HXN3型内燃机车排气温度过高的原因分析与改进措施

Internal Combustion Engine & Parts
· 59 ·
制模块监控燃油喷油量。柴油ห้องสมุดไป่ตู้控制模块从功能上讲就是 替代了联合调节器，实现喷油控制和柴油机的保护功能。 模块内集成了微处理器，并安装独立的应用程序。HXN3 机车使用的 16V265H 型的燃油喷射系统采用的是泵和喷 射器（喷嘴）分立式结构，16 个缸的每一个缸都装配有一 套这样的分立式喷射结构。电子燃油泵通过电缆接收 ECM 模块发出的喷射信号。所以当电喷控制系统发生故 障时，其调控功能就会发生紊乱，燃油的喷射时机及喷油 量就会发生改变，同样会造成“后燃”的出现。
· 58 ·
内燃机与配件
HXN3 型内燃机车排气温度过高的原因 分析与改进措施
郭童斌
（朔黄铁路发展有限责任公司机辆分公司，肃宁 062350）
摘要院本文通过对朔黄铁路机辆分公司配属 HXN3 型内燃机车排气温度过高造成排气支管、总管、增压器等部件发红的故障现 象，结合机车特点、担当作业性质以及运行区段环境等因素进行综合分析，查找故障发生的原因，根据检查处理情况系统性阐述检查 处理方法，并提出建议改进措施，以达到防治 HXN3 型内燃机车排气温度过高造成的故障现象。
2.5 增压器故障 增压器故障一方面进气涡轮会影响增压压力，增压压 力偏低，气缸混合气形成不良导致燃烧不充分；另一方面， 排气涡轮会影响废气作功，造成功率下降油耗增高，“后 燃”加剧。其主要故障为增压器转速传感器故障、喷嘴环及 涡轮积碳较多、转子转速低、压气机叶轮变形或刮蹭等。 2.6 其他因素 因使用燃油不符合标准或油水温度过高也会造成柴 油机排气温度较高，如水系统堵塞、冷却单节过脏、中冷器 内部水垢较多等因素造成散热效率差。 3 检查与处理 HXN3 型内燃机车排气温度过高可先根据传感器数 据来判断，分析各系统的运转情况，结合各级手柄档位下 每个系统的不同数据要求，来快速分析故障处所，以达到 处理迅速、依据可靠。 3.1 配气机构检查 淤凸轮轴指针检查：在曲轴 355毅时，凸轮轴转速传感 器与凸轮轴指针中心应对齐。 于凸轮轴齿轮刻线检查：在曲轴 0毅时，凸轮轴齿轮刻 线在凸轮轴箱孔正中间。 盂气缸上止点检查：检查 9 缸上止点，上止点应在 45毅。 3.2 燃油系统检查 淤根据发红的位置检查个别缸或附近相邻缸喷油器 状态，是否积碳过多造成喷油雾化性能下降，若积碳过多 时，建议更换全部喷油器。 于根据传感器数据检查各缸喷油泵喷油率应在 1.181.40 之间变化。 盂在排气管发红的手柄档位，自负荷进行逐个切缸检 查，若增压器转速变化基本相同，则确定各缸喷油泵工作 均衡。 3.3 进排气管路检查 淤排气管漏气检查：柴油机惰转位敲缸检查各缸排气 支管及波纹管单节，是否存在废气漏泄情况，造成增压器 效率降低。 于进气总管漏气检查：拆下中冷器进气道隔热套，惰 转位检查进气道及波纹软管是否存在漏气情况。 盂进气支管、缸头漏气检查：检查所有中冷器进气支 管及气缸盖，是否存在裂纹及缸头漏气情况。 3.4 电喷控制系统检查 淤线束检查：更新电喷线束及传感器线束，更换凸轮 轴转速传感器，自负荷试验。
关键词院HXN3 型内燃机车；柴油机；排气温度高；燃烧不良
