内燃机车柴油机的故障与处理

李义龙

[摘    要]文章通过对内燃机车的柴油机系统的组成结构进行分析，结合实际情况，阐述内燃机车的柴油机在应用及故障分析方面的内容。希望能够为我国铁道运输行业中内燃机车柴油机的相关故障与处理对策等方面提供参考性的建议。

[关键词]内燃机车;柴油机;故障与处理

[中图分类号]U269.5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）04–00–03

Analysis and Treatment of Faults of Diesel Engine of Diesel Locomotive

Li Yi-long

[Abstract]By analyzing the composition and structure of diesel engine system of diesel locomotive， combined with the actual situation， this paper expounds the application and fault analysis of diesel engine of diesel locomotive. It is hoped that it can provide reference theoretical suggestions for the relevant faults and Treatment Countermeasures of diesel locomotive diesel engine in China's railway transportation industry.

[Keywords]diesel locomotive; diesel engine;fault and treatment

1 柴油机的构造分析

柴油机具有功率大、能耗较低且效率较高的优势，奠定了其在铁路运输行业的地位。现在我国铁路网络建设十分迅猛，柴油机由于工作负荷强度大、运行环境较恶劣所以会出现一些故障。为确保内燃机车的运行效率，切实提升铁路货运与交通服务的品质，首先需要剖析内燃机的构造情况。柴油机主要由进排气系统、运动件、固定件、润滑系统、配气结构、燃油系统和其他系统等几部分构成。空气滤清器、进气排气的管道、增压器和中冷器是构成柴油机进气系统的主要部件。这些部件通过机械运动来摄入外界空气而进一步输送到气缸中。摄入的空气会在气缸中进行燃烧后再排除废气。为保障气缸内部的燃料能够充分燃烧，进气系统部件的运行状态是最直接的影响因素。所谓的运动部件，其实就是指的连杆、活塞、曲轴等机械运动部件。这些部件的功能是将柴油机所产生的压力进行能量转换和传动。固定件的主要组成部分包括主轴承、气缸盖、气缸以及机体。通过固定件可以将柴油机的各个部件串接固定起来，使其成为一个有机的整体。润滑系统的构成设计各路管道、机油的滤清器、主机、副机油泵等部件，通过润滑系统的功能作用会使内燃机车柴油机正常运行中产生的摩擦力极大程度上得以减小。通过润滑作用而显著减小的摩擦力将能够更好地保证机械运动转化做功的最低损耗率。关于内燃机车柴油机的配气结构，则主要是由气门弹簧、气门、凸轴轮、推杆、摇臂以及顶杆等功能部件共同组成。配气结构的存在能够使得内燃机的内部可以进行充分地气体交换，从而确保可以输出源源不断的强劲动力。最后就是内燃机的燃油系统部件：管道、喷油泵、燃油滤清器以及喷油器等，负责为内燃机输送燃料。因此，在柴油机各系统运行的过程中，相关技术负责人员应结合柴油机构造特点实时留意内燃机的运行状态。并根据相关技术要求和标准定期对内燃机的各组成系统进行维护、检查工作，以便于能够及时发现内燃机各部分所存在的隐患，并针对异常情况所发生的部位以及相关联的结构进行排查，尽快确定解决方案。

2 柴油机的常见故障分析

2.1 柴油机过载问题

柴油机的工作负荷较大，柴油机发生过载是较为常见的一种情况。尤其是随着内燃机车运行时间较长时，柴油机也随着不间断运转并持续散发着热量。在这种情况下，如果柴油机的输出功率无法达到内燃机车的动力标准，就会使得柴油机发生过载运转现象。为了达到内燃机车的动力要求，柴油机会持续负荷运转并快速积累热量并使得内部温度升高。柴油机的过载问题较为常见，但同时也会使得内燃机车面临安全风险。当柴油机内部温度持续升高至临界值时，柴油机很可能瘫痪并造成内部系统构件被损坏。如果过载问题不能及时发现并采取措施，这种异常状态对于柴油机的使用寿命而言是重大的隐患。

2.2 柴油机的欠压故障分析

柴油机的欠压故障也同样是出现频率较高的问题之一。造成内燃机欠压故障的主要原因柴油机与内燃机车其他相关联的系统运行过程机组负载间存在差异。有可能是柴油机自身出现了异常故障未得到有效的处理，进而令调压装置系统发生故障而产生了电流过大或功率过大的欠压保护故障。柴油机在欠压状态下必然会使得其电压持续下降，这种状态如果长期存在会使得柴油机的压缩机电流的运行速度上升。欠压故障未能解决，压缩机电流持续在正常阈值之外进行工作就使得柴油机转矩下降。欠压故障的后果同样会使得柴油机内部的产热不断累积，最后会加剧柴油机的部件老化、绝缘性能下降，柴油机整体也会面临损毁的风险。

