内燃机车

设置一套传动装置。这是因为：

1、柴油机直接驱动机车动轮不能实现机车的理
想牵引特性。机车理想牵引特性见图8—2，为充分利 用柴油机的功率，需要将柴油机功率(除辅助功率外)全 部转为机车轮周功率，而机车轮周功率N等于轮周牵引
力F与机车速度v的乘积。因此，列车运行时，机车需
要的牵引特性为：当外界阻力增大时，机车能自动地
（二）配气机构 配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要， 定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气 （汽油机）或纯净的空气（柴油机）得以及时进人气 缸，废气得以及时排出气缸。 发动机发出的功率大小与配气机构的工作性能有很 大的关系。气门打开后，应使进气和排气通畅，阻力 小，进气充分，排气彻底。气门关闭后不漏气。 1、配气机构的组成和工作过程 发动机的配气机构由气门组和气门传动组两部分组 成。气门组用来封闭进排气道口，气门传动组控制气 门开启与关闭时刻和开启与关闭的规律。
图5-1 蒸汽机车

图5-2 内燃机车

图5-3 电力机车


蒸汽机车的应用，迄今已有180多年的历 史，它是通过蒸汽机把燃料的热能转化成机 械能，用来牵引列车的一种机车。由于蒸汽 机车的构造比较简单，制造和维修比较容易， 成本比较低，因此最早被世界各国所采用。 但是，蒸汽机车的热效率太低，其总效率一 般只有5%～10%；煤水消耗量很大，需要 大量的上煤、给水设备；且对环境有较大的 污染，因此，在现代铁路运输中，蒸汽机车 已逐渐被其他新型机车所取代。 20世纪50年代，我国开始电力机车、内燃 机车的研制和生产。
矩特性曲线，只有当柴油机
达到额定转速时，即机车在 最高速度时，柴油机功率才 能得到充分利用。

2．柴油机的转速范围满足不了机车运行速度范
围的变化要求。当柴油机转速低于最低转速运转时会 熄火，高于最高转速运转时又会引起飞车，而损坏柴 油机。

3．柴油机应在无负载情况下启动，而机车启动 4、柴油机曲轴一般不能反转，而机车却需要既 内燃机车的传动装置分为机械传动、电力传动和



DF4B型内燃机车上采用的“16 V240 ZJB”型柴油 机，表示它有16个气缸；分两排呈V字形排列；气缸 内径为240 mm；Z表示增压，装有废气涡轮增压器和 增压空气中间冷却器；J表示铁路牵引用；B表示产品 改进变型符号。该柴油机就是一种四冲程机车用柴油 机。


（一）四冲程汽油发动机的工作原理
铁路机车
由于铁路车辆大都不具备动力装置，需要把 客车或货车连挂成车列，由机车牵引沿着钢轨 运行。在车站上，车辆的转线以及货场取送车 辆等各项调车作业，也都要由机车完成。 铁路机车的类型很多。一般来说，从运用上 分，有客运机车、货运机车和调车机车；按牵 引动力分，可分为蒸汽机车、内燃机车和电力 机车，如图5-1、5-2、5-3所示。
负载都是很大的，所以无法直接驱动机车动轮。

能前进也能后退。 液体传动三大类，液体传动又分为液压传动和液力传
动。一般大功率内燃机车采用电力传动和液力传动。
第二节

机车柴油机
一、内燃机工作原理 内燃机是一种将热能转变为机械能的机器，在内 燃机机内每一次将热能转变为机械能都必须经过进气、 压缩、作功及排气四个连续的过程来实现，进行一次 这样的过程称为内燃机的一个工作循环。 曲轴旋转两周，活塞往复四个行程完成一个工作 循环的内燃机称为四冲程内燃机；曲轴旋转一周，活 塞往复两个行程完成一个工作循环的内燃机称为二冲 程内燃机；我国制造的DF型、DF2型和DF3型机车使 用的是二冲程柴油机，而DF4系列、DF7、DF8、DFll 系列、BJ型和DFH系列机车使用的是四冲程柴油机。


3、曲轴飞轮组 在多缸发动机上，曲轴飞轮组的作用是连续承受从 活塞作功行程经连杆传来的力，转变为转矩经飞轮输 送给汽车的传动系。同时，还要通过连杆推动各缸活 塞进行进气、压缩和排气行程，并驱动配气机构及其 他辅助装置。 曲轴飞轮组由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴前端、 后端和平衡块等组成



