提高發動機機械效率減小燃油消耗

陳龍，李仲鳴

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

提高發動機機械效率減小燃油消耗

陳龍，李仲鳴

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

∶隨著汽車行業的迅速發展，汽車已經越來越普及，而汽車又消耗大量的燃料，因此為了減少燃料的消耗，各國都在深入研究汽車的節能技術。文章是從影響發動機機械效率的因素出發，分析得出幾種提高發動機機械效率的方法。

∶發動機；機械效率

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.086

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

引言

汽車已經越來越普及，汽車每天都在大量的燃料，燃料顯得越來越珍貴。節能已經成為世界各國刻不容緩的行動。目前，國內外研究如何使汽車能高效節能的技術有很多，如改善發動機的結構、減輕車身重量等來達到汽車節能的目的。本文著重從影響發動機的機械效率出發，得出幾種提高發動機機械效率的方法，以此來達到汽車節能的目的。

1、發動機機械損失的組成

從發動機的設計開始就應該盡量采取措施減少發動機機械損失，提高發動機機械效率，從而提高了燃料的經濟性即就是達到了節能的目的。為此想要提高發動機機械效率，首先應該了解發動機機械損失的組成。發動機機械損失主要有機械摩擦損失、附件消耗素食和泵氣損失三部分組成。表1給出機械損失的組成及影響因素。

2、影響發動機機械效率的主要因素

2.1發動機轉速的影響

如圖1所示：

圖1是發動機機械效率隨發動機轉速變化圖，從圖中可以看出機械效率隨發動機轉速的上升而下降。這是因為在負荷不變的情況下二轉速上升時，發動機各摩擦副的相對速度直接，摩擦阻力加大，泵氣損失增加以及其他輔助裝置的摩擦和所需功率增加。

圖1　發動機轉速對機械效率的影響

2.2負荷的影響

發動機機械效率隨負荷的變化曲線如圖2所示。

圖2　發動機機械效率隨負荷變化曲線

機械效率隨功率的上升也是增加的，但是在功率上升的某一段內上升較快，超過此范圍，發動機機械效率上升較慢，但仍舊比先前的功率高。

2.3潤滑條件的影響

機件相對運動的摩擦損失占機械損失的大部分，因此，改善機械相對運動面上的潤滑條件對發動機機械效率影響很大。

3、提高發動機機械效率的方法

3.1減小發動機進排氣阻力

減小進排氣系統的阻力是減小泵氣損失的常規措施。在結構上可采用四氣門機構，使氣門開啟時間截面積增大；恰當的選取進氣支管的斷面尺寸和彎道弧度，保證有足夠的流通截面；取消進氣門，直接采用汽油噴射的措施；選用低阻高效的空氣濾清器。經常清除進排氣管內的沉積物。另外，汽車盡可能滿載，使發動機盡量在較大節氣門下工作。以上都可以減少泵氣損失。

3.2安裝離合器風扇

汽車發動機大部分運轉工況下，冷卻系統的能力是過剩的。根據資料統計，汽車90%以上的運行時間不需要風扇，僅靠傳統結構風扇，不論是否需要，只要發動機工作，它就轉動，因此消耗發動機功率。理論研究證明，驅動風扇的功率與轉速的三次方成正比，通常為發動機有效功率的5-10%，發動機在標定轉速下風扇所消耗的功率是相當大的[1]。減少消耗功率最有效的辦法就是安裝離合器風扇，這樣在發動機起動、低溫工況時，風扇不轉或轉速很低，只有在高溫工況下風扇才有高的轉速。

3.3適當控制發動機的轉速

由表1可以看出，發動機機械損失的每一項都與轉速有關，影響發動機機械效率最高的主要因素是發動機的轉速，因此，適當控制發動機轉速可以提高發動機的機械效率，從而達到節能的目的。

3.4保持發動機良好的技術狀況

在保持發動機具有良好的技術狀況時，其中最重要的是要保持“三濾”的效果良好，發動機摩擦副間的配合間隙較小，潤滑油中的任何雜質都會使摩擦阻力增加，并可能是零件表面損壞，影響機油壓力，破壞正常潤滑。在使用中，除對油底殼需要按時更換外，要特別注意對機油濾清器及時保養，以保證濾清效果。氣缸是發動機的心臟，任何一點微小雜質都會增加其磨損，使發動機工作狀態變壞，機械損失增加，在使用中要保持空氣濾清器、汽油濾清器良好的工作狀態[1]。發動機使用狀況的好壞，對機械效率影響較大，例如：活塞環與汽缸壁磨損后，間隙變大，漏氣增多，指示功率下降，漏氣還會稀釋潤滑油，使潤滑條件變差，摩擦損失增多，機械效率下降。因此要提高發動機的機械效率應該保持發動機具有良好的技術狀況。

