鐵路機車車輛 第八章 內(nèi)燃機車

鐵路機車車輛北京鐵路局石家莊職工培訓基地主講：邢建章職務：工程師E-maiI:xingjz55@2/5/20231第八章內(nèi)燃機車教學重點了解內(nèi)燃機的分類、型號幾功率教學難點掌握柴油機的工作原理

本課題重點與難點2/5/20232第八章內(nèi)燃機車第一節(jié)內(nèi)燃機車概述機車按牽引動力的不同分為蒸汽機車、內(nèi)燃機車和電力機車。內(nèi)燃機車是以內(nèi)燃機作為原動力，通過傳動裝置驅(qū)動車輪的機車。根據(jù)機車所用內(nèi)燃機的種類，可分為柴油機車和燃氣輪機車。在中國，內(nèi)燃機車由于使用柴油機，所以在介紹內(nèi)燃機車時一般都是指柴油機車（右圖電傳動內(nèi)燃機車外型圖）。

東風4B型內(nèi)燃機車東風5型內(nèi)燃機車2/5/20233當柴油機的燃料在汽缸內(nèi)燃燒時，所產(chǎn)生的高壓高溫氣體在汽缸內(nèi)膨脹，推動活塞往復運動，并通過曲軸將往復運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，這樣燃料的熱能就轉(zhuǎn)化為機械功。柴油機發(fā)出的動力傳輸給傳動裝置，通過對柴油機、傳動裝置的控制和調(diào)節(jié)，將適應機車運行工況的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩再送到每個車軸齒輪箱驅(qū)動機車動輪，使機車運行，動輪產(chǎn)生的輪周牽引力傳送到車架，由車架端部的車鉤變?yōu)橥煦^牽引力來拖動或推送車輛。各種柴油機都用一定的型號來表示，如16V240ZL型柴油機，表示16個汽缸V型排列，缸徑240mm，設有渦輪增壓器和中間冷卻器。

內(nèi)燃機車的傳動裝置有電傳動和液力傳動兩種，二者在結(jié)構(gòu)原理和運用維修上都有較大的區(qū)別。

內(nèi)燃機車具有獨立性強，線路投資小、見效快，整備時間短，啟動、加速快，運行交路長，單位功率重量輕，勞動條件好，可實行多機連掛牽引。2/5/20234電力傳動根據(jù)電機型式的不同，可分為直流—直流電力傳動、交流—直流電力傳動、交流—直流—交流電力傳動等類型。與傳統(tǒng)的直流牽引電動機調(diào)速系統(tǒng)相比，交流傳動機車具有以下優(yōu)良性能：軸功率大，粘著利用率高；異步電動機可靠性高；機車動力學性能好；利用率高，節(jié)能效果好；主要零部件可以少維修和無維修。