柴油机的基本工作原理描述如下： 1、进气行程 活塞由上止点向下止点移动，进气门打开，排气门 关闭，经空气滤清器过滤后的纯净空气进入气缸。 2、压缩行程 不同于汽油机的是该行程压缩的是纯空气，且由于 柴油机压缩比大，压缩终了时的温度和压力都比汽油 机高，足以达到柴油自燃所需的温度和压力。 3、作功行程 此行程与汽油机有较大的不同，压缩行程末，喷油 泵将油箱输送来的低压柴油经柴油滤清器滤清变为高 压柴油（喷油压力要达到10 MPa 以上），经喷油器
增大牵引力，降低运行速度；当外界阻力减小时，机 车能自动地减小牵引力，提高运行速度。即牵引力F与 运行速度v的乘积为一常数：

F· v=Ne

柴油机的扭矩特性[即M=f（n）]和功率特性[即
N= f（n）]见图8-3，当每一循环供油量一定时，柴油 机的扭矩M几乎不随转速的变化而改变，因此柴油机 的功率N基本上与转速n成正比，而且只有当柴油机达 到额定转速时，才能发出额定功率。而图8—3中的扭

发动机的基本术语：上止点、下止点、活塞行程、
气缸工作容积Vh、发动机排量Vl、燃烧室容积Vc、气
缸总容积Va（Vl + Vc）、压缩比ε（ε= Va/Vc）。


发动机排量越大，压缩比就越大，发动机发出的功 率就越大。

四冲程汽油机每一工作循环都是由进气、压缩、作 功和排气四个过程组成： 1 、进气行程 活塞由曲轴带动由上止点向下止点移动，活塞上方 的容积不断增大，气缸内的气压不断降低，产生真空 吸力。此时进气门开启，排气门关闭，可燃混合气被 吸入，当活塞移动到下止点位置时，进气行程结束。 2 、压缩行程 随着曲轴转动，活塞由下止点向上止点移动。与此 同时，进、排气门均关闭，活塞压缩可燃混合气，使 其温度和压力同时升高。当活塞移动到上止点时，压 缩行程结束。



呈雾状喷人气缸内，与气缸内的高温空气迅速混合形 成可燃混合气，由于此时气缸内的温度远高于柴油的 自燃温度，柴油便自行着火燃烧，且在以后的一段时 间内边喷油边燃烧，气缸内的温度和压力急剧升高， 推动活塞下行作功。 4 ．排气行程



与汽油机的排气
行程基本相同.

二、发动机的构造 汽油机由两大机构、五大系统组成。柴油机在总体 构造上没有点火系，由两大机构四大系统组成。
传动机车；按用途可分为货运机车、客运机车和调车 机车。

货运机车有较大的牵引力，单节机车功率1500
~4 400 kW，最大运用速度为80~100 km／h。客运机 车具有较高的运用速度和起动加速度，单节机车功率1 5 00～4 400 kw，最大运用速度1 20~170 km／h。调 车机车分为站内调机和编组站解编调机，进行站内调
图3-7是单缸四冲程汽油机的总体构成示意图。




图3 一7 单缸四冲程汽油机 构造示意图 1一机油泵；2 一曲轴正时齿轮； 3一凸轮轴正时齿轮；4 一凸轮轴； 5一气门弹簧；6 一排气歧管； 7 一进气歧管；8 一进气门； 9一排气门；10 一化油器； 11 一火花塞；12 一气缸盖； 13 一出水口；14 一气缸； 15一活塞；16 一水套； 17 一水泵；18 一活塞销； 19 一进水口；20 一连杆； 21 一飞轮；22 一曲轴； 23 一机油管；24 一油底壳



3、作功行程 当压缩行程终了活塞接近上止点时，火花塞产生电 火花点燃混合气，混合气迅速燃烧产生大量热能，使 气体受热膨胀，推动活塞从上止点移动到下止点，对 外作功，在此过程中进气门、排气门均关闭。 4、排气行程 当作功行程结束后，在曲轴飞轮组惯性力的作

用下，活塞又从下止点向上止点移动，此时进 气门关闭，排气门开启，燃烧产生的废气在活 塞的推动下从排气门排出，当活塞再次到达上 止点时，排气行程结束。

来自百度文库
（二）四冲程柴油发动机的工作原理 四行程柴油机的工作原理和汽油机的工作原理类似， 每个工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个活 塞行程。但由于柴油机所用燃料是柴油，其特点是粘 度比汽油大且不易蒸发，但柴油的自燃温度比汽油低。 因此，它与汽油机相比有两点显著的不同： 1）点火方式不同，柴油机采用压燃方式； 2 ）可燃混合气的形成方式不同，汽油机的汽油和 空气在气缸外的化器中进行混合；而柴油机进气行程 进人气缸的是纯空气，柴油在作功行程开始阶段喷人 气缸，在气缸内与空气混合，边混合边燃烧。
车和编组站解编调车作业并兼理短途运输，站内调车
功率440~740 kW，最大运用速度50～70 km／h；编
组站调车机车功率740~1 500 kW，最大运用速度70~
90km／h。

