東風4DD 型內燃機車增壓器噴油器故障及解決對策

唐國梁

（山東淄礦鐵路運輸有限公司，濟寧 272104）

常規情況下，東風4DD型機車上使用的16V240ZJ型柴油發動機具有運行平穩、綜合效益高的特點。但是，發動機所處的工作環境比較復雜，在某些情況影響下，如發動機零部件質量差、增壓器裝配不合理、發動機維護不到位等，都會導致其內部的噴油器發生運行故障，嚴重的情況下甚至會大幅降低整體柴油機的使用性能及綜合效益，對機車的運行穩定性也有一定的負面影響。基于此，需要全面加強對增壓器噴油器故障的關注，在明確噴油器檢查要點及安裝標準的基礎上，對不同類別的故障采用相應的解決對策。

1 增壓器運行原理

增壓器是柴油發動機的關鍵部件，在沒有外部條件的影響下，增壓器的轉速越快，其增壓效果就越好。因此，提高渦輪增壓器速度成為實現增壓效益最大化的重要途徑。但是，當渦輪增壓速度持續提高時，各軸承間的摩擦也會隨之增大，會誘發軸承發熱、軸承損耗增加等一系列問題。為在有效保證增壓器應用效益的同時盡量降低軸承的損耗，需要使用大量潤滑油來減少摩擦，而這一措施會導致增壓器內部機油管路的進油量飆升，從而造成整體油壓上升[1]。

東風4DD 型內燃機車（見圖1）增壓器在運行穩定的情況下，油壓會維持在400～600 kPa。相較于其他內燃機車，該內燃機車增壓器的油壓更高，原因主要有以下2 個方面。一方面，增壓器的速度將直接影響其運轉收益，并且在提高速度的過程中產生巨大的摩擦熱量。因此，為了保證柴油機高效運轉，必須擴大增壓機的油壓范圍。另一方面，東風4DD 柴油機車使用的軸瓦大部分是軸瓦式滑動軸承。與其他類型的軸瓦相比，這種軸瓦與轉子間的空間更窄，雖然可以有效減小增壓油的壓力，但是也增加了軸承的磨損，因此借助提高油壓的方法來保證軸承的潤滑[2]。

圖1 東風4DD-0030 兗礦物流機車

此外，油壓不夠也是造成柴油機增壓系統失效的一個重要因素。這類發動機的機油體系由4 個部分組成，即主機油泵、機油換熱器、油底殼和機油粗過濾器。在運轉時，機油會順著管道進入發動機，并對增壓器軸承等各部件進行潤滑，最終匯聚在油底殼。在此過程中，任意環節的質量問題都會致使增壓器噴油器出現故障[3]。

2 增壓器噴油器故障與相應解決對策

2.1 增壓器噴油泵及噴油器自身故障與解決對策

通常情況下，造成增壓器噴油器失效有3 個原因。第一，柴油機渦輪增壓器上的噴油嘴針閥的密封表面受到很大沖擊，而且經過長時間工作后密封表面會出現凹陷，導致彈簧的預緊力降低。同時，噴油器的噴射壓力也會下降，導致柴油發動機的燃料燃燒效率不斷下降。第二，若噴油器或者柴油汽缸內的密封件發生破損，則噴油器在工作時會回流到發動機的燃燒室中，從而對柴油機的整體運行效率造成影響。第三，柴油機內部各油缸的噴油量閾值差值過高也是導致柴油機空載率提高、柴油損耗增大的主要原因[4]。

針對以上問題，可以通過如下措施降低噴油器發生故障的概率。在系統性的檢查環節中，首先要仔細檢查噴油器的針閥，如果針閥密封位置出現嚴重的磨損和脫落現象，必須立即替換。如果針閥的磨耗程度較低，可以用研磨方法進行打磨，以此保證其正常使用。除上述方法，檢查人員還需要細致核查噴油器的密封銅墊。如果發現噴油器的密封銅墊存在密封性下降的問題，需要及時更換，以保障整機的密封性。同時，噴油泵應盡量選擇同一型號，避免在內燃機車增壓器運行中，因型號不同導致噴油泵噴油量存在差值過大的情況[5]。

2.2 氣缸蓋及活塞環誘發故障與解決對策

當發動機氣缸蓋和活塞環出現噴油現象時，說明燃油已經進入燃燒室，導致該問題的原因有以下3 個。第一，在發動機裝配前，有關技術人員沒有按照規定合理挑選氣門導管，造成內燃機進氣和排氣門之間的縫隙太大，從而導致機油順著管道進入燃燒室內，然后隨著燃燒廢氣進入排氣歧管內部。此外，使用不合規格的氣門導管閥桿也會導致間隙過大。第二，安裝內燃機的過程中，如果將氣缸、活塞環以及油環裝反，則會引發噴油故障。第三，氣缸活塞使用時間過長或活塞損耗嚴重，有可能導致氣缸壁上的凝結機油順管道進入燃燒室內。為解決此類問題，需要在安裝氣缸和氣缸排障的過程中，結合現場情況在氣門導管上適當增設幾圈閥桿密封圈。當機油溫度維持在75 ℃左右、機油整體流量在0.67 mL·h-1的情況下，應保障閥桿密封圈所承受的壓強值始終高于275.79 kPa。結合現場實際情況，有關技術人員要仔細檢測活塞環的彈力和活塞閉合孔之間的縫隙，這樣才能降低出現故障的概率[6]。