2/5/20235一、我國內(nèi)燃機車的發(fā)展中國第一臺自己制造的內(nèi)燃機車是1958年大連機車車輛工廠仿照前蘇聯(lián)ТЭ3型電傳動內(nèi)燃機車試制成功的。它就是“巨龍”號電傳動內(nèi)燃機車，后經(jīng)過改進設計定型，命名為東風型并成批生產(chǎn)。1.第一代2/5/2023658年，北京二七機車廠試制成功“建設”號電傳動內(nèi)燃機車。戚墅堰機車車輛廠也試制成功“先行”號電傳動內(nèi)燃機車，但這兩種車都沒有批量生產(chǎn)2/5/20237四方機車車輛工廠也于1958年開始設計，1959年試制成功中國第一臺液力傳動內(nèi)燃機車，當時命名為“衛(wèi)星”號，代號NY1。后經(jīng)過長期試驗和多次改進，定型為東方紅型，于1966年成批生產(chǎn)。2/5/202382.第二代：比第一代機車功率大，能是因各種不同用途的種類機型號，機車運用可靠性、耐久性也有了明顯提高。DF4、BJ型北京型是二七機車工廠1970年開始試制，1975年批量生產(chǎn)的四軸干線客運內(nèi)燃機車。機車標稱功率1500kW，最大速度120km/h，車長15045mm，軸式B-B。2/5/20239東方紅型內(nèi)燃機車的型號較多，有東方紅1型、東方紅2型、東方紅3型、東方紅4型、東方紅5型、東方紅6型、東方紅7型、東方紅21型等。東方紅1型是四方機車車輛工廠1959年試制，1964年批量生產(chǎn)的干線客運內(nèi)燃機車，機車按雙機聯(lián)掛設計，也可以單機使用。前73臺的機車標稱功率是1060kW，最大速度140km/h，車長16550mm，軸式B-B。后36臺的機車標稱功率增加到1220kW，最大速度降為120km/h，其他不變。2/5/202310東方紅2型1966年由四方機車車輛工廠按客運內(nèi)燃機車設計制造的，機車功率為1470kW，只試制了一臺。1972年資陽內(nèi)燃機車廠和四方機車車輛工廠共同設計，1973年資陽內(nèi)燃機車廠試制投產(chǎn)的東方紅2型，已改為調(diào)車用的內(nèi)燃機車，機車標稱功率是650kW，最大速度62km/h，車長12400mm，軸式B-B。2/5/202311東方紅3型是四方機車車輛工廠1976年開始制造的干線客運內(nèi)燃機車，機車標稱功率是730×2kW，最大速度120km/h，車長17970mm，軸式B-B。機車的動力裝置是兩套相同而獨立的機組，可以使用其中任何一套或兩套同時工作。1987年，該廠還制造了兩臺機車標稱功率為820×2kW的東方紅3型。2/5/202312東方紅4型從1969年到1977年共制造了5臺，沒有進行大批量生產(chǎn)。機車功率為3308kW。2/5/202313東方紅5型是調(diào)車和小運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機車，由資陽內(nèi)燃機車工廠于1976年~1988年制造。機車標稱功率是590kW，最大速度，調(diào)車時為40km/h，小運轉(zhuǎn)時為80km/h，車長13700mm，軸式B-B。2/5/202314東方紅6型是資陽內(nèi)燃機車工廠1981年專為上海黃浦港生產(chǎn)的內(nèi)燃機車。機車功率是1740kW，軸式B-B。只生產(chǎn)1臺。2/5/202315東方紅21型是高原米軌通用型內(nèi)燃機車，由四方機車車輛工廠于1976年設計，1977年試制投產(chǎn)，1982年又進行改進。機車標稱功率是640kW，最大速度50km/h，車長12000mm，軸式B-B。2/5/2023163.第三代為適應鐵路“重載提速”要求，通過學習國外先進技術，引進消化和與國外合作，生產(chǎn)出功率更大、速度更快，滿足干線貨運列車的重載牽引要求。以DF6、DF8B、DF11為代表車型。2/5/202317東風5型內(nèi)燃機車代號DF5，1974年設計試制，1985年由大連機車車輛工廠批量生產(chǎn)，適用于編組站和區(qū)段站進行調(diào)車作業(yè)，也可做為小運轉(zhuǎn)及廠礦作業(yè)的牽引動力。機車標稱功率1210kW，最大速度60km/h，車長18000mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202318東風5B型內(nèi)燃機車代號DF5B，是大連機車車輛工廠在原東風5型的基礎上變形設計而成的。動力裝置改而采用12V240ZJF型柴油機，機車車體采用外廊式，適合于調(diào)車作業(yè)和廠礦使用。機車標稱功率1500kW，最大速度100km/h，車長18000mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202319東風6型內(nèi)燃機車代號DF6。是大連機車車輛工廠新一代大功率、高性能的干線客貨運內(nèi)燃機車新產(chǎn)品。機車動力裝置16V240ZJD型柴油機是與英國里卡多咨詢工程公司合作改進的。而它的傳動裝置是與美國G.E.公司合作改進的。