DF5B 型內燃機車排氣冒黑煙原因與解決措施

2020-06-10 13:42:22張國晟

機械管理開發 2020年4期

張國晟

（遼寧省鐵嶺市鐵法能源公司運輸部，遼寧鐵嶺 112700）

引言

內燃機車柴油機排氣時冒黑煙現象的存在，會造成燃料浪費和大氣污染，同時會對機車各系統產生不良影響，降低內燃機車的使用效率。通過對DF5B型內燃機車柴油機車排氣時冒黑煙現象的技術分析與處理，解決了在進氣系統、壓縮壓力、功率調節方面存在的問題。

1 DF5B 型內燃機柴油機排氣冒黑煙現象原因的分析

1.1 由柴油機進氣系統發生故障而引起的

DF5B型內燃機車柴油機進氣系統由空氣濾清器、增壓器及中冷器等幾部分組成，因此從這幾方面分析其原因。

第一，空氣濾清器方面原因。當空氣濾清器被灰塵堵塞導致氣流通行不暢時，會使進入柴油機各氣缸內參與燃燒的空氣量減少。在一般情況下，當柴油機轉速達到1 000 r/min，在柴油機氣缸內燃料爆發前，燃燒室應充滿體積為0.002 9 m3、壓強值約在280.33 kPa 的壓縮空氣。當經由空氣濾清器實際提供的空氣量下降幅度很大時，就會使后續步驟可提供的壓縮空氣量下降，從而導致機車柴油機出現排氣冒黑煙的現象。

第二，增壓器方面原因。作為進氣系統的增壓機構，以ZN250C 為例，當轉速達到2 500 r/min 時，一般進口壓力為95 kPa，而出口壓力為250 kPa，增壓倍數為2.63。當增壓器出現油封漏油或轉子彎曲時，會導致增壓效果下降，造成進入氣缸內空氣質量下降且數量減少，導致機車柴油機出現嚴重冒黑煙。

第三，中冷器方面原因。作為壓縮空氣進入柴油機氣缸前的冷卻機構，中冷器起著降低溫度并增加氣缸進氣量的作用，如果中冷器水腔結垢及氣腔有污物時，會導致進入氣缸內的氣量減少，從而也會引起機車柴油機冒黑煙現象出現。

1.2 由柴油機各缸壓縮壓力降低而引起的

造成柴油機各缸壓縮壓力低的原因如下：

第一，氣缸蓋與缸套上沿之間存在氣隙。此氣隙在二者之間的壓縮比墊處顯示出來。這個氣隙的存在，將極大地降低壓縮壓力，使燃燒惡化。

第二，活塞環、缸套內壁各自的不規則磨損變化。在一般情況下，缸套內徑的圓度應保持在0.005 mm 范圍內，而圓柱度應保持在0.015 mm；活塞環應無變形和磨損。當此條件無法達到時，會降低壓縮壓力，也會引起燃燒惡化。

第三，氣門關閉不嚴。此現象由氣門間隙發生變化、氣門座脫落、氣閥機構彈簧彈力不足等原因引起，也會導致機車柴油機排氣時冒黑煙。

1.3 由柴油機超載而引起的

在內燃機車進行水阻試驗時，各轉速下功率范圍是固定的，DF5B機車轉速與功率情況見表1。

當聯合調節器出現故障或CF 勵磁調整管電阻、油壓馬達工作調整管電阻、勵磁調整管電阻的阻值發生變化時，就有可能使各轉速下的功率值向增大方向轉變，從而導致柴油機超載而冒黑煙。

表1 DF5B 機車轉速與功率情況

第一，聯合調節器方面原因。動力活塞向增大方向持續變化時，會使柴油機出現超載冒黑煙現象；另外，功調電阻卡在較小阻值位置時，也會導致排氣冒黑煙的情況。

第二，CF 勵磁調整管電阻、勵磁調整管電阻方面原因。勵磁調整管電阻的阻值一般在20 Ω±2 Ω，當它降到18 Ω 以下時，由于勵磁機勵磁電流過大，就會出現主發電機功率過大并導致柴油機超載冒黑煙；CF 勵磁調整管電阻的阻值一般在400 Ω 左右，當其阻值過分降低，會引起測速發電機勵磁電流過大，從而也會導致主發電機功率過大和柴油機冒黑煙。

第三，勵磁調節器方面原因。DF5B型內燃機車柴油機轉速為800 r/min 以下的功率調節，是依靠勵磁調節器來實現的，而且柴油機轉速為800～1 000 r/min 范圍內，勵磁調節器也協助油馬達共同完成勵磁。但當勵磁調節器出現故障時，柴油機在個別轉速下超載冒黑煙的情況就有可能出現。