0 引言 朔黄铁路机辆分公司地处河北冀中平原，空气污染较 为严重，内燃机车运行区段空气质量差，表现为粉尘含量 及空气湿度较大，春秋两季柳絮持续 1 月之久，加之夏季 外界温度达到 38-42益的高温天气，给柴油机运转温度及 进气系统工作状态带来负担与影响。 机辆分公司目前共配属 HXN3 型交流内燃机车 6 台， 主要担当黄万线重载列车牵引和黄骅港站万吨重载列车 的调车对位任务。在机车运用过程中，一方面黄万线机车 处于长期高负荷运行状态，柴油机各系统温度受到热负荷 因素影响；另一方面担当黄骅港站的调车机在惰转状态下 时间持续较长，易造成积碳堆积，导致燃油系统燃烧不良， 而柴油机要发挥特定功率，势必会发生“后燃”现象，造成 排气温度升高，排气支管、总管、增压器发红现象，排气温 度高给机车运用安全及运用效率带来不良影响。 1 排气温度过高的危害 机车在正常情况下运转时，其排气支管温度应臆 520益，涡轮进口废气温度应臆620益。在机车工作中若高 于其参数值，排气支管及总管将呈现暗红或通红现象。排 气温度过高会导致废气（排气）增压器涡轮冲击，造成增 压器涡轮使用寿命减少；也会导致柴油机燃烧不完全，经 济性能下降、功率低、油耗增高等；以及排气管周围受到 热辐射的作用，造成机车水温升高影响机车正常运行；而 且甚至排气管长期在高温下易发生变形、破损，导致冒烟 喷火；甚至在燃油系统发生泄漏的情况下极易引起机车 火灾，不利于安全。 2 故障原因分析 柴油机排气管及增压器发红属于典型的后燃现象，结 合 HXN3 型内燃机车各系统参数及现场采集数据，造成该 问题发生的原因有配气相位关系、燃油系统、进排气系统、 电喷控制系统、增压器效率等因素引起，具体如下： 2.1 配气相位发生变化 配气相位是曲轴转角表示进、排气门的开启时刻和开 启延长时间，对柴油机的动力性、经济性、环保性等工作性 能有很大的影响。柴油机在使用中，往往由于零件的磨损， 引起配气相位的变化，使气门开启的“时间-断面”发生变 化，不利于“排尽吸足”的要求，影响柴油机的换气过程和 燃烧过程，柴油机使用性能下降。配气相位不准确，会导致
进气不充分，排气不畅通，严重影响混合气的形成，造成燃 烧不完全，“后燃”增加，排气温度增高。而且还会造成动力 下降，油耗增加，排放污染物中的一氧化碳、氮氧化合物、 碳氢化合物将大大增加，对环境造成严重污染。
2.2 燃油系统发生故障 燃油系统故障主要原因为喷油泵和喷油器工作质量 下降或积碳导致，造成燃烧不均衡或不完全，其主要表现 为喷入气缸的时机不准确、各缸喷油量不均衡、燃油雾化 质量下降、喷油过浓等造成与混合气燃烧不充分，使剩余 的燃油进入排气管进行燃烧，“后燃”加剧导致排气温度 增高。 由于喷油泵被布置在缸头上部右角落部位并直接受 凸轮轴的驱动，受到短推杆与凸轮随动摇臂机构来传递运 动，同时凸轮轴旋转，凸轮迫使随动件及推杆向上运动，继 而推动喷油泵柱塞向上运动，若某喷油泵对应凸轮轴故障 会影响该缸喷油状态。 2.3 进排气系统故障 进排气系统决定柴油机进排气量，进气量决定混合 气形成的来源，促进燃烧尽可能的完全，是燃烧的必要条 件；排气量决定增压器废气涡轮的效率，保证柴油机功率 的输出。 进气系统发生堵塞或漏泄时，如空气滤清器堵塞、中 冷器过脏、进气涡轮转速低或损坏等，进入气缸的进气量 将会受到影响，混合气的形成不足，燃油就不能在缸内充 分燃烧作功，未完全燃烧的燃油进入排气管进行二次燃 烧，造成排气管温度过高。 排气系统发生漏泄会造成废气量不足，导致增压器转 速达不到各级手柄位置下额定要求，造成增压效率降低， 机车无法到达既定的功率。为保持柴油机输出功率不变， 控制系统将增加柴油机供油量进行补充，造成过多的燃油 未在气缸内燃烧，而进入排气管燃烧，造成排气温度增高， 如排气支管及总管漏泄、气缸密封不严等。 2.4 电喷控制系统故障 HXN3 型交流内燃机车与传统主机型直流机车不同， 其燃油喷射是 EMDEC（Electro-Motive Diesel Engine）电子 控制型。以电控装置（EMDEC）控制柴油机，使之与喷油泵 构成一个整体。喷油量的控制是通过电磁螺线管操控提升 阀来完成，电磁螺线管由主电子控制模块驱动，该电子控