機車上采用了微機控制、電阻制動系統(tǒng)等多項世界先進技術。機車的牽引性能、經(jīng)濟性和耐久可靠性均進入世界先進行列。機車標稱功率2425kW，最大速度118km/h，車長21100mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202320東風7型內(nèi)燃機車代號DF7，北京二七機車廠1982年設計，1985年正式生產(chǎn)。適用于大型樞紐編組站場調(diào)車及工礦小運轉(zhuǎn)作業(yè)。機車起動加速快，油耗低、噪音小、作業(yè)效率高，運行安全可靠，操縱和維修方便。機車標稱功率1470kW，最大速度100km/h，車長17800mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202321東風7B型內(nèi)燃機車代號DF7B，北京二七機車廠生產(chǎn)的東風7型電傳動內(nèi)燃機車系列產(chǎn)品的一種，柴油機裝車功率1840kW，適用于干線貨運、大型樞紐、編組站場、工礦企業(yè)的調(diào)車和小運轉(zhuǎn)作業(yè)。該機車能多機重聯(lián)，機車雙向操縱。最大速度100km/h，機車全長18800mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202322東風7C型內(nèi)燃機車代號DF7C，北京二七機車廠生產(chǎn)的東風7型電傳動內(nèi)燃機車系列產(chǎn)品的一種，適應于調(diào)車作業(yè)。柴油機裝車功率分1470kW和1840kW兩種。其余技術參數(shù)與東風7B型相同。同系列的產(chǎn)品還有東風7D型，適用于寒冷地區(qū)和山區(qū)線路。該車有油耗低，維修方便等優(yōu)點。2/5/202323東風8型內(nèi)燃機車代號DF8，戚墅堰機車車輛廠于1984年11月20日試制成功。東風8型內(nèi)燃機車采用我國自行設計試制的16V280ZJ型中速柴油機，球墨鑄鐵整體鑄造機體為國內(nèi)首次采用。柴油機的運動件采用42CrMo合金鋼全纖維擠壓成形全加工氮化曲軸，并列式全加工拋物連桿，鋼頂鋁裙組合活塞。氣缸直徑280mm，活塞行程285mm，標定功率3676kW，是目前國內(nèi)外機車用缸徑最大、功率最大的柴油機。東風8型內(nèi)燃機車的特點，突出表現(xiàn)為功率大、效率高、結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良。與同類型貨運內(nèi)燃機車相比，在相同的條件下，可提高運輸能力28%左右。2/5/202324東風8B型內(nèi)燃機車代號DF8B。該車是戚墅堰機車車輛廠在東風8型內(nèi)燃機車的基礎上開發(fā)研制的升級換代產(chǎn)品，可滿足繁忙干線貨運重載高速的要求。機車具有可變換軸重，以供不同線路選擇；微機控制和大屏幕彩色液晶顯示屏改善了乘務員工作條件，機車操縱更方便。機車標稱功率3100kW，最大速度100km/h，機車全長22000mm，軸式C0-C0，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202325東風8BJ型內(nèi)燃機車，原名NJ2型，代號DF8BJ。是資陽內(nèi)燃機車廠和株洲電力機車研究所聯(lián)合研制的國產(chǎn)化交流傳動干線客、貨運內(nèi)燃機車。機車采用計算機控制等先進技術，柴油機采用電子噴射技術。在確保機車可靠性前提下，主要部件均采用國產(chǎn)件，以降低機車制造和運用成本。機車按“重載5000t、最高速度120km/h”牽引要求進行設計，其總體技術水平達到20世紀90年代末世界先進水平。裝車功率4000kW，最大速度120km/h，傳動方式為交-直-交流電傳動。2/5/202326東風9型內(nèi)燃機車，代號DF9。是戚墅堰工廠研制的準高速客運內(nèi)燃機車。采用了輪對空心軸牽引電動機全懸掛轉(zhuǎn)向架、6連桿萬向軸兩級彈性驅(qū)動、二系高柔圓彈簧串聯(lián)瓦狀橡膠墊車體懸掛、蛇型液壓減振器等當代先進技術，可以滿足高速運行要求。柴油機裝車功率達到4500kW，最大速度160km/h，軸式Co-Co，傳動方式為交-直流電傳動。該型機車沒有正式投產(chǎn)2/5/202327東風10D型內(nèi)燃機車，代號DF10F。是東風10系列機車中的一個品種，大連機車車輛工廠生產(chǎn)的重型調(diào)車和小運轉(zhuǎn)作業(yè)內(nèi)燃機車。柴油機裝車功率2200kW，最大速度100km/h，車長18800mm，軸式Co-Co，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202328東風10F型內(nèi)燃機車，代號DF10F。是東風10系列機車中的一個品種，大連機車車輛工廠生產(chǎn)的適用于客流繁忙干線開行速度為140～160km/h旅客列車的牽引動力。機車由結(jié)構(gòu)完全相同的兩個單節(jié)機車聯(lián)掛而成。