[科普中国]-NJ1型内燃机车

NJ1型调车内燃机车，是1999年9月四方厂制造的我国第一台交流传动内燃机车。NJ1型内燃机车的起动牵引力为470kN,持续牵引力为380kN，持续速度为9km/h，最高速度为80km/h。机车装用8240ZJC型柴油机，装车功率为1320kW。机车主传动为架控式交直交电传动，采用了无刷励磁主发电机、大功率整流元件、IPM牵引逆变器及鼠笼式三相异步牵引电动机。空气压缩机、冷却风扇、通风机采用交流电机驱动。控制系统为多微机处理系统，设有故障诊断、检测、记录等功能。操纵台上设有彩色液晶显示器。机车采用了大量先进技术和免维护构。

机车结构设计特点(1)柴油机变频起动

柴油机起动时，由蓄电池供电，经变频起动机组逆变成三相交流电后，供给交流起动发电机，通过传动比为1:3的齿轮传动箱、万向轴驱动柴油机。

(2)主传动系统采用架控式交流电传动

机车牵引时，由两台从日本引进的牵引逆变器，分别向两台转向架的牵引电动机供电。在机车牵引工况下，可以根据牵引时轴重转移的情况和运行方向，分别控制两台转向架的牵引力。

(3)采用强迫风冷的IPM****牵引逆变器

逆变器内设有过流、过压及防滑、防空转功能。逆变器与牵引电动机的控制采用了较先进的矢量控制。

(4)中间电压的控制方式

采用折线式的中间电压控制方式。当柴油机转速为430-700r/min时，中间电压相应为900-1500V，中间电压随柴油机转速的上升按线性关系上升;当柴油机转速为700-1000r/min时，中间电压恒定为1500V。司机手把位不变时，中间电压恒定。

(5)电阻制动工况的控制

在电阻制动工况下，当电阻制动力低于挡位制动力时，电阻制动按牵引电动机恒功率控制。

(6)主发电机采用无刷励磁结构

取消了传统的励磁机和励磁整流柜，采用三相凸极式无刷励磁同步发电机，可使用户不用更换、检修主发电机的炭刷、滑环。

(7)采用主动式的柴油机恒功率控制

由于取消了机械传动，机车主微机可以直接计算出各档位下的柴油机功率及机车辅助功率，通过调节牵引逆变器的力矩给定值，间接控制中间回路的整流输出功率，保证柴油机按恒功率运行，有利于柴油机的稳定运转，避免系统振荡。

(8)牵引小齿轮采用内插式结构

小齿轮设计成内插式齿轮的结构，将齿轮传动比提高到5.87，减小了对牵引电动机的起动转矩要求，同时也使牵引电动机的持续转速得到较大程度的提高。

(9)风扇采用电机驱动

风扇由原来的静液压驱动改为变极电机驱动，使静液压系统故障得到彻底的根除。

(10)通风机改为电机驱动

通风机采用交流电机驱动后，避免了东风型机车通风机联轴节尼龙绳易断的质量问题。柴油机处于惰转工况时，可切除通风机，以降低机车的辅助功率，节约燃油。

(11)辅助系统采用PLC可编程控制器

采用PLC可编程控制器，减少了大量的中间继电器和接触器辅助触点。

(12)辅助电机采用分起、分停控制

机车辅助系统采用交流电机，由于辅助交流发电机的容量有限，辅助电机在起动和停止时，将导致网压出现较大的波动。几个辅助电机同时起动时，辅助交流电压下降很大，其他正在运行的辅助电机，将因电压的下降，进入不稳定工作区而停机，为了避免这种现象，辅助电机采用了分起、分停的控制方式。

(13)显示仪表改为彩色液晶显示器

NJ1型机车控制系统中，设有较多数据采集、记录、故障诊断及故障提示功能。显示仪表改为彩色液晶显示器，司机及检修人员可以更加直接地看清有关数据和机车的运行状态。

(14)转向架采用橡胶旁承，牵引电动机的抱轴方式采用滚动抱轴承，减少了机车的维护工作量。

(15)采用模块化的车体结构

各室车体与主车架之间采用螺栓联接，检修时可方便地将车体吊1开，便于机车检修。

内燃机车概念内燃机车（diesel locomotive）以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车上内燃机的种类，可分为柴油机车和燃气轮机车。由于燃气轮机车的效率低于柴油机车以及耐高温材料成本高、噪声大等原因，所以其发展落后于柴油机车。在中国，内燃机车的概念习惯上指的是柴油机2。

基本结构内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向架等）、制动装置和控制设备等组成3。

柴油机内燃机车的动力装置，又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。现代机车用的柴油机都配装废气涡轮增压器，以利用柴油机废气推动涡轮压气机，把提高了压力的空气经中间冷却器冷却后送入柴油机进气管，从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机工作有四冲程和二冲程两种方式，同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程，所以大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机（1 500 r/min左右）、中速机（1 000 r/min）和低速机（中速机转速以下）。为满足各种功率的需要，生产有相同汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。功率较小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率较大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最为常用3。

传动装置为使柴油机的功率传到动轴上能符合机车牵引要求而在两者之间设置的媒介装置。柴油机扭矩—转速特性和机车牵引力—速度特性完全不同，不能用柴油机来直接驱动机车动轮：柴油机有一个最低转速，低于这个转速就不能工作，柴油机因此无法启动机车；柴油机功率基本上与转速成正比，只有在最高转速下才能达到最大功率值，而机车运行的速度经常变化，使柴油机功率得不到充分利用；柴油机不能逆转，机车也就无法换向。所以，内燃机车必须加装传动装置来满足机车牵引要求。常用的传动方式有机械传动、液力传动和电力传动。①机械传动装置是由离合器、齿轮变速箱、轴减速箱等组成的。因其功率受到限制，在铁路内燃机车中不再采用。②液力传动装置主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组成。液力变扭器（又称变矩器）是液力传动机车最重要的传动元件，由泵轮、涡轮、导向轮组成。泵轮和柴油机曲轴相连，泵轮叶片带动工作液体使其获得能量，并在涡轮叶片流道内流动中将能量传给涡轮叶片，由涡轮轴输出机械能做功，通过万向轴、车轴齿轮箱将柴油机功率传给机车动轮；工作液体从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。液力传动机车（图2）操纵简单、可靠，特别适用于多风沙和多雨的地带。③电力传动分为三种：（a）直流电力传动装置。牵引发电机和电动机均为直流电机，发动机带动直流牵引发电机，将直流电直接供各牵引直流电动机驱动机车动轮。（b）交—直流电力传动装置。发动机带动三相交流同步发电机，发出的三相交流电经过大功率半导体整流装置变为直流电，供给直流牵引电动机驱动机车动轮。（c）变—直—交流电力传动装置。发动机带动三相同步交流牵引发电机，发出的直流通过整流器到达直流中间回路，中间回路中恒定的直流电压通过逆变器调节其振幅和频率，再将直流电逆变成三相变频调压交流电压，并供给三相异步牵引电动机驱动机车动轮。电力传动机车的应用最为广泛1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学