工业技术 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 匿圆 浅析影响柴油机油耗因素及采取的节能措施 童斌 （江苏石油勘探局钻井处 江苏扬州 ２２５２６１） 摘 要：从柴油机系统技术状况，油料选用及使用堆护管理角度出发，分析影响柴油机油耗的相关因素，结合石油钻井柴油机使用实 际，提出石油钻井柴油机节能增效的基本措施，以提高柴油机动力性和经济性，降低钻井作业的营运成本。 关键词：柴油机 油耗因素 维护保养 节能措施 中图分类号：Ｕ４ ６１．８ 文献标识码 文章编号：１６ ７２—３７ ９１（２０１１）ｌ ２（ａ）一００７ ３—０ ２ 节能降耗一直是石油钻井行业探索的 主题之一。石油钻机设备的能耗主要体现 在原动机的能耗和驱动机的传递效率上， 柴油机和发电机是石油钻井生产的原动 机，每年柴油机和发电机柴油能耗占钻井 成本的重要份额，影响柴油机油耗的主要 因素是柴油机的技术状况和使用管理。为 此，探讨柴油机的使用、维护和管理对柴油 机燃烧性能的影响具有重要意义，本文从 柴油机系统技术状况、油料选用及使用维 护管理上，分析研究影响柴油机油耗的变 化的原因，并介绍了江苏油田钻井作业中 降低柴油机油耗的基本措施。 １影响柴油机油耗的因素 １．１柴油机系统技术状况对柴油机油耗的 影响 柴油机动力性和经济性与柴油、空气 混合燃烧后热能的释放和利用（即热效率） 有密切相关，热效率高，其动力性和经济性 就好，从柴油机技术因素分析，它主要受到 供给、压缩和冷却三个系统技术状态的影 响…。由干柴油机工作过程中受到动力、高 温、摩擦及燃烧后化学腐蚀物的侵蚀，随着 柴油机工作时间的增加，供油系统、压缩系 统、进排气系统、冷却系统等或多或少出现 故障，如间隙增大、密封性变坏、压缩比变 化、喷油压力及喷雾质量变化等。如果不及 时维护或维护管理不到位，无论哪个部位 发生故障都会破坏正常的配合关系，使柴 油机系统技术状况形成恶性循环，最终必 然导致造成柴油机热效率低，加大柴油消 耗就不可避免。例如柴油机旋转时气缸内 的压力和温度足够，而喷油提前角调整不 正确，就会使柴油燃烧不充分，导油耗加 大；喷油泵适时适量地向气缸内供油，而空 气滤清器堵塞，气门间隙调整不适当，致使 发动机因进气不足，排气不净，而使柴油不 能完全燃烧，气门间隙太小会造成气门关 闭不严，气缸漏气，气缸压缩力降低，影响 混合气的压缩燃烧；柴油机着火燃烧正常， 但由于冷却过度，柴油机长期处于低温下 运转，柴油与空气混合燃烧后也不能释放 出足够的热量。因此，压缩、供给和冷却三 系统应彼此依赖、相互协调，只有保证柴油 机具有良好的技术状态才能提高柴油机的 动力性和经济性。 １．２柴油的质量对柴油机油耗的影响 柴油的质量是影响柴油机动力性和经 济性的关键因素，因此国家标准对不同标 号的柴油都规定了严格的质量指标，其中 柴油的粘度、低温流动性、蒸发性能和洁净 性直接影响着柴油的燃烧性能。 粘度是柴油的主要技术指标之一，它 可决定柴油在柴油机内雾化及燃烧的情 况。粘度过大，油嘴喷出的油滴颗粒大且不 均匀，就会与空气混合不充分，致使燃烧不 完全。柴油同时能对柱塞泵起润滑作用，粘 度过小，会影响油泵的润滑，增加柱塞的磨 损，柱塞的磨损的会导致柴油供油量的变 化，为 ｔ要求柴油有适合的粘度，标准规定 柴油的运动粘度在３～８ｒａｍ ／ｓ。 柴油的低温流动性能是确保柴油在低 温使用时正常流动、顺利输送的能力。油温 低使柴油粘度增大，流动性变差，不易喷 散，造成雾化不良，燃烧不完全，故冬季应 该选用凝点低和发火性好的柴油，选用标 号根据气温一般要求柴油的凝固点应低干 最低气温７℃以下标号的柴油。 柴油蒸发性是柴油重要性质之一，油 品的馏程是评价油品蒸发性能的重要指标 （柴油的馏程为２００℃～３６５℃），为了保证 柴油机良好的低温启动和正常工作，柴油 应具有良好的蒸发性，要求柴油有合适的 馏分组成，馏分过轻蒸发速度过快，燃烧时 会积聚大量柴油，使发动机工作不稳定，馏 分组成过重汽化困难，燃烧不完全，不仅油 耗增大而且易形成积炭，磨损柴油机。 