每個單節(jié)機車各裝一臺型號為12V240ZJD的中速柴油機作為動力源。機車具有牽引力大、起動加速性能好、運行平穩(wěn)、使用成本低和運用靈活等特點，可以根據(jù)不同的線路和需要將兩節(jié)機車重聯(lián)使用，也可分解成單節(jié)使用。柴油機裝車功率2×2200kW，最大速度160km/h，車長2×18200mm，軸式為雙（C0-C0），傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202329東風11型準高速客運內(nèi)燃機車，代號DF11。1992年由戚墅堰機車車輛工廠試制成功，是中國自行設計、自行研制的一項新的成果。機車采用16V280ZJA型柴油機，并運用微機控制，采用電空制動、機車速度控制系統(tǒng)、軸溫檢測、獨立作用式單元制動器及雙流道散熱器等一系列新技術，使機車在任何情況下均可恒功率運行。轉(zhuǎn)向架采用錐形空心軸全懸掛、雙節(jié)連桿萬向節(jié)驅(qū)動裝置、高柔圓彈簧旁承等新技術，具有較好的動力學性能。機車標稱功率3040kW，最高運行速度170km/h，最高試驗速度達到183km/h。傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202330東風12型電傳動內(nèi)燃機車，代號DF12。是資陽內(nèi)燃機車廠生產(chǎn)的國內(nèi)功率最大的調(diào)車機車，適用于路內(nèi)大型編組站和工礦企業(yè)5000t級貨列的調(diào)車和小運轉(zhuǎn)作業(yè)，也可以用于牽引干線貨列。機車是在東風4B機車的基礎上設計的，在柴油機、牽引電機、傳動裝置等主要零部件與東風4B型機車保持通用的同時，為適應調(diào)車作業(yè)的要求采用外走廊調(diào)車式車體，加裝微機控制裝置，改進了轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，改善了司機工作條件，提高了調(diào)車作業(yè)性能。是目前國內(nèi)多功能、通用性最好的調(diào)車機車。機車標定功率為1990kW，最大速度100km/h。車長19900mm，軸式Co-Co，傳動方式為交-直流電傳動。2/5/202331該機車是為提速專門研制生產(chǎn)的，屬雙機重聯(lián)型準高速客運內(nèi)燃機車，采用全電腦控制，最高時速可達170公里。新型內(nèi)燃機車4.第四代：以提高微機控制系統(tǒng)2/5/202332內(nèi)燃動車組是為滿足城間中短途旅客運輸需求而設計開發(fā)的一種新型客運運輸工具。長客廠設計開發(fā)了液力傳動內(nèi)燃動車組。動車組采用兩動五拖編組形式，前后為兩輛完全相同的動車，動車采用重聯(lián)控制，可同時操縱整列動車組。中間為五輛拖車，其中一輛拖車為帶播音室和車長辦公席的硬座車2/5/202333SYZ25型“廬山”號雙層內(nèi)燃動車組。唐山機車車輛廠于一九九八年自行開發(fā)研制成功，此車的試制成功填補了中國鐵路運輸工具的一項空白。此雙層內(nèi)燃動車組采用進口發(fā)動機，三相交直流傳動方式,整車PLC控制，西門子直流傳動柜。動力轉(zhuǎn)向架采用單獨驅(qū)動方式，TW160D型動力轉(zhuǎn)向架，非動力轉(zhuǎn)向架采用209PK型轉(zhuǎn)向架。整車組外形為流線型設計，造型美觀、大方。設計編組為兩動兩拖固定編組。車上大量采用現(xiàn)代流行的客車裝飾材料，可根據(jù)用戶要求進行硬座、軟座、硬臥、軟臥設計。車門采用塞拉門，風檔為全密封式。整車設空氣調(diào)節(jié)裝置。設衛(wèi)生間，廁所等。中部可根據(jù)用戶要求加裝酒吧或小賣部。2/5/202334二、內(nèi)燃機車的組成內(nèi)燃機車的動力裝置是柴油機，因此內(nèi)燃機車也稱柴油機車。燃油(柴油)在汽缸內(nèi)燃燒，將產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為由柴油機曲軸輸出的機械能。液力傳動機車是通過傳動裝置轉(zhuǎn)換為適合于機車牽引特性要求的機械能，再通過走行部驅(qū)動機車動輪在軌道上轉(zhuǎn)動。電力傳動機車是通過主發(fā)動機把衄軸輸出的機械能轉(zhuǎn)換為電能，通過牽引電動機驅(qū)動機車動輪運動。內(nèi)燃機車雖然有各種不同的類型，但它們的基本組成及工作原理是相同或相似的，都是由柴油機、傳動裝置、機車走行部、制動系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)、電器、儀表等部分組成的。2/5/202335圖8—1內(nèi)燃機車的總體結(jié)構(gòu)l-預熱鍋爐控制箱；2-預熱鍋爐；3-更衣箱；4-冷卻風扇；5-散熱器；6-后變速箱；7-膨脹水箱；8-柴油機；9-主發(fā)電機；10-電阻制動柜；11-微機柜；12-機車信號裝置安裝柜；13-制動閥類安裝；14-高壓柜；15-低壓柜；16-主硅整流柜；17-前通風機；18-前變速箱；19-測速發(fā)電機；20--勵磁機；

