东风4DD 型内燃机车增压器喷油器故障及解决对策

唐国梁

（山东淄矿铁路运输有限公司，济宁 272104）

常规情况下，东风4DD型机车上使用的16V240ZJ型柴油发动机具有运行平稳、综合效益高的特点。但是，发动机所处的工作环境比较复杂，在某些情况影响下，如发动机零部件质量差、增压器装配不合理、发动机维护不到位等，都会导致其内部的喷油器发生运行故障，严重的情况下甚至会大幅降低整体柴油机的使用性能及综合效益，对机车的运行稳定性也有一定的负面影响。基于此，需要全面加强对增压器喷油器故障的关注，在明确喷油器检查要点及安装标准的基础上，对不同类别的故障采用相应的解决对策。

1 增压器运行原理

增压器是柴油发动机的关键部件，在没有外部条件的影响下，增压器的转速越快，其增压效果就越好。因此，提高涡轮增压器速度成为实现增压效益最大化的重要途径。但是，当涡轮增压速度持续提高时，各轴承间的摩擦也会随之增大，会诱发轴承发热、轴承损耗增加等一系列问题。为在有效保证增压器应用效益的同时尽量降低轴承的损耗，需要使用大量润滑油来减少摩擦，而这一措施会导致增压器内部机油管路的进油量飙升，从而造成整体油压上升[1]。

东风4DD 型内燃机车（见图1）增压器在运行稳定的情况下，油压会维持在400～600 kPa。相较于其他内燃机车，该内燃机车增压器的油压更高，原因主要有以下2 个方面。一方面，增压器的速度将直接影响其运转收益，并且在提高速度的过程中产生巨大的摩擦热量。因此，为了保证柴油机高效运转，必须扩大增压机的油压范围。另一方面，东风4DD 柴油机车使用的轴瓦大部分是轴瓦式滑动轴承。与其他类型的轴瓦相比，这种轴瓦与转子间的空间更窄，虽然可以有效减小增压油的压力，但是也增加了轴承的磨损，因此借助提高油压的方法来保证轴承的润滑[2]。

图1 东风4DD-0030 兖矿物流机车

此外，油压不够也是造成柴油机增压系统失效的一个重要因素。这类发动机的机油体系由4 个部分组成，即主机油泵、机油换热器、油底壳和机油粗过滤器。在运转时，机油会顺着管道进入发动机，并对增压器轴承等各部件进行润滑，最终汇聚在油底壳。在此过程中，任意环节的质量问题都会致使增压器喷油器出现故障[3]。

2 增压器喷油器故障与相应解决对策

2.1 增压器喷油泵及喷油器自身故障与解决对策

通常情况下，造成增压器喷油器失效有3 个原因。第一，柴油机涡轮增压器上的喷油嘴针阀的密封表面受到很大冲击，而且经过长时间工作后密封表面会出现凹陷，导致弹簧的预紧力降低。同时，喷油器的喷射压力也会下降，导致柴油发动机的燃料燃烧效率不断下降。第二，若喷油器或者柴油汽缸内的密封件发生破损，则喷油器在工作时会回流到发动机的燃烧室中，从而对柴油机的整体运行效率造成影响。第三，柴油机内部各油缸的喷油量阈值差值过高也是导致柴油机空载率提高、柴油损耗增大的主要原因[4]。

针对以上问题，可以通过如下措施降低喷油器发生故障的概率。在系统性的检查环节中，首先要仔细检查喷油器的针阀，如果针阀密封位置出现严重的磨损和脱落现象，必须立即替换。如果针阀的磨耗程度较低，可以用研磨方法进行打磨，以此保证其正常使用。除上述方法，检查人员还需要细致核查喷油器的密封铜垫。如果发现喷油器的密封铜垫存在密封性下降的问题，需要及时更换，以保障整机的密封性。同时，喷油泵应尽量选择同一型号，避免在内燃机车增压器运行中，因型号不同导致喷油泵喷油量存在差值过大的情况[5]。

2.2 气缸盖及活塞环诱发故障与解决对策

当发动机气缸盖和活塞环出现喷油现象时，说明燃油已经进入燃烧室，导致该问题的原因有以下3 个。第一，在发动机装配前，有关技术人员没有按照规定合理挑选气门导管，造成内燃机进气和排气门之间的缝隙太大，从而导致机油顺着管道进入燃烧室内，然后随着燃烧废气进入排气歧管内部。此外，使用不合规格的气门导管阀杆也会导致间隙过大。第二，安装内燃机的过程中，如果将气缸、活塞环以及油环装反，则会引发喷油故障。第三，气缸活塞使用时间过长或活塞损耗严重，有可能导致气缸壁上的凝结机油顺管道进入燃烧室内。为解决此类问题，需要在安装气缸和气缸排障的过程中，结合现场情况在气门导管上适当增设几圈阀杆密封圈。当机油温度维持在75 ℃左右、机油整体流量在0.67 mL·h-1的情况下，应保障阀杆密封圈所承受的压强值始终高于275.79 kPa。结合现场实际情况，有关技术人员要仔细检测活塞环的弹力和活塞闭合孔之间的缝隙，这样才能降低出现故障的概率[6]。

