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内燃机车技术发展趋势展望
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摘要：引言 内燃机车于20 世纪20 年代即已正式出现，晚于蒸汽机车和电力机车[1]。第二次世界大战以后，内燃机车首先在美国迅速发展，经过十多年高速发展[2]，于20 世纪60 年代初使蒸汽机车
引言
内燃机车于20 世纪20 年代即已正式出现，晚于蒸汽机车和电力机车[1]。第二次世界大战以后，内燃机车首先在美国迅速发展，经过十多年高速发展[2]，于20 世纪60 年代初使蒸汽机车在美国地区基本得以淘汰。
从20 世纪50 年代中期开始，在英国、法国，德国，俄罗斯等欧洲国家，内燃机车也开始得到迅速发展，发展势头一直延续到20 世纪70 年代。与此同时，在亚洲、非洲、拉丁美洲许多第三世界发展中国家，内燃机车也得到迅速发展。
内燃机车之所以能异军突起、后来居上，主要是因为其具有使用方便、灵活、上马快和基本投资较少等优点；加上当时油价便宜，经济上也合算；运输效率高，尤其适用于一些运输不太繁忙，列车数不太多的线路及调车小运转作业等。一些路网规模不大的发展中国家，向国外购进几台内燃机车，可立即投入运用，解决铁路运输问题，能收到“立竿见影”的效果。所以发展中国家绝大多数采取了以内燃牵引为主的政策，使内燃机车达到量大面广的程度。
1973 年的中东战争引发了第一次石油危机，国际市场石油价格猛涨[3]。以后又经数次调价，到了20世纪80 年代初，油价已比10 年前涨了近10 倍。这对以优质轻柴油为主要燃料的内燃机车的生存和发展是一个严重的挑战。加上一些发达国家，如美、加、英等国铁路蒸汽机车已基本停用，国内对内燃机车的需求只是为了更新使用到限的旧机车，而铁路运输在与公路运输和民航运输的竞争下，致使新机车需求量下降。而另一些发达国家，如法国、原联邦德国、意大利和日本等国，国土面积虽然不大，但铁路网密度较大，铁路客运比较发达，运输繁忙，适合采用电力牵引。牵引动力逐渐转向以电力牵引为主，内燃牵引主要用于不太繁忙的次要干线和支线运输，这样，一些人对内燃机车的发展甚至生存前景产生了悲观看法。
事实上，石油危机和油价暴涨并没有能妨碍和阻挡内燃机车的发展。但是，石油危机对内燃机车的发展终究带来了影响。这种影响是两方面的，其消极的一面是有些国家把重点移向其他牵引方式；而其积极的一面是当时的石油危机反而在一定程度上促进了内燃机车技术的发展。
1 内燃机车经济性的提升
内燃机车要对付石油涨价的第一个措施就是要努力提高经济性。近几十年来，内燃机车的经济性有了明显提高，主要是通过以下措施而实现。
1.1 降低机车柴油机油耗
柴油机是内燃机车的动力源，降低柴油机油耗是提高机车经济性的第一个要解决的问题。我国大连机车车辆厂于20 世纪80 年代末开始试制的东风6 内燃机车上的16V240ZJD 柴油机在英国里卡多（Ricardo）技术咨询公司协作下，经全面改进，油耗降到207 g（/kW·h），在国内处领先水平，也达到了国际一般比较先进的水平。柴油机降低油耗，一般主要通过以下措施实现[4-6]。
1）采用高效率增压器，20 世纪70 年代以前，增压器总效率不超过65%，而现在新投产的新型增压器已得以显著提升。
2）改进排气增压系统，如采用模块式脉冲增压系统等。上述两项措施可充分利用柴油机排气能量。
3）改善燃烧过程，提高燃烧效率和热功转换效率[7]。提高喷射压力、改进燃油雾化质量，缩短燃烧持续期都可达到上述目的[8-9]。
4）提高机油质量、减少内部摩擦阻力。
5）降低柴油机空载和部分负荷工况油耗。
和发电站用和船用柴油机不同，机车用柴油机负荷变化较大，其大部分工作时间为空载和部分负荷工况。据美国铁路的估计，美国干线内燃机车柴油机的空载时间长达机车总运用时间的46%，其余时间也多是部分负荷。因此，在某种意义上说，降低柴油机的空载油耗和部分工况油耗比仅仅降低额定负荷油耗更有意义。
适当降低柴油机空载转速是降低柴油机空载油耗的一项简便而有效的措施。因为柴油机本身摩擦阻力功和它所驱动的一切辅助设备所消耗的功都随转速降低而相应减少。
传统的柱塞式喷油泵，在部分工况时，随负荷和转速下降，燃烧过程恶化，使油耗上升。许多国家在研究电控喷油，利用面积不等的工作活塞和加压活塞，靠液压工作油把燃油压力提高到喷油所需压力，喷油过程的开始和结束则由电子装置控制，它可根据柴油机负荷和转速而调节。美、日等国还研制了微机控制调速器，它能同时控制柴油机和负载装置，使柴油机在各个工况下都在最低油耗点上工作。
文章来源：《内燃机与配件》 网址: http://www.nrjypj.cn/qikandaodu/2021/0613/975.html