21-啟動發(fā)電機；22-總風缸；23-蓄電池箱；24-空氣濾清器；25-燃油箱,26-靜液壓油箱；27-啟動機油泵；28-機油熱交換器；29-后通風機；30-機油濾清器；31-空氣壓縮機組；32-空氣干燥器；33-轉(zhuǎn)向架。2/5/202336三、內(nèi)燃機車的分類、型號、軸列式及功率

1．內(nèi)燃機車的分類內(nèi)燃機車按傳動方式可分為電力傳動機車和液力傳動機車；按用途可分為貨運機車、客運機車和調(diào)車機車。貨運機車有較大的牽引力，單節(jié)機車功率1500～4400kW，最大運用速度為80～100km／h?？瓦\機車具有較高的運用速度和起動加速度，單節(jié)機車功率1500～4400kW，最大運用速度120～170km／h。調(diào)車機車分為站內(nèi)調(diào)機和編組站解編調(diào)機，進行站內(nèi)調(diào)車和編組站解編調(diào)車作業(yè)并兼理短途運輸，站內(nèi)調(diào)車功率440～740kW，最大運用速度50～70km／h；編組站調(diào)車機車功率740～1500kW，最大運用速度70～90km／h。

2/5/2023372．內(nèi)燃機車的型號和軸列式我國國產(chǎn)的內(nèi)燃機車習慣用漢字表示，以“東方紅”“北京”表示液力傳動內(nèi)燃機車，以“東風”表示電力傳動內(nèi)燃機車，而進口內(nèi)燃機車用漢語拼音字母表示，以“NY”，表示液力傳動內(nèi)燃機車，以“ND”表示電力傳動內(nèi)燃機車，在漢字或漢語拼音字母右下角的數(shù)字，表示該型機車投入運用的序號。內(nèi)燃機車的軸列式，用以表達轉(zhuǎn)向架臺數(shù)，每臺轉(zhuǎn)向架動軸數(shù)及動軸的驅(qū)動方式。如2—2，表示該機車有兩臺二軸轉(zhuǎn)向架，動軸的驅(qū)動方式是成組驅(qū)動，而3。一3。則表示該機車有兩臺三軸轉(zhuǎn)向架，動軸的驅(qū)動方式是每一動軸為單獨驅(qū)動。內(nèi)燃機車的軸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，C。一C。也可寫成BB，C。C。，或。2/5/202338

3．內(nèi)燃機車功率內(nèi)燃機車功率是指牽引發(fā)電機的功率。如DF4B型內(nèi)燃機車柴油機裝車功率2430kW，牽引發(fā)電機的功率為2080～2180kW。我國鐵路使用的各種主要類型的內(nèi)燃機車及主要性能參數(shù)見表8—1。四、設置傳動裝置的目的內(nèi)燃機車在柴油機將機械能傳遞給機車走行部的過程中，既要保證柴油機的功率得到充分發(fā)揮，又要使機車具有良好的牽引性能，所以柴油機曲軸不能直接驅(qū)動機車動輪，必須在柴油機曲軸與機車動輪之間設置一套傳動裝置。2/5/2023391.柴油機直接驅(qū)動機車動輪不能實現(xiàn)機車的理想牽引特性。2.柴油機的轉(zhuǎn)速范圍滿足不了機車運行速度范圍的變化要求。3.柴油機應在無負載情況下啟動，而機車啟動負載是很大的，所以柴油機無法直接驅(qū)動機車動輪。4.柴油機曲軸一般不能反轉(zhuǎn)，而機車卻需要既能前進也能后退。2/5/202340內(nèi)燃機車的傳動裝置分為機械傳動、電力傳動和液體傳動。液體傳動分為液壓傳動和液力傳動。一般大功率內(nèi)燃機車采用電力傳動和液力傳動。2/5/202341

第二節(jié)機車柴油機柴油機是內(nèi)燃機，是將柴油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)橛刹裼蜋C曲軸輸出機械能的動力機械。柴油機的每一工作循環(huán)，即從柴油在氣缸內(nèi)燃燒到曲軸輸出機械能，是由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個過程組成的。注意柴油機沒有火花塞，它吸入并壓縮空氣，然后將燃油直接噴入燃燒腔（直噴式）。其實是壓縮空氣產(chǎn)生的熱量點燃了柴油機的燃油。2/5/202342分類：1.根據(jù)完成一個工作循環(huán)的方式不同分為二沖程柴油機和四沖程柴油機。二沖程柴油機-----DF型、DF2型、DF3型。四沖程柴油機-----DF4系列、DF7、DF8、DF11系列、BJ型、DFH系列。2.按氣缸的布置形式分：單列式柴油機、V型柴油機和H型柴油機。3.柴油機一般按轉(zhuǎn)速分為高速柴油機（1000n/s）、中速柴油機（500～1000n/s）和低速柴油機（500n/s）2/5/202343

DF4B型內(nèi)燃機車上采用的“16V240ZJB”型柴油機，表示它有16個氣缸；分兩排呈V字形排列；氣缸內(nèi)徑為240mm；Z表示增壓，裝有廢氣渦輪增壓器和增壓空氣中間冷卻器；J表示鐵路牽引用；B表示產(chǎn)品改進變型符號。該柴油機就是一種四沖程機車用柴油機?，F(xiàn)以此為例，介紹柴油機工作原理。2/5/202344機車柴油機2/5/202345