2.3 增压器元件质量诱发故障与解决对策

增压器元件质量问题也是诱发喷油器故障的主要原因之一。在内燃机稳定运行的过程中，若增压器的转子轴出现过度损耗或断裂问题，会导致转子轴失衡，进而诱发增压器内部叶轮及进气蜗壳之间碰撞，造成压气端油封失衡。在压气端油风失衡的情况下，发动机工作时，润滑油会从气缸中排出，然后流入燃烧室。另外，发动机涡轮端部的轴承密封件损坏，同样会引起密封件泄漏，进而引发喷油机故障。针对此类问题，相关技术人员应遵循先易后难的原则，逐一检测增压器元件的质量，并以此为基础检查增压涡轮和压缩机的端部，保证它们平稳运转。如果发现增压器排气口存在大量机油，则可以确定机油是从排气门阀杆上流下，从而可以断定内燃机增压器气门导管和气门阀杆之间空隙较大诱发喷油机故障。针对这一问题，应及时调整进气阀门、进气门导管的相关尺寸。

2.4 油封故障与解决对策

诱发增压器喷油器出现故障的主要原因包括油封漏油。在机车实际运行过程中，导致油封漏油的原因比较多，其中影响最大、频率最高的原因为增压加油枪供油的临界压力过高、增压器油箱润滑油漏出和油封失效。为了解决发动机油路中供油压力阈值过高的问题，可以在供油端口对应的管道上加装一种额定压力数值的安全阀，保证压力过大时安全阀可以自动打开，将微量的润滑油通过安全阀流入油箱。为了防止润滑油漏出，可以采用在镜面径向轴承的外部设置螺旋槽形的密封圈，并在压缩机的轮背上设置对应的润滑油盘。另外，还可以通过调节油封间隙来解决机油泄漏和油封失效的问题[7]。

3 东风4DD 型内燃机车增压器喷油器检查要点

3.1 柱塞偶件的检修

第一，外观检查。首先要注意栓塞柱和栓塞器的匹配情况，检查活塞和活塞套筒的内壁有无明显裂纹、磨损、拉伸和擦伤。如果其表面具有轻微划痕、锈斑以及配合不当等问题，那么可以选择研磨修复或成对更换的方式保证运行效果。如果柱塞表面的故障无法通过肉眼排查，则可利用电磁探伤法进行检查，若存在故障需成对更换。第二，分析柱塞偶件配合间隙，采用斜位滑动法检测活塞偶件的装配间隙。在冲洗和润滑完毕后，活塞偶件向外旋转45°，然后将活塞旋转到任何一个周向方向，从活塞套筒中抽出大约1/3的活塞后松开，通过自身重量判断其能否在任何周向上平稳滑动到活塞套底。同时，分析柱在自由滑落过程中是否存在阻塞，若存在，则证明柱塞偶件之间配合过紧，应对其进行研磨修复。

3.2 出油阀偶件检查

第一，外观检查。目测出油偶件表面是否存在细小裂纹，存在裂纹的情况下需及时更换偶件。同时，分析其是否存在拉伤，若存在，则需要视其严重程度进行修复或更换。第二，配合间隙检查。检查卸载凸缘及孔座之间的间隙距离，需要将卸载凸缘到油阀作为导孔，直到出油阀全部就位。在这个过程中，压力系统中增大的体积就是卸载容积。在检测过程中，要保证卸载容积在适当范围内，不能太大，也不能太小。如果压力太大，可能导致出油阀落座时，系统中残留的机油压力过小，从而造成燃油喷射延迟。如果压力太小，会导致系统中的残余油压力过大，使得停油速度过慢，停喷后出现二次喷射。为了保证内燃机车柴油机的卸载容积达到最佳临界值，必须确保油阀卸载凸缘和阀座的间距不超过0.025 mm，若超出，该值应及时更换。

3.3 喷油泵油量检查与调整

准备油量试验台、单孔工艺、喷油器以及梁标等。将喷油泵的供油压强调整为150～250 kPa，并将实验室的温度及实验用油的温度控制在15～25 ℃，然后对喷油泵的油量进行检查，具体标准见表1。

表1 检查标准与检查项目

针对喷油泵油量检查中发现的问题，需要按照以下方法进行调整。第一，喷油泵停油位置与实际不符，需要调整共有齿条的位置。在有需要的情况下，可以通过增设垫片的方式调整指针。第二，针对供油量过小的问题，可以通过更换刚度更大的出油阀弹簧，或在弹簧与生成限制器之间增加垫片的方式进行调整。如果此举无效，则可结合供油泵的实际情况，稍微拉出共有尺条，然后调整指针到0 刻线。第三，针对供油量较大的问题，可采用与第二种方法相反的方式进行调整。

4 结语

为全面保障东风4DD 型内燃机车的使用寿命和运行质量，需要相关技术人员加强对内燃机车用增压器喷油器故障的关注。针对不同故障的特点及诱发原因，采取具有针对性的解决措施，以此降低增压器喷油器的故障率，优化机车运行效益。