高效的润滑条件下，能很好的提高发动机的机械效率，达到节能的目的。

从以上内容不难看出，改善发动机的机械效率地方法很多，采用减小发动机进排气阻力、安装离合器风扇、适当控制发动机的转速、保持发动机良好的技术状况、改善润滑、保持正常的油温、水温这些方法。都能提高发动机的机械效率。机械磨损是不可能消失的，但减小磨损易于达到，建议从润滑的角度来减小机械损失，从而提高机械效率，达到节能的目的。节约燃油消耗已经成为当今世界各国都在努力奋斗的目标。

[1] 李桐.提高发动机机械效率的使用措施.1989.内燃机.

[2] 魏玉文.改善润滑是提高发动机机械效率的有效途径.1997.农业机械与电气化.

[3] 魏玉文.保持良好的润滑，充分发挥发动机的机械效率.1997.农业机械与电气化.

[4] 刘玉梅.汽车节能技术与原理.2011.机械工业出版社.

Improving the mechanical efficiency of the engine and reducing the fuel consumption

Chen Long , Li Zhongming
(Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200)

With the rapid development of industry. Automobiles are becoming more and more common.As the automobiles comsume large quantities of fuel. Economizing on sources has been a new social topic, which is on fous consideration in and abroad. This text centers on the factors that have an influence on the mechanical efficiency of the engine. As a consequence of theoretical analysis.

engine; mechanical efficiency

∶U463.8

∶A

∶1671-7988(2016)09-251-03

陈龙（1988.2-）,男，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限公司。从事整车设计工作。