2.3 柴油机的外部短路故障分析

柴油机外部短路故障的诱因较多，有可能某一部件单方面的原因造成的，也有可能是多种原因共同作用而导致的。比如，柴油机在运输、工作的过程中受到了明显的外力碰撞、机械损伤，或者由于操作人员的疏忽而导致的柴油机线路、部件发生破损。并且随着柴油机使用时间的积累，不可避免各个功能部件会发生老化现象使得绝缘性得不到有效的保障，因此也增加了柴油机发生短路故障的风险。当多方面因素造成裸导体和汇流失去平衡性，就会使得整个内燃机车柴油机功率运行出现问题，内燃机车行驶过程的稳定与安全会受到严重的影响。不仅如此，柴油机如果发生了外部短路故障，逸散在柴油机外部的大量短路电流会对内燃机车的电力电气设备产生巨大的危害。外部短路电流所产生的逆功率问题会影响到其他原动机出现故障。通常情况下内燃机车的柴油机是通过多机组并联运行的方式进行工作的，不同机组之间存在着密切配合的关系。一旦其中某一机组发生短路故障出现了大量的外部电流，其他机组必然也会遭受池鱼之灾。逆功率会使原动机的连轴结构损坏或者使得燃油系统中斷，内燃机车柴油机不但不能输出有效功率，还会使得电网功率的数值不断增加，导致待并机组负频差越来越大。如果未能按要求设置保护装置并及时切断故障机组，任由短路电流大肆破坏后果将不堪设想。由此，柴油机外部短路对内燃机车所产生的危害可见一斑。

2.4 柴油机冒黑烟状况分析

柴油机冒黑烟是常见的故障，而且柴油机冒黑烟还是一些主要部件破损的信号。柴油机在运转状态下会从排烟道冒出程度不同的黑烟，柴油机排气冒黑烟说明燃料在空气不足的情况下进行燃烧，在高温缺氧时分解聚合成石墨结晶状的碳烟，随废气排出的碳烟即形成黑烟。当柴油机刚启动时可以从排烟道看到有股类似蘑菇云的浓黑烟气冲出然后消失，排烟转向正常。这时由于柴油机刚启动时增压器没有废气能量进行驱动，造成燃烧室内严重缺少新鲜空气，柴油机为了克服摩擦力不得不自动增大喷油泵的供油量，使燃料与气体的混合非常不成比例，柴油机启动后增压器的工作逐渐转向正常，燃烧室内新鲜空气量逐渐增多，此时联合调节器起作用将喷油泵齿条推向小刻线，使燃油与空气的混合比例趋向正常，冒黑烟情况消失，因此，柴油机启机时的冒黑烟并非属于柴油机的故障。在柴油机正常运转中仍继续冒黑烟有时甚至冒得还比较严重，说明柴油机的工作状态不正常，此时需查找原因并进行适当处理。如果未能及时处理，冒黑烟柴油机经济性变差，而且污染环境排气冒黑烟正是由于碳烟形成黑色，因此它会污染喷油器、气门、气门座、活塞、活塞环、缸套、增压器的喷嘴环和涡轮，不但影响了这些零部件的使用寿命而且会加剧燃烧状态的恶化。有时排气冒黑烟是由于柴油机中某些零部件出现了故障，如果不及时处理，事故会扩大甚至损失会很严重。

2.5 柴油机敲缸问题分析

柴油机敲缸分为机械敲缸和燃烧敲缸。无论哪种情况，都将使柴油机动态性能恶化，影响柴油机正常工作，加剧气门与气门座、摇臂与横臂的磨损。严重时造成气门掉头、摇臂球头脱落等故障。磨损及一步发展，配合的零部件之间间隙过大，产生附加动载荷，甚至损坏连杆轴承、活塞、凸轮轴以及影响连杆、曲轴裂纹的产生、延伸等，缩短零部件寿命。并且敲缸问题所产生的噪声，使乘务员心情烦躁，危害身心健康。

3 内燃机车柴油机的故障处理与维护保养措施分析

3.1 柴油机的故障排查与处理措施

通常在柴油机各个组成系统故障排除过程中，应该按照先简后繁、由外而内的原则进行。经过实践与统计，在柴油机实际运行中，运动部件与固定部件相对来说较为稳定，出现的问题较少。如果柴油机出现异常，并确认是电路系统所导致的，应采取以下措施：①应先对柴油机外部故障进行检查，先考虑各个机组之间的连接问题，最后再考虑排查运动部件与固定部件等内部结构系统。②按照各部分出现故障的概率和逻辑进行排查，在一定程度上能够减少工作量并且可以提高对柴油机异常状态排查的及时性，能够更好地保障柴油机故障处理的效率和内燃机车的运行进度。不同机组的柴油机系统各组件之间的连接非常复杂，线路、管路众多，主要有供电供能和数据通信控制的作用。如果在线路连接中存在接触不良或外部短路的情况，会导致柴油机电气系统的信息通信中断、指令无法传达，不能及时进行数据传输工作，内燃机运行部分功能面临崩溃，同时会伴随一定的安全风险。针对柴油机线路连接情况复杂、线路较长的情况，需要相关技术操作人员先将电线的线路一端进行短接，之后对另外一端的数据通断进行测量，如果检测结果为通，意味着此条线路正常，能够完成信息传输功能。反之如果经测量显示电阻阻值很高，意味着线路某处出现了线路故障，技术人员需要进一步进行排查并及时将线路重新接好，再进行重复测量确保线路的连接无误。

