內燃機車柴油機的故障與處理

李義龍

[摘? ? 要]文章通過對內燃機車的柴油機系統的組成結構進行分析，結合實際情況，闡述內燃機車的柴油機在應用及故障分析方面的內容。希望能夠為我國鐵道運輸行業中內燃機車柴油機的相關故障與處理對策等方面提供參考性的建議。

[關鍵詞]內燃機車;柴油機;故障與處理

[中圖分類號]U269.5 [文獻標志碼]A [文章編號]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 柴油機的構造分析

柴油機具有功率大、能耗較低且效率較高的優勢，奠定了其在鐵路運輸行業的地位。現在我國鐵路網絡建設十分迅猛，柴油機由于工作負荷強度大、運行環境較惡劣所以會出現一些故障。為確保內燃機車的運行效率，切實提升鐵路貨運與交通服務的品質，首先需要剖析內燃機的構造情況。柴油機主要由進排氣系統、運動件、固定件、潤滑系統、配氣結構、燃油系統和其他系統等幾部分構成。空氣濾清器、進氣排氣的管道、增壓器和中冷器是構成柴油機進氣系統的主要部件。這些部件通過機械運動來攝入外界空氣而進一步輸送到氣缸中。攝入的空氣會在氣缸中進行燃燒后再排除廢氣。為保障氣缸內部的燃料能夠充分燃燒，進氣系統部件的運行狀態是最直接的影響因素。所謂的運動部件，其實就是指的連桿、活塞、曲軸等機械運動部件。這些部件的功能是將柴油機所產生的壓力進行能量轉換和傳動。固定件的主要組成部分包括主軸承、氣缸蓋、氣缸以及機體。通過固定件可以將柴油機的各個部件串接固定起來，使其成為一個有機的整體。潤滑系統的構成設計各路管道、機油的濾清器、主機、副機油泵等部件，通過潤滑系統的功能作用會使內燃機車柴油機正常運行中產生的摩擦力極大程度上得以減小。通過潤滑作用而顯著減小的摩擦力將能夠更好地保證機械運動轉化做功的最低損耗率。關于內燃機車柴油機的配氣結構，則主要是由氣門彈簧、氣門、凸軸輪、推桿、搖臂以及頂桿等功能部件共同組成。配氣結構的存在能夠使得內燃機的內部可以進行充分地氣體交換，從而確保可以輸出源源不斷的強勁動力。最后就是內燃機的燃油系統部件：管道、噴油泵、燃油濾清器以及噴油器等，負責為內燃機輸送燃料。因此，在柴油機各系統運行的過程中，相關技術負責人員應結合柴油機構造特點實時留意內燃機的運行狀態。并根據相關技術要求和標準定期對內燃機的各組成系統進行維護、檢查工作，以便于能夠及時發現內燃機各部分所存在的隱患，并針對異常情況所發生的部位以及相關聯的結構進行排查，盡快確定解決方案。

2 柴油機的常見故障分析

2.1 柴油機過載問題

柴油機的工作負荷較大，柴油機發生過載是較為常見的一種情況。尤其是隨著內燃機車運行時間較長時，柴油機也隨著不間斷運轉并持續散發著熱量。在這種情況下，如果柴油機的輸出功率無法達到內燃機車的動力標準，就會使得柴油機發生過載運轉現象。為了達到內燃機車的動力要求，柴油機會持續負荷運轉并快速積累熱量并使得內部溫度升高。柴油機的過載問題較為常見，但同時也會使得內燃機車面臨安全風險。當柴油機內部溫度持續升高至臨界值時，柴油機很可能癱瘓并造成內部系統構件被損壞。如果過載問題不能及時發現并采取措施，這種異常狀態對于柴油機的使用壽命而言是重大的隱患。

2.2 柴油機的欠壓故障分析

柴油機的欠壓故障也同樣是出現頻率較高的問題之一。造成內燃機欠壓故障的主要原因柴油機與內燃機車其他相關聯的系統運行過程機組負載間存在差異。有可能是柴油機自身出現了異常故障未得到有效的處理，進而令調壓裝置系統發生故障而產生了電流過大或功率過大的欠壓保護故障。柴油機在欠壓狀態下必然會使得其電壓持續下降，這種狀態如果長期存在會使得柴油機的壓縮機電流的運行速度上升。欠壓故障未能解決，壓縮機電流持續在正常閾值之外進行工作就使得柴油機轉矩下降。欠壓故障的后果同樣會使得柴油機內部的產熱不斷累積，最后會加劇柴油機的部件老化、絕緣性能下降，柴油機整體也會面臨損毀的風險。

