DF4B內燃機車柴油機慣性停機原因分析及改進措施

于憲宇++于洪博

[摘 要]針對DF4B 型內燃機車柴油機運用中慣性停機故障，根據(jù)故障原因分類統(tǒng)計結果，從機油系統(tǒng)機油壓力偏低方面，闡述柴油機慣性停機的原因，并采取相應措施，使機車柴油機運用中慣性停機故障明顯下降。

[關鍵詞]電傳動內燃機車 柴油機 慣性停機 成因分析 改進

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0398-01

1、概況

內燃機車柴油機運行中慣性停機是影響機車運用較為突出的一種故障，頻繁的自動停機，會導致列車途停，干擾運輸秩序，并可能由于現(xiàn)場處理不當引發(fā)柴油機大部件破損，危及行車安全。因此，非常有必要分析柴油機慣性停機原因，并采取相應措施，以保障內燃機車運用安全。

2、 機車機油系統(tǒng)概述

DF4B型內燃機車機油系統(tǒng)是以機油泵作為動力破事機油循環(huán)流動，機油經(jīng)過濾清和冷卻后，向柴油機各零部件的摩擦表面供給一定壓力和溫度的潔凈機油并冷卻活塞。機油帶出摩擦及部分燃燒的熱量，最后流回柴油機油底殼內。

整個機油系統(tǒng)包括柴油機油底殼、機油泵、機油熱交換器、機油濾清器、柴油機內部潤滑系統(tǒng)、機油離心精濾器、啟動機油泵、油壓繼電器和儀表、各種閥及管路等。此外還有對機油進行預熱的輔助機油泵。

柴油機啟動時，安裝在機車動力室的啟動機油泵，從柴油機自由端油底殼內吸油加壓后，通過逆止閥壓入機油主循環(huán)管路內，經(jīng)過機油熱交換器、機油精濾器進入柴油機主機油道后注入各摩擦表面并充滿整個潤滑系統(tǒng)，然后再流回油底殼。保證柴油機有足夠的潤滑，在啟動時不受磨損。

柴油機啟動后，啟動機油泵停止打油，柴油機上的主機油泵開始工作，從油底殼內吸油加壓后經(jīng)熱交換器、濾清器冷卻凈化后，進入柴油機潤滑系統(tǒng)潤滑各零部件的摩擦表面及冷卻活塞后流回油底殼內。其中有總循環(huán)量的5～15%的機油經(jīng)離心精濾器過后流回油底殼，提高機油的濾清效果。

3 、 柴油機慣性停機分析

DF4B 型機車柴油機慣性停機故障原因統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，機油壓力偏低占38%，這種故障是慣性停機的主要原因。

3.1 機油壓力偏低

機油壓力偏低造成柴油機慣性停機，主要表現(xiàn)為柴油機加載、卸載或機車空氣壓縮機啟動時突然停機。

DF4B 型柴油機機油系統(tǒng)有機內循環(huán)通路和機外循環(huán)通路。為保證柴油機的潤滑，在柴油機增壓器機油濾清器（磁性濾清器）后設有油壓繼電器。當柴油機主機油道末端油壓下降到油壓繼電器設定值（80 kPa）時，第 1 和第 2 油壓繼電器（1YJ 和 2YJ）動作，切斷電磁連鎖器（DLS）線圈電源，通過聯(lián)合調節(jié)器作用使噴油泵停止供油，柴油機停機。

3.1.1 主機油泵供油量不足

主機油泵供油量不足，主要表現(xiàn)為主機油泵出口壓力低，形成原因主要有以下 3 種情況。

（1）主機油泵及泵傳動機構故障。這類故障會造成機油出口壓力明顯下降，可通過觀察主機油泵出口壓力來確定。

（2）主機油泵吸油口濾網(wǎng)堵塞。當主機油泵吸油口濾網(wǎng)被污物、油泥等堵塞時，會造成主機油泵吸油困難，機油壓力下降，可通過觀察主機油泵出口壓力確定。

（3）泵前管路漏氣。如果油底殼油位低，主機油泵工作時會吸入空氣，泵內真空度下降，導致供油量不足。特別是當油底殼內部吸油管管口法蘭密封不嚴或管路上部出現(xiàn)裂紋時，如果油底殼油位偏低，機車在運行中會因機油波動而吸氣，導致機油壓力下降或波動。

3.1.2 機油通道阻塞

機油通道阻塞，主要表現(xiàn)為管道前后壓力差大，形成原因主要有以下 2 種情況。

（1）機油粗濾器、磁性濾清器因臟物堵塞。當機油內不溶物增多時，會積聚在機油粗濾器、磁性濾清器濾芯，使機油流經(jīng)濾清器后壓力大幅降低。特別是當磁性濾清器裝反時，固定濾芯的螺絲容易松動而堵塞進油道，造成增壓器壓力低。通過比較濾清器前后油壓壓力大小，即可判斷機油粗濾器或磁性濾清器是否堵塞。