内燃机车柴油机如果出现冒黑烟的现象，需要对柴油机内部增压器进行检查。测量压缩压力如果整台柴油机各缸压缩压力偏低，应对空气滤清器进行检查、清理。如测量某个缸压缩压力偏低，检查配气机构是否密封不严，一般汽缸盖与缸套之间存在漏气，紧固缸头螺丝或更换缸头垫片。测量爆发压力，如果整台柴油机各缸爆发压力偏高，且柴油机又冒黑烟，同时操纵台上显示的功率又偏高，说明柴油机的整定功率过高，则需调整联合调节器的功率悬挂点。检查增压器转子转动是否灵活，轴向间隙和径向间隙是否符合要求，转子与壳体之间有无碰擦现象。柴油机工作时的油、水温度是否偏低。高海拔地区应进行功率修正。此外，如果柴油机的喷油泵中的某个油量齿圈发生了松动，同样有可能会造成柴油机冒黑烟的情况，需要将松动部分进行紧固处理。最后要对某些容易损坏的出油阀以及滤清器等进行更换或清理。

为更好地应对内燃机所产生的敲缸问题，首先應当考虑对缸喷油泵的供油量。需要确认供油量与其他的油泵是否均匀一致。如果经检查发现供油量出现异常，应当及时调整该缸的油量。与此同时，可以拆下喷油器上试验台对其进行系统的检查，重点关注喷油器的雾化质量和喷射压力指标参数是否在合理区间。通过检查判断是否有必要对喷油器进行维护操作或者选择更换新的喷油器。对各缸几何喷油器提前角的检查也是必不可少的，要确认其是否符合规定的技术要求。若发生了机械敲缸现象，并且同时在气缸盖处听到了漏气声。就需要先排除示功阀和垫子是否有漏气的情况。如果未发现垫子漏气，就需要考虑检查气门冷态间隙，看看间隙有没有明显偏大。偏大的冷态间隙则说明气门已经弯曲。如果气门间隙正常，拆下该缸的波纹管和进气支管后盘车，当进排气滚轮同时在凸轮基圆上时，如果仍能从排气口处听到轻微的漏气声，说明气门阀盘已经裂纹或掉块。应更换气门座。敲缸的原因较复杂，从形成机理分析有机械原因，也有燃烧原因;从工艺过程分析，与检修、组装、试验调整都有直接的关系。内燃机车柴油机的敲缸现象所造成的危害和后果不容小觑，因此相关部门应当充分认识到加强工序控制的重要性。实时关注在柴油机试验及机车运用过程中的状态、多留意各个细微之处和异常情况，一旦发现了柴油机产生了敲缸必须第一时间引起重视，即刻采取有效的防治措施尽可能阻止故障的扩大化和严重化，努力做到“预防修理为主，维修保养并重”。

3.2 柴油机的维护保养措施

为确保柴油机系统的正常运转，减少因故障而导致机车班次贻误的情况。需要根据柴油机的工作强度和运行频率来对其进行维护保养工作。尤其是在进行高强度连续运转作业后，要重视对排气系统、润滑系统、配气结构、燃油系统部件的维护。这对于进行维护作业的技术人员来说，其专业知识水平和操作技能水平有一定的要求。需要加强对相关知识的培训以及维护经验的积累，确保技术人员能够胜任对柴油机的日常检查工作。在维护保养的过程，能够对发现问题做出准确的判断并按照一定的逻辑顺序进行检查，保障柴油机的稳定运行。

4 结束语

内燃机车在运行过程中，柴油机出现故障是非常常见的现象，对机车运行存在着较高的安全威胁，文章针对内燃机车可能产生的故障进行研究。通过探寻内燃机车柴油机在工作过程中可能出现的过载问题、欠压问题，短路故障以及冒黑烟和敲缸问题进行分析，从而得出只有日常保养柴油机，才能保证内燃机车柴油机的正常工作和运转。因为机车的内燃机是整个机车的动力，它的具体情况关系着整个机车的运行情况，所以需要认真对待该工作，将柴油机的保养工作纳入日常维护工作中。这样才能够大大提升工作效率，确保整个机车运行安全。

参考文献

[1] 杨正刚，杨清荣.东风4B型内燃机车柴油机机油循环系统的故障原因及处理方法[J].甘肃科技纵横，2015，44（1）：43-44，75.