一、柴油機工作原理為了解柴油機的整個構(gòu)造情況，現(xiàn)以其中一個氣缸為例，看它的結(jié)構(gòu)和工作概況(圖8—4)?；钊ㄟ^連桿與曲軸相連，在氣缸蓋上設有進、排氣閥和噴油器。進、排氣閥由配氣機構(gòu)驅(qū)動，噴油器由供油裝置控制。燃油在氣缸內(nèi)燃燒作功?；钊枰?jīng)過往復4個行程，才能完成進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣4個工作過程。柴油機工作原理視頻2/5/2023461.進氣沖程：在曲軸的驅(qū)動下，活塞由上止點向下止點運動，同時在配氣機構(gòu)的作用下，進氣閥開啟，排氣閥關閉，新鮮空氣由進氣閥進入氣缸，直至活塞移動到下止點。2.壓縮沖程：在曲軸的驅(qū)動下，活塞由下止點向上止點運動，進、排氣閥關閉，氣缸內(nèi)氣體被壓縮，其壓力和溫度不斷上升，直至上止點，為柴油機自燃創(chuàng)造條件。3.燃燒膨脹沖程：當活塞接近上止點時，高壓霧狀燃油噴入氣缸，燃油與氣缸內(nèi)的高溫高壓空氣混合迅速燃燒，氣體溫度、壓力迅速上升而膨脹，推動活塞下行，通過曲柄連桿機構(gòu)使曲軸轉(zhuǎn)動，將功率輸出。4.排氣沖程：在曲軸的驅(qū)動下，活塞由下止點向上止點運動，排氣閥打開（進氣閥關閉），氣缸內(nèi)經(jīng)過膨脹作功的燃氣由排氣閥排出，直至活塞再次到達上止點，廢氣排凈。2/5/2023472/5/202348

二、柴油機輔助裝置柴油機輔助裝置包括：燃油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和預熱系統(tǒng)。（一）燃油系統(tǒng)1.功用：根據(jù)柴油機的運轉(zhuǎn)工況，適時、定量地向氣缸供給具有一定壓力的、充足的、清潔的柴油，并使柴油在氣缸內(nèi)良好地霧化，能夠充分燃燒，保證柴油機的正常工作。2.組成：燃油系統(tǒng)一般包括低壓輸油系統(tǒng)和高壓供油噴射系統(tǒng)。低壓輸油系統(tǒng)：燃油箱、燃油粗濾器、燃油輸送泵（燃油泵）、燃油精濾器、燃油預熱器、低壓輸油管及回油管等組成。高壓供油噴射系統(tǒng)：噴油泵、噴油器、高壓油管等組成。2/5/2023492/5/202350圖8-6燃油系統(tǒng)

1-燃油箱；2-燃油粗濾器；3-燃油輸送泵；4-燃油精濾器；5-燃油管路(低壓)；6-噴油器；7-高壓油管；8-噴油泵。燃油系統(tǒng)視頻2/5/2023512/5/202352

（二）調(diào)節(jié)系統(tǒng)柴油機的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)器、極限調(diào)節(jié)器、控制機構(gòu)和調(diào)控傳動裝置等。其中調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的主要部件。一般內(nèi)燃機車采用的是轉(zhuǎn)速-功率聯(lián)合調(diào)節(jié)器，由控制部分、感受部分和執(zhí)行部分組成。1.控制部分：控制柴油機轉(zhuǎn)速，以適應運行要求。2.感受部分：直接感受柴油機外界負荷的變化，及機車牽引功率和輔助功率的變化。3.執(zhí)行部分：調(diào)節(jié)器具體執(zhí)行命令的機構(gòu)，通過它與噴油泵發(fā)生聯(lián)系，以改變每一循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量。2/5/2023532/5/202354(三)進排氣系統(tǒng)

1.功用：是向柴油機氣缸內(nèi)輸送充足的、清潔的、具有一定壓力的新鮮空氣，排除氣缸內(nèi)燃燒膨脹后的廢氣。2.組成：由空氣濾清器、廢氣渦輪增壓器、中間冷卻器和進、排氣管道等組成，如圖8—7所示。2/5/202355(四)機油系統(tǒng)柴油機在工作時，諸如曲軸、活塞、連桿等的許多零部件運動速度較高，各摩擦表面都會產(chǎn)生磨損，產(chǎn)生熱量。1.功用：就是向柴油機各運動零部件的摩擦表面供給帶有一定壓力的、溫度適宜的、潔凈的機油，在對各零部件進行潤滑、減小摩擦和磨損的同時，沖洗摩擦表面的磨屑，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。2.組成：由機油泵、機油濾清器、機油熱交換器及管路組成。2/5/202356(五)冷卻水系統(tǒng)柴油機工作時，與燃氣直接接觸的氣缸、活塞等零部件受熱強烈，如不適當冷卻，會造成柴油機過熱，使零部件強度降低、機油的物理化學性質(zhì)改變、潤滑條件惡化、摩擦和磨損加劇。所以機車柴油機通常采用強制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，以保證柴油機主要零部件在適當?shù)臏囟葼顟B(tài)下工作，并保持較高的新鮮空氣密度和機油的黏度與品質(zhì)，保證柴油機能夠高效持久地工作。冷卻水系統(tǒng)分為高溫水系統(tǒng)和低溫水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)由水泵、散熱器、冷卻風扇和膨脹水箱等組成。2/5/202357