柴油发火性和抗爆性是评价柴油机燃 烧性的一个重要指标，其性能用柴油十六 烷值指标来评判，在一定程度上，柴油的十 六烷值愈高，柴油的发火延迟时间愈短，柴 油的燃烧性、抗爆性好，十六烷值过低，由 于自燃眭差，着火落后期长，会使柴油机工 作粗暴，通常要求柴油的十六烷值在４５～ ６Ｏ之间就基本上能满足中、高速柴油机的 工作要求【 。 柴油的洁净性是表示柴油中的含水量 和灰尘和机械杂质，柴油的洁净性对柴油 的实用性能具有很大的影响。柴油中含水 会使柴油凝固点和冷滤点提高，在冬季容 易结冰堵塞油管，夏天也会增加燃料的腐 蚀作用，降低燃烧效率，同时水分的存在加 速柴油的氧化过程。柴油中含有灰尘和机 械杂质，会降低装置的效率，除了引起油路 堵塞外，还可能加剧喷油泵和喷油器精密 零件的磨损，影响供油量，使柴油雾化质 量降低。壳牌石油公司的一个报告，使用 高清净，含水极低的柴油可增加燃料油效 率３％～６％。因此，水分和颗粒污染随着柴 油机性能不断完善，越来越引起重视并加 以控制。 １．３润滑油的选用对柴油机油耗的影响 研究实践表明，燃料消耗水平和润滑 材料有关，我国产值与能耗之比高出工业 发达国家２～３倍，机械摩擦导致能量损失 是一个非常重要的因素，提高柴油机燃料 经济性的途径可通过适当降低润滑油粘 度，以减少机件之间的摩擦损耗来实现，国 内外实践经验证明，在流体润滑范围内，润 滑油在使用条件下粘度每差１／ｎｍ ／ｓ，能耗 大约相差０．５％～１％，粘度相差一个级号，则 能耗大约相差１％～５％，我国润滑油粘度一 般比国外高出一档，仅此要多耗燃料２％～ ５％ｔ 。现在国外大多选用低粘度、高粘度指 数、含有磨擦缓和剂（减摩剂）的节能型润 滑油，取得了显著的节能效果。 １．４动力输出匹配不合理对柴油机油耗的 影响 柴油机油耗除受柴油机系统技术状况 和油料选用的影响，还有一个重要的影响 因素，那就是动力输出匹配的问题，石油钻 井施工过程负荷具有典型的不均衡性，在 很多情况下，钻井施工的动力供给要么因 负荷需求太小而处于使用不充分状态，要 么因负荷需求较大（或因工艺参数调整不 合理所致），单台柴油机不能满足要求而被 迫增加双台柴油机使用，从而造成部分动 力浪费。长期以来，钻井作业中动力配备使 用大多依据操作人员的感觉和经验，由于 操作者技术素质的差异，不可避免出现动 力过剩，既浪费能源，又造成装备的非正常 磨损。超负荷作业时，柴油机工作粗暴性加 剧，排气管冒浓烟，产生大量积炭，发动机 温度升高，润滑条件变差，加剧机油老化和 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
第３１卷第９期 四川兵工学报 ２０１０年９月
【制造技术】
基于ＢＰ神经网络的柴油机瞬时油耗预测建模
张更云 ，彭 鹏 ，王旭东 ，何 星 ，
（１．装甲兵工程学院机械工程系，北京１０００７２；２．８７３７８部队，湖南郴州４２３０００）
摘要：利用柴油机各稳定工况下台架试验的转速、扭矩、排气温度和相应的小时耗油量的测试数据为训练、测试
样本，通过ＢＰ神经网络反复学习，建立了精度较高泛化、能力较强的柴油机油耗特性模型，并与回归分析进行了
对比。研究结果表明：ＢＰ神经网络具有很好的非线性特性逼近能力、较高的建模精度，适用于非线性系统的
建模。
关键词：柴油机；燃油经济性；回归分析；ＢＰ神经网络 中图分类号：ＴＫ４１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—０７０７（２０１０）０９～００８７—０４
柴油机作为军用车辆重要的动力总成之一，其动力
性、油耗特性、排放特性对军用车辆的总体性能有直接影
响。传统的燃油消耗测定方法有容积法、质量法、流量计
法和流速计法等。容积法和质量法适应于稳态问题，流量 计法和流速计法能满足动态要求，但都存在响应慢、测试
精度不高及分辨率低的问题…，并且在实车测试中由于新
车型发动机结构紧凑，空间狭小较难实现。而在实际工作
中，不稳定工况时间占总时问的６０％～８０％，因此，研究柴
油机在不稳定工况下的瞬态特性，并建立准确的柴油机油
耗特性模型对研究车辆的经济性和动力性有重要意义。
柴油机的工作过程非常复杂，具有极度非线性、时变
性、滞后性等特点。通过数学建模的方法来预测其性能一