2.3 柴油機的外部短路故障分析

柴油機外部短路故障的誘因較多，有可能某一部件單方面的原因造成的，也有可能是多種原因共同作用而導致的。比如，柴油機在運輸、工作的過程中受到了明顯的外力碰撞、機械損傷，或者由于操作人員的疏忽而導致的柴油機線路、部件發生破損。并且隨著柴油機使用時間的積累，不可避免各個功能部件會發生老化現象使得絕緣性得不到有效的保障，因此也增加了柴油機發生短路故障的風險。當多方面因素造成裸導體和匯流失去平衡性，就會使得整個內燃機車柴油機功率運行出現問題，內燃機車行駛過程的穩定與安全會受到嚴重的影響。不僅如此，柴油機如果發生了外部短路故障，逸散在柴油機外部的大量短路電流會對內燃機車的電力電氣設備產生巨大的危害。外部短路電流所產生的逆功率問題會影響到其他原動機出現故障。通常情況下內燃機車的柴油機是通過多機組并聯運行的方式進行工作的，不同機組之間存在著密切配合的關系。一旦其中某一機組發生短路故障出現了大量的外部電流，其他機組必然也會遭受池魚之災。逆功率會使原動機的連軸結構損壞或者使得燃油系統中斷，內燃機車柴油機不但不能輸出有效功率，還會使得電網功率的數值不斷增加，導致待并機組負頻差越來越大。如果未能按要求設置保護裝置并及時切斷故障機組，任由短路電流大肆破壞后果將不堪設想。由此，柴油機外部短路對內燃機車所產生的危害可見一斑。

2.4 柴油機冒黑煙狀況分析

柴油機冒黑煙是常見的故障，而且柴油機冒黑煙還是一些主要部件破損的信號。柴油機在運轉狀態下會從排煙道冒出程度不同的黑煙，柴油機排氣冒黑煙說明燃料在空氣不足的情況下進行燃燒，在高溫缺氧時分解聚合成石墨結晶狀的碳煙，隨廢氣排出的碳煙即形成黑煙。當柴油機剛啟動時可以從排煙道看到有股類似蘑菇云的濃黑煙氣沖出然后消失，排煙轉向正常。這時由于柴油機剛啟動時增壓器沒有廢氣能量進行驅動，造成燃燒室內嚴重缺少新鮮空氣，柴油機為了克服摩擦力不得不自動增大噴油泵的供油量，使燃料與氣體的混合非常不成比例，柴油機啟動后增壓器的工作逐漸轉向正常，燃燒室內新鮮空氣量逐漸增多，此時聯合調節器起作用將噴油泵齒條推向小刻線，使燃油與空氣的混合比例趨向正常，冒黑煙情況消失，因此，柴油機啟機時的冒黑煙并非屬于柴油機的故障。在柴油機正常運轉中仍繼續冒黑煙有時甚至冒得還比較嚴重，說明柴油機的工作狀態不正常，此時需查找原因并進行適當處理。如果未能及時處理，冒黑煙柴油機經濟性變差，而且污染環境排氣冒黑煙正是由于碳煙形成黑色，因此它會污染噴油器、氣門、氣門座、活塞、活塞環、缸套、增壓器的噴嘴環和渦輪，不但影響了這些零部件的使用壽命而且會加劇燃燒狀態的惡化。有時排氣冒黑煙是由于柴油機中某些零部件出現了故障，如果不及時處理，事故會擴大甚至損失會很嚴重。

2.5 柴油機敲缸問題分析

柴油機敲缸分為機械敲缸和燃燒敲缸。無論哪種情況，都將使柴油機動態性能惡化，影響柴油機正常工作，加劇氣門與氣門座、搖臂與橫臂的磨損。嚴重時造成氣門掉頭、搖臂球頭脫落等故障。磨損及一步發展，配合的零部件之間間隙過大，產生附加動載荷，甚至損壞連桿軸承、活塞、凸輪軸以及影響連桿、曲軸裂紋的產生、延伸等，縮短零部件壽命。并且敲缸問題所產生的噪聲，使乘務員心情煩躁，危害身心健康。

3 內燃機車柴油機的故障處理與維護保養措施分析

3.1 柴油機的故障排查與處理措施

通常在柴油機各個組成系統故障排除過程中，應該按照先簡后繁、由外而內的原則進行。經過實踐與統計，在柴油機實際運行中，運動部件與固定部件相對來說較為穩定，出現的問題較少。如果柴油機出現異常，并確認是電路系統所導致的，應采取以下措施：①應先對柴油機外部故障進行檢查，先考慮各個機組之間的連接問題，最后再考慮排查運動部件與固定部件等內部結構系統。②按照各部分出現故障的概率和邏輯進行排查，在一定程度上能夠減少工作量并且可以提高對柴油機異常狀態排查的及時性，能夠更好地保障柴油機故障處理的效率和內燃機車的運行進度。不同機組的柴油機系統各組件之間的連接非常復雜，線路、管路眾多，主要有供電供能和數據通信控制的作用。如果在線路連接中存在接觸不良或外部短路的情況，會導致柴油機電氣系統的信息通信中斷、指令無法傳達，不能及時進行數據傳輸工作，內燃機運行部分功能面臨崩潰，同時會伴隨一定的安全風險。針對柴油機線路連接情況復雜、線路較長的情況，需要相關技術操作人員先將電線的線路一端進行短接，之后對另外一端的數據通斷進行測量，如果檢測結果為通，意味著此條線路正常，能夠完成信息傳輸功能。反之如果經測量顯示電阻阻值很高，意味著線路某處出現了線路故障，技術人員需要進一步進行排查并及時將線路重新接好，再進行重復測量確保線路的連接無誤。