2.3 增壓器元件質量誘發故障與解決對策

增壓器元件質量問題也是誘發噴油器故障的主要原因之一。在內燃機穩定運行的過程中，若增壓器的轉子軸出現過度損耗或斷裂問題，會導致轉子軸失衡，進而誘發增壓器內部葉輪及進氣蝸殼之間碰撞，造成壓氣端油封失衡。在壓氣端油風失衡的情況下，發動機工作時，潤滑油會從氣缸中排出，然后流入燃燒室。另外，發動機渦輪端部的軸承密封件損壞，同樣會引起密封件泄漏，進而引發噴油機故障。針對此類問題，相關技術人員應遵循先易后難的原則，逐一檢測增壓器元件的質量，并以此為基礎檢查增壓渦輪和壓縮機的端部，保證它們平穩運轉。如果發現增壓器排氣口存在大量機油，則可以確定機油是從排氣門閥桿上流下，從而可以斷定內燃機增壓器氣門導管和氣門閥桿之間空隙較大誘發噴油機故障。針對這一問題，應及時調整進氣閥門、進氣門導管的相關尺寸。

2.4 油封故障與解決對策

誘發增壓器噴油器出現故障的主要原因包括油封漏油。在機車實際運行過程中，導致油封漏油的原因比較多，其中影響最大、頻率最高的原因為增壓加油槍供油的臨界壓力過高、增壓器油箱潤滑油漏出和油封失效。為了解決發動機油路中供油壓力閾值過高的問題，可以在供油端口對應的管道上加裝一種額定壓力數值的安全閥，保證壓力過大時安全閥可以自動打開，將微量的潤滑油通過安全閥流入油箱。為了防止潤滑油漏出，可以采用在鏡面徑向軸承的外部設置螺旋槽形的密封圈，并在壓縮機的輪背上設置對應的潤滑油盤。另外，還可以通過調節油封間隙來解決機油泄漏和油封失效的問題[7]。

3 東風4DD 型內燃機車增壓器噴油器檢查要點

3.1 柱塞偶件的檢修

第一，外觀檢查。首先要注意栓塞柱和栓塞器的匹配情況，檢查活塞和活塞套筒的內壁有無明顯裂紋、磨損、拉伸和擦傷。如果其表面具有輕微劃痕、銹斑以及配合不當等問題，那么可以選擇研磨修復或成對更換的方式保證運行效果。如果柱塞表面的故障無法通過肉眼排查，則可利用電磁探傷法進行檢查，若存在故障需成對更換。第二，分析柱塞偶件配合間隙，采用斜位滑動法檢測活塞偶件的裝配間隙。在沖洗和潤滑完畢后，活塞偶件向外旋轉45°，然后將活塞旋轉到任何一個周向方向，從活塞套筒中抽出大約1/3的活塞后松開，通過自身重量判斷其能否在任何周向上平穩滑動到活塞套底。同時，分析柱在自由滑落過程中是否存在阻塞，若存在，則證明柱塞偶件之間配合過緊，應對其進行研磨修復。

3.2 出油閥偶件檢查

第一，外觀檢查。目測出油偶件表面是否存在細小裂紋，存在裂紋的情況下需及時更換偶件。同時，分析其是否存在拉傷，若存在，則需要視其嚴重程度進行修復或更換。第二，配合間隙檢查。檢查卸載凸緣及孔座之間的間隙距離，需要將卸載凸緣到油閥作為導孔，直到出油閥全部就位。在這個過程中，壓力系統中增大的體積就是卸載容積。在檢測過程中，要保證卸載容積在適當范圍內，不能太大，也不能太小。如果壓力太大，可能導致出油閥落座時，系統中殘留的機油壓力過小，從而造成燃油噴射延遲。如果壓力太小，會導致系統中的殘余油壓力過大，使得停油速度過慢，停噴后出現二次噴射。為了保證內燃機車柴油機的卸載容積達到最佳臨界值，必須確保油閥卸載凸緣和閥座的間距不超過0.025 mm，若超出，該值應及時更換。

3.3 噴油泵油量檢查與調整

準備油量試驗臺、單孔工藝、噴油器以及梁標等。將噴油泵的供油壓強調整為150～250 kPa，并將實驗室的溫度及實驗用油的溫度控制在15～25 ℃，然后對噴油泵的油量進行檢查，具體標準見表1。

表1 檢查標準與檢查項目

針對噴油泵油量檢查中發現的問題，需要按照以下方法進行調整。第一，噴油泵停油位置與實際不符，需要調整共有齒條的位置。在有需要的情況下，可以通過增設墊片的方式調整指針。第二，針對供油量過小的問題，可以通過更換剛度更大的出油閥彈簧，或在彈簧與生成限制器之間增加墊片的方式進行調整。如果此舉無效，則可結合供油泵的實際情況，稍微拉出共有尺條，然后調整指針到0 刻線。第三，針對供油量較大的問題，可采用與第二種方法相反的方式進行調整。

4 結語

為全面保障東風4DD 型內燃機車的使用壽命和運行質量，需要相關技術人員加強對內燃機車用增壓器噴油器故障的關注。針對不同故障的特點及誘發原因，采取具有針對性的解決措施，以此降低增壓器噴油器的故障率，優化機車運行效益。