第三節(jié)液力傳動內(nèi)燃機車北京型是二七機車工廠1970年開始試制，1975年批量生產(chǎn)的四軸干線客運內(nèi)燃機車。機車標稱功率1500kW，最大速度120km/h，車長15045mm，軸式B-B。2/5/202358內(nèi)燃機車的液力傳動

能用作驅(qū)動機車車輪的機械,電動機不是唯一無二的。水力機械中的渦輪機也有和電動機相類似的驅(qū)動特性。只要用柴油機帶動一個泵，向渦輪提供具有某些壓力的液流，而且能夠把在渦輪中工作完畢后的液流引回到泵的進口處，使液流循環(huán)工作，這套系統(tǒng)就可用作內(nèi)燃機車的動力驅(qū)動系統(tǒng)。根據(jù)這一原理，德國工程師費廷格創(chuàng)造了液力變扭器和液力偶合器，把渦輪和泵輪組合在一起，二者之間沒有機械連結(jié)而只是通過液流循環(huán)來相互作用。內(nèi)燃機車采用這種“軟”連結(jié)方式而設計的傳動系統(tǒng)稱作液力傳動。

2/5/202359內(nèi)燃機車的原動力為柴油機，它的特性不符合機車牽引特性的要求，機車動輪是不能由柴油機的曲軸直接驅(qū)動，因此需要在柴油機與機車動軸之間加設傳動裝置。傳動裝置：是指在柴油機與機車動輪之間安裝一套傳速比可變的中間環(huán)節(jié)。液力傳動是液體傳動的一種方式。柴油機通過液力變扭器及機械裝置去驅(qū)動車輪。2/5/202360一、液力傳動內(nèi)燃機車概述。液力傳動內(nèi)燃機車具有牽引性能良好、啟動平穩(wěn)、造價低廉、維護方便及節(jié)省有色金屬等特點，但傳動效率較電力傳動稍低，適合牽引客運機車。我國自行設計制造的BJ型、DFH型內(nèi)燃機車都采用液力傳動裝置。在液力傳動內(nèi)燃機車上，原動力也是柴油機，在柴油機與機車動輪之間，裝有一套液力傳動裝置。液力傳動基本原理如圖8-10所示。圖8—10液力傳動基本原理示意圖2/5/202361

二、液力變扭器的工作原理液力傳動箱內(nèi)裝有液力變扭器，液力變扭器是組成液力傳動裝置的基本元件。改變柴油機扭矩特性，使之適合于機車牽引特性，就是由它來完成的。變扭器由泵輪、渦輪和導輪組成。其中泵輪為主動輪，能量由此輸入；渦輪是從動輪，能量通過它輸出。2/5/202362液力傳動裝置的主要組成部分是液力傳動箱、車軸齒輪箱、換向機構(gòu)和相互聯(lián)結(jié)的萬向軸等。它的核心元件是液力傳動箱中的液力變扭器，主要由泵輪、渦輪和導向輪組成。泵輪通過軸和齒輪與柴油機的曲軸相連，渦輪通過軸和齒輪與機車的動輪相連，導向輪固定在變扭器的外殼上，并不轉(zhuǎn)動。當柴油機啟動時，泵輪被帶動高速旋轉(zhuǎn)，泵輪葉片則帶動工作油以很高的壓力和流速沖擊渦輪葉片，使渦輪與泵輪以相同的方向轉(zhuǎn)動，再通過齒輪把柴油機的輸出功率傳遞到機車的動輪上，從而使機車運行。

柴油機發(fā)出的大小不變的扭矩，經(jīng)過變扭器就能變成滿足列車牽引要求的機車牽引力。當機車需要惰力運行或進行制動時，只要將變扭器中的工作油排出到油箱，使泵輪和渦輪之間失去聯(lián)系，柴油機的功率就不會傳給機車的動輪了。