（2）小油管阻塞。油壓繼電器、各機油壓力表油管內徑較小，當異物進入時會造成阻塞。在拆裝增壓器濾清器過程中，極易使污物進入油壓繼電器管路接頭處，造成阻塞。出現(xiàn)這種故障時，機車儀表往往顯示壓力正常，但部分繼電器因油壓不足斷電，柴油機已停機。

3.1.3 機油系統(tǒng)泄油量大

（1）主機油泵安全閥、旁通減壓閥故障。當安全閥或旁通減壓閥常開或關閉不嚴時，過多的機油將直接流回油底殼，導致主機油泵出口壓力不足。這種情況可通過觀察主機油泵出口壓力來判斷。

（2）啟動機油泵、輔助機油泵逆止閥故障或截止閥誤開啟。當各類逆止閥關不嚴時，主機油泵供油中將有小部份通過逆止閥流回油底殼，造成機油壓力偏低。這種情況可通過各點前后壓力差來判斷。

（3）增壓器安全閥不良。如果安全閥閥座密封不嚴或彈簧斷裂，安全閥在低壓時開啟，增壓器油入口壓力會大幅降低，油壓繼電器油壓也會降低。這類故障可通過對比前后2個增壓器各自機油壓力來判斷。

（4）柴油機各潤滑面潤滑間隙偏大。柴油機主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承及增壓器軸承均為滑動軸承，隨著軸瓦的磨耗，潤滑間隙增大，導致泄油量變大。這種情況可通過觀察主機油泵出口壓力及末端壓力或計算兩者之間的壓力差來判斷。

3.1.4 機油稀釋

若柴油機燃油進入機油系統(tǒng)，機油會稀釋，運動粘度下降，壓力降低。導致機油稀釋的主要因素有3種。

（1）氣缸套、氣缸蓋破損。

（2）凸輪軸箱內的噴油泵、噴油器回油管接頭松動，或回油管斷裂。

（3）噴油器霧化不良或不霧化。

3.1.5 機油溫度高

在機車運行過程中，機油溫度會逐步升高，機油粘度逐步下降，機油壓力也隨之下降，容易造成停機。這種故障多發(fā)生在炎熱的暑季，而且存在一定的隱蔽性。也就是說當機車返段后，由于油溫已經(jīng)降低，機油壓力重新恢復至正常狀態(tài)，故障不易被發(fā)現(xiàn)。此外，機油長時間處于高溫狀態(tài)時易引起機油加速老化。

DF4B 型機車最常見的情況是，若機油溫度較高，機車加載或空氣壓縮機啟動時出現(xiàn)停機。原因是柴油機負載變化會引發(fā)轉速波動，機車加載或空氣壓縮機啟動時，柴油機轉速會下降30 r/min左右，機油壓力將隨柴油機轉速下降而降低。如果柴油機機油壓力偏低，這個波動會造成柴油機增壓器油入口壓力瞬間低于油壓繼電器（1YJ和2YJ）釋放值，導致 DSL 斷電，柴油機停機。

4 、 改進措施

根據(jù)上述分析，并總結機務段反饋信息，對機車機油系統(tǒng)和保護電路采取以下改進措施。

4.1 裝用復合陶瓷噴油器針閥偶件

在所有內燃機車上推廣使用復合陶瓷噴油器針閥偶件。陶瓷噴油器針閥偶件可確保運用60萬km，霧化不良故障率低，可有效防止因噴油器不良造成的機油稀釋。

4.2 噴油器回油管改到柴油機機體外

為防止燃油回油管斷裂或連接不良造成機油稀釋，將噴油器回油管移出凸輪軸箱，在柴油機機體兩側布置污油管，連接各噴油器回油管，再在柴油機機體兩端匯流進入污油箱。

4.3 第1和第2油壓繼電器改為延時電路

機油系統(tǒng)泄油量大、濾清器臟物堵塞、油壓繼電器管路阻塞（污物或空氣泡）等導致的部分機車機油壓力偏低，在實際工作中處理起來較繁鎖。這些機車在運用中經(jīng)常發(fā)生機車加載、卸載或空氣壓縮機啟動時油壓波動到達1YJ或2YJ下限停機。為了解決此故障，通過改造DLS線圈電路，來減小途中停機故障發(fā)生的概率。

5、 改進效果

通過實施上述改造方案后，機車柴油機慣性停機率明顯降低。同時，在遇到柴油機慣性停機故障時，現(xiàn)場查找與處理時間大大縮短。

參考文獻

[1] 吳維勝.東風4 型內燃機車應急故障處理[M].北京：中國鐵道出版社，1994.

[2] 鐵道部大連機車車輛工廠.東風4B 型內燃機車柴油機[M].大連 ：大連理工大學出版社，1988.

[3] 鐵道部大連機車車輛工廠.東風4B 型內燃機車電力傳動[M].大連 ：大連理工大學出版社，1991.