內燃機車柴油機如果出現冒黑煙的現象，需要對柴油機內部增壓器進行檢查。測量壓縮壓力如果整臺柴油機各缸壓縮壓力偏低，應對空氣濾清器進行檢查、清理。如測量某個缸壓縮壓力偏低，檢查配氣機構是否密封不嚴，一般汽缸蓋與缸套之間存在漏氣，緊固缸頭螺絲或更換缸頭墊片。測量爆發壓力，如果整臺柴油機各缸爆發壓力偏高，且柴油機又冒黑煙，同時操縱臺上顯示的功率又偏高，說明柴油機的整定功率過高，則需調整聯合調節器的功率懸掛點。檢查增壓器轉子轉動是否靈活，軸向間隙和徑向間隙是否符合要求，轉子與殼體之間有無碰擦現象。柴油機工作時的油、水溫度是否偏低。高海拔地區應進行功率修正。此外，如果柴油機的噴油泵中的某個油量齒圈發生了松動，同樣有可能會造成柴油機冒黑煙的情況，需要將松動部分進行緊固處理。最后要對某些容易損壞的出油閥以及濾清器等進行更換或清理。

為更好地應對內燃機所產生的敲缸問題，首先應當考慮對缸噴油泵的供油量。需要確認供油量與其他的油泵是否均勻一致。如果經檢查發現供油量出現異常，應當及時調整該缸的油量。與此同時，可以拆下噴油器上試驗臺對其進行系統的檢查，重點關注噴油器的霧化質量和噴射壓力指標參數是否在合理區間。通過檢查判斷是否有必要對噴油器進行維護操作或者選擇更換新的噴油器。對各缸幾何噴油器提前角的檢查也是必不可少的，要確認其是否符合規定的技術要求。若發生了機械敲缸現象，并且同時在氣缸蓋處聽到了漏氣聲。就需要先排除示功閥和墊子是否有漏氣的情況。如果未發現墊子漏氣，就需要考慮檢查氣門冷態間隙，看看間隙有沒有明顯偏大。偏大的冷態間隙則說明氣門已經彎曲。如果氣門間隙正常，拆下該缸的波紋管和進氣支管后盤車，當進排氣滾輪同時在凸輪基圓上時，如果仍能從排氣口處聽到輕微的漏氣聲，說明氣門閥盤已經裂紋或掉塊。應更換氣門座。敲缸的原因較復雜，從形成機理分析有機械原因，也有燃燒原因;從工藝過程分析，與檢修、組裝、試驗調整都有直接的關系。內燃機車柴油機的敲缸現象所造成的危害和后果不容小覷，因此相關部門應當充分認識到加強工序控制的重要性。實時關注在柴油機試驗及機車運用過程中的狀態、多留意各個細微之處和異常情況，一旦發現了柴油機產生了敲缸必須第一時間引起重視，即刻采取有效的防治措施盡可能阻止故障的擴大化和嚴重化，努力做到“預防修理為主，維修保養并重”。

3.2 柴油機的維護保養措施

為確保柴油機系統的正常運轉，減少因故障而導致機車班次貽誤的情況。需要根據柴油機的工作強度和運行頻率來對其進行維護保養工作。尤其是在進行高強度連續運轉作業后，要重視對排氣系統、潤滑系統、配氣結構、燃油系統部件的維護。這對于進行維護作業的技術人員來說，其專業知識水平和操作技能水平有一定的要求。需要加強對相關知識的培訓以及維護經驗的積累，確保技術人員能夠勝任對柴油機的日常檢查工作。在維護保養的過程，能夠對發現問題做出準確的判斷并按照一定的邏輯順序進行檢查，保障柴油機的穩定運行。

4 結束語

內燃機車在運行過程中，柴油機出現故障是非常常見的現象，對機車運行存在著較高的安全威脅，文章針對內燃機車可能產生的故障進行研究。通過探尋內燃機車柴油機在工作過程中可能出現的過載問題、欠壓問題，短路故障以及冒黑煙和敲缸問題進行分析，從而得出只有日常保養柴油機，才能保證內燃機車柴油機的正常工作和運轉。因為機車的內燃機是整個機車的動力，它的具體情況關系著整個機車的運行情況，所以需要認真對待該工作，將柴油機的保養工作納入日常維護工作中。這樣才能夠大大提升工作效率，確保整個機車運行安全。

參考文獻

[1] 楊正剛，楊清榮.東風4B型內燃機車柴油機機油循環系統的故障原因及處理方法[J].甘肅科技縱橫，2015，44（1）：43-44，75.