2/5/202363我國自行設計制造的液力傳動內(nèi)燃機車上一般采用兩個變扭器聯(lián)合工作，即啟動變扭器和運轉(zhuǎn)變扭器。1.啟動變扭器（Ⅰ擋變扭器）：用于機車啟動和低速運行。2.運轉(zhuǎn)變扭器（Ⅱ擋變扭器）：用于機車高速運行。2/5/202364三、液力傳動內(nèi)燃機車的工作原理

1．柴油機啟動。由蓄電池供電，啟動電機呈直流電動機工況，啟動電機通過齒輪帶動柴機啟動。柴油機啟動完畢，將啟動電機改接為直流發(fā)電機，向蓄電池充電，并為機車輔助設備供電。2．機車啟動和調(diào)速。

3．機車停車和柴油機停機。4.機車換向和液力制動2/5/202365圖8—14內(nèi)燃機車液力傳動系統(tǒng)示意圖2/5/202366第四節(jié)電力傳動內(nèi)燃機車電力傳動內(nèi)燃機車的傳動裝置與液力傳動內(nèi)燃機車的截然不同，但其余部分都是相似的。電力傳動裝置的工作原理如圖8-15所示。柴油機直接驅(qū)動牽引發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，向牽引電動機供電，牽引電動機驅(qū)動機車動輪軸，使車輪轉(zhuǎn)動。

2/5/202367電力傳動裝置根據(jù)牽引發(fā)電機與牽引電動機的電流制式，可分為直一直流、交一直流、交一直一交流和交一交流型式。

1.直-直流：就是牽引發(fā)電機和牽引電動機都是直流電機。用于功率較小內(nèi)燃機車。如DF、DF2、DF3型及ND2型機車為直-直流電傳動內(nèi)燃機車。

2.交-直流：就是牽引發(fā)電機為交流發(fā)電機，牽引電動機為直流電機。一般用于較大功率的內(nèi)燃機車。如DF4系列、DF7、DF8、DF11、ND4、ND5。2/5/202368AC4000交-直交流電力機車3.AC4000交-直-交流電力機車原型車，1996年6月中國自行研制的第一臺交流傳動電力機車誕生，標志著我國電力機車有望從直流傳動向交流傳動躍進，為趕上世界先進水平打下了基礎。交流傳動機車可靠性高、維護檢修少、上線運用率可高達95%。2/5/202369DJ型交流傳動高速客運電力機車4.DJ型交流傳動高速客運電力機車，2000年制造。具有優(yōu)異的運行性能，節(jié)能效率高、通訊干擾小、良好的可靠性與可維修性和全壽命成本低等優(yōu)點。其牽引、制動工況功率因數(shù)接近1，比傳統(tǒng)相控機車接觸網(wǎng)電流可降低20%，功耗減小50%，牽引變電站裝機容量可減荷。采用再生制動，2/5/202370內(nèi)燃機車的牽引電動機2/5/202371一、交。直流電力傳動裝置的主要組成部分及特性交一直流電力傳動內(nèi)燃機車，由柴油機驅(qū)動一臺交流發(fā)電機，發(fā)電機發(fā)出的三相交流電經(jīng)整流裝置整流后，供給直流牽引電動機，用以驅(qū)動機車動輪。

DF4型內(nèi)燃機車電力傳動裝置的組成及工作原理如圖8-16所示，其電力傳動裝置主要由牽引電動機、牽引發(fā)電機、勵磁發(fā)電機、測速發(fā)電機、啟動輔助發(fā)電機和恒功率勵磁控制系統(tǒng)組成。2/5/2023722/5/2023731.牽引電動機：是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再通過齒輪驅(qū)動機車動輪。DF4型內(nèi)燃機車并聯(lián)安裝6臺串勵直流牽引電動機。2.牽引發(fā)電機：為三相交流同步牽引發(fā)電機，由柴油機曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，發(fā)出三相交流電，經(jīng)主整流器整流后，供給6臺牽引電動機。3.勵磁發(fā)電機：為牽引發(fā)電機提供勵磁電流。4.測速發(fā)電機：是一臺直流電機，為勵磁發(fā)電機提供勵磁電流。5.啟動輔助發(fā)電機：是一臺直流電機，在柴油機啟動時作為串勵直流電動機，驅(qū)動柴油機轉(zhuǎn)動；柴油機啟動后，作為它勵直流發(fā)電機，向蓄電池充電，并向輔助設備、控制設備、照明設備等供電。6.恒功率勵磁控制系統(tǒng)：DF4型內(nèi)燃機車采用轉(zhuǎn)速-功率聯(lián)合調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)的。2/5/2023742/5/202375

二、交-直流電傳動內(nèi)燃機車的工作原理(以DF4B型內(nèi)燃機車為例)

1．柴油機啟動柴油機啟動前，首先要確認機車整備