3.5改善潤滑

眾所周知，潤滑是減小機械損失提高機械效率最有效的辦法，一下從幾個方面談談從改善潤滑的角度來提高機械效率。

3.5.1正確選用潤滑油的牌號

潤滑油有很多油品，每個牌號有質量等級和粘度等級兩個部分。

質量等級：

汽油機：QB QC QD QE QF

柴油機：CA CD CC

品質依次升高。

粘度等級：汽油機、柴油機共分OW 5W 10W 20W 25W 20 30 40 50各數字不等于粘度值。

選擇發動機潤滑油可以從以下幾個方面考慮：

1）潤滑性能好，粘度要適宜

粘度小的潤滑油流動性能好，發動機起動后能迅速流到摩擦部位，機器磨損小，又易于進入細小間隙，提高了導熱性能，增加了油的循環速度，有利于熱量的發散。但粘度太小，會增加活塞環的泵油作用，容易燒機油，增加機油消耗量，機油過稀會導致不易形成潤滑油膜。粘度大的機油，流動性差，對潤滑、冷卻、清洗不理，增加了起動阻力，降低了發動機的起動轉速，造成起動困難。由于潤滑油不能迅速流到各摩擦表面，致使零件磨損大，但潤滑油粘度大、密封性好，在負荷較大的零件表面或配合件間隙較大的情況下也能保持潤滑油膜[2]。

選用潤滑油粘度的基本原則使，在保證潤滑可靠的前提下，盡量選用粘度小的，以利于減少摩擦損失。

2）要有良好的粘溫性

溫度對潤滑油的粘度影響很大，溫度過高過低都會影響潤滑油的粘度，從而影響潤滑效果，使機械效率降低，選擇粘溫性好的潤滑油可保證發動機在不同溫度下都可得到可靠地潤滑。

3）要有良好的熱氧化安定性和抗腐蝕性

機油在發動機中受高溫和金屬的催化作用，氧化現象比較嚴重，氧化可使膠質沉淀和生成各類酸性產物，易使機油油品惡化[3]。

3.5.2保證發動機機內的潤滑油的質量

潤滑油在發動機機內，在高溫高壓，摩擦的情況下工作加之氧化作用，再好的潤滑油也會逐漸變質，從而失去了潤滑的作用，使摩擦表面的摩擦加劇，使摩擦損失增加，從而降低了發動機的機械效率。因此要定期更換發動機及內的潤滑油。

3.5.3用添加劑改善潤滑油的質量

我國市場推出了幾種潤滑油添加劑，以改善潤滑油的性能，這樣能夠提高發動機的機械效率和降低燃油的消耗。下面介紹幾種常用的潤滑油添加劑，以供選用。

1）LA101節能添加劑

該劑的特點是：

a.增加發動機的輸出功率，降低油耗。根據甘肅省汽車檢測中心進行定速試驗表明，加入LA101或，發動機輸出功率增加5%-11%，潤滑油下降4%-10%，燃油消耗下降4%-7%。

b.延長潤滑油的使用壽命，降低潤滑油的消耗。

c.降低發動機的磨損，提高了發動機機械效率。

d.降低發動機噪音，易于起動。

表2　汽油機潤滑油的使用范圍

2）JZ-A型潤滑油增效劑

該劑的特點是：

a.節約燃油4.5%-15%。

b.提高機械效率5%-7%。

c.降低機械磨損50%。

d.延長潤滑油使用壽命2-4倍。潤滑油消耗降低。

e.降低排煙度值0.8波許以下。

3）PP磨損整修劑

該劑具有減磨、抗磨、抗熱、抗腐蝕功能，適用于高溫、高壓條件下共走，特別適用于中小型發動機。

3.5.4汽油機柴油機按表2、表3選用潤滑油

表3　柴油機潤滑油的使用范圍

4、保持正常的油溫、水溫

發動機工作時保持正常的油溫、水溫對保證潤滑是十分必要的。潤滑油的粘度主要受溫度的影響。一般來說油溫升高，粘度降低。冷卻水溫度也直接影響潤滑油的溫度，因此也關系到潤滑油粘度和摩擦損失[4]。發動機在使用過程中應該使潤滑油和水的溫度保持在合適的范圍內。在出車以前最好的方法就是不要發動汽車后就行車，而是要讓汽車預熱一段時間，當發動機達到合適溫度后再行車。這樣可以使發動機在高效的潤滑條件下，能很好的提高發動機的機械效率，達到節能的目的。

從以上內容不難看出，改善發動機的機械效率地方法很多，采用減小發動機進排氣阻力、安裝離合器風扇、適當控制發動機的轉速、保持發動機良好的技術狀況、改善潤滑、保持正常的油溫、水溫這些方法。都能提高發動機的機械效率。機械磨損是不可能消失的，但減小磨損易于達到，建議從潤滑的角度來減小機械損失，從而提高機械效率，達到節能的目的。節約燃油消耗已經成為當今世界各國都在努力奮斗的目標。

[1] 李桐.提高發動機機械效率的使用措施.1989.內燃機.

[2] 魏玉文.改善潤滑是提高發動機機械效率的有效途徑.1997.農業機械與電氣化.

[3] 魏玉文.保持良好的潤滑，充分發揮發動機的機械效率.1997.農業機械與電氣化.

[4] 劉玉梅.汽車節能技術與原理.2011.機械工業出版社.

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

陳龍（1988.2-）,男，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。從事整車設計工作。