般很难取得理想效果，更多的是根据试验数据，采用经验
建模方法对发动机进行性能预测。起初在不了解柴油机
内部机理的非线性特点时，进行经验建模可采用回归分
析、插值法等系统辨识的方法，这些建模方法都只局限对
系统非线性本身的了解。因此不能很好地模拟柴油机工
作的实际情形。
人工神经网络（ＡＮＮ）具有很强的自适应、自学习能 力，且具有以任意精度逼近任意非线性函数的特性 Ｊ，国
玉柴YC6TD系列320KW-515KW船舶动力【船用柴油发动机】
YC6TD是玉柴融合德国、美国、日本先进的柴油机技术，采用高效节能的电控策
略，并针对船舶使用要求专门开发的新一代船舶动力，是各类船舶理想的配套
动力，并适配300KW-400KW船用发电机组。
机型特点：
可靠耐用
1. 在产品开发上，玉柴6TD遵循可可的机械开发验证规范，所有产品的研发均经过深度冷
热冲击试验，高温高寒试验，曲轴疲劳试验等十余项验证，累计20000小时耐久性台架
试验
2. 机体采用合金铸铁，强度更高
3. 整体锻钢曲轴，提高了疲劳强度及耐磨性
4. 高强度合金连杆，运动更可靠
5. 内冷油道活塞，一环冷却技术，降低活塞温度和机油耗，提高活塞可靠性
6. 气缸盖采用一缸一盖结构，方便维修，缸盖螺栓均布，受力均匀
7. 配气系统，高位凸轮轴布置，短而粗推杆，滚轮挺柱，高可靠性
8. 从铸造到装配的先进设备和质量控制手段，保证品质更高
省油省钱
1. 四气门技术，大幅度增加进排气流通面积，喷油器中置，雾化更均匀，燃烧更充分
2. P泵，P嘴，喷射压力更高，工作能力更强，喷油器与燃烧室匹配更合理，混合均匀，燃油雾化质量最佳
3. 霍尔赛特、联信增压器，经济工况宽
4. 大幅度降低机械损失15%以上，泵气损失更小，消耗减少
5. 与同功率发动机相比，燃油耗降低10%~15%
安全舒适
1. 可选用淡水冷却排气管，使机舱温度更低
2. 可选用电、气双能源启动，满足化工等特殊船舶的安全要求
3. 四气门技术，有效降低发动机进排气噪声
4. 后置齿轮室及现金的点线啮合齿轮技术，传动系统机械噪声更小
主要技术参数： 型号 YC6TD700L-C20 YC6TD650L-C20 YC6TD605L-C20
型式 立式、直列、水冷、四冲程、直喷式
进气方式 增压中冷
汽缸数-缸径×行程（mm） 6-152×180
活塞排量（L） 19.59
某船MTU16V396型柴油机机油耗量过高故障原因分析及排除措施
柴油机是船舶动力系统中重要的设备，而机油是保证柴油机正常运转的重要润滑剂之一。有时候柴油机的机油耗量会出现过高的情况，这不仅会增加船舶的运营成本，还可能影响柴油机的正常运转。本文将针对某船MTU16V396型柴油机机油耗量过高的故障进行原因分析，并提出相应的排除措施。
一、故障原因分析
1. 柴油机磨损严重
某船MTU16V396型柴油机机油耗量过高的一个可能原因是柴油机内部零部件的磨损严重，例如活塞环、气门导管、缸套等部件因长时间的使用而磨损严重，造成机油的流失增加。
2. 气缸垫片密封性不好
气缸垫片是柴油机内部重要的密封件，如果气缸垫片密封性不好，就会导致机油和冷却水相互混合，从而增加了机油的损耗。
3. 机油冷却器故障
某船MTU16V396型柴油机的机油冷却器如果发生故障，就会导致机油温度升高，增加了机油的流失和消耗。
4. 油封损坏
柴油机内部的油封如果出现损坏，就会导致机油的流失增加。
二、排除措施
1. 定期更换机油和机油滤芯
定期更换机油和机油滤芯是减少机油损耗的有效措施，可以保持机油的清洁度和润滑性能，延长机油的使用寿命。
定期检查气缸垫片的密封性，确保气缸垫片没有损坏或老化现象，保证其正常的密封性能，避免机油和冷却水的相互混合。
定期检查机油冷却器的性能和工作状态，确保其正常工作，避免机油温度升高导致机油的流失。
5. 注意机油的使用和储存 在使用和储存机油时要注意防止污染和杂质的混入，保持机油的清洁度，避免因机油的污染而加速柴油机零部件的磨损。
柴油机机油耗量过高可能是由多种原因造成的，针对这些原因需要采取相应的排除措施。定期的维护保养和检查是保证柴油机正常运转和减少机油损耗的重要手段，只有做好这些工作，才能保证柴油机的良好运转和船舶的安全运行。