（2）内燃机车的型号和轴列式 我国国产的内燃机车习惯用汉字表示，以“东方
红”、‘‘北京”表示液力传动内燃机车，以“东风” 表示电 力传动内燃机车，而进口内燃机车用汉语拼音字母表 示，以“NY”表示液力传动内燃机车，以“ND’’表示电 力 传动内燃机车，在汉字或汉语拼音字母右下角的数
（3）内燃机车功率

内燃机车功率是指牵引发电机的功率。如DF4B
型内燃机车柴油机装车功率2430 kW，牵引发电机的 功率为2080--2 180 kW。

我国主型内燃机车及主要性能参数见表8—1。
四、设置传动装置的目的

内燃机车在柴油机将机械能传递给机车走行部的
过程中，既要保证柴油机的功率得到充分发挥，又要 使机车具有良好的牵引性能，所以柴油机曲轴不能直 接驱动机车动轮，必须在柴油机曲轴与机车动轮之间

传统的化油器式汽油机的基本能量转换过程可描述 如下：首先将燃料和空气在化油器中混合，形成可燃 混合气，并引入汽缸，由火花塞点燃经压缩后的可燃
混合气，使之迅速燃烧膨胀，产生的高温高压气体作
用力推动活塞沿着气缸向下作直线运动，通过连杆将 活塞的直线运动转变为曲轴的旋转运动，对外输出作 功，最后将废气排出气缸，完成一个工作循环，如此 循环往复，发动机就能不断地对外输出动力。

目前，以交流电力传动、微机控制、径向转向架及柴油
机电子喷射技术为特征的第四代内燃机车业已研制成 功，并在不断改进中。 二、内燃机车的组成

内燃机车的动力装置是柴油机，因此内燃机车也
称柴油机车。燃油(柴油)在汽缸内燃烧，将产生的热能
转换为由柴油机曲轴输出的机械能。液力传动机车是通 过传动装置转换为适合于机车牵引特性要求的机械能， 再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。电力传动机 车是通过主发动机把曲轴输出的机械能转换为电能，通
过牵引电动机驱动机车动轮运动。
内燃机车虽然有各种不同的类型，但它们的基本组
成及工作原理是相同或相似的，都是由柴油机、传动装 置、机车走行部、制动系统及辅助系统、电器、仪表等 部分组成的。 内燃机车的总体结构如图8-1所示。


三、内燃机车的分类、型号、轴列式及功率
（1）内燃机车的分类 内燃机车按传动方式可分为电力传动机车和液力

（一）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构的功
用是将热能转变为机



械能，由机体组、活
塞连杆组和曲轴飞轮 组三部分组成。
图3-13 曲柄连杆机构 的组成示意图 1-气缸盖；2-气缸体； 3-飞轮；4-油底壳； 5-活塞；6-连杆；7-曲轴。


1 ．机体组 主要由气缸盖、气缸体、气缸套、曲轴箱和油底壳 等不动件组成。机体组是发动机的骨架，部分零件和 附件都安装其上，要求有足够的强度和刚度。 2、活塞连杆组 由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件所组成。
字，表示该型机车投入运用的序号。
内燃机车的轴列式，用以表达转向架台数，每台
转向架动轴数及动轴的驱动方式。如2—2，表示两台 二轴转向架、成组驱动，而30一30则表示两台三轴转 向架，单独驱动。内燃机车的轴列式也可用英文字母 表示，A即1，B即2，C即3，D即4。如B～B，C0一C0
也可写成BB， C0 C0。
第一章 内燃机车
第一节 内燃机车概述
一、我国内燃机车的发展 我国内燃机车经过长期试验改进，至1964年形成 东风、东方红系列的第一代内燃机车，并正式批量生 产。从1970年起，在第一代内燃机车的基础上，生产出 我国自行设计的新型机车——以东风４型内燃机车为代 表的第二代内燃机车。为了适应我国铁路运输“重载、 高速”的发展需要，以交直流电力传动的东风6型和 东风11型为代表的第三代内燃机车应运而生，并与第二 代内燃机车一起成为我国目前铁路运输主型内燃机车。