240/275系列柴油机

**240/275 系列柴油機**是由中國大連機車車輛廠（今中車大連機車車輛）開發研製的四行程中速柴油機產品系列，氣缸直徑為 240 毫米，活塞行程為 275 毫米，單缸排量為 12.44 升，氣缸排列形式有直立式和 50° 夾角 V 型兩種，輸出功率可達 1,000 馬力～5,000 馬力。資陽內燃機車廠、北京二七機車廠、四方機車車輛廠亦有生產該系列柴油機。

1964 年，為了滿足鐵路運輸對大功率柴油機車的需要，大連機車車輛廠、大連熱力機車研究所、鐵道科學研究院、大同機車廠和北京鐵道學院開始研製新一代的 240/275 系列大功率高增壓中速柴油機，1966 年底試製出第一台 16V240ZJ 型柴油機，並於 1969 年裝用於第一台東風 4 型柴油機車，至 1974 年東風 4 型機車開始投入批量生產。但在實際運用過程中，逐步發現該型柴油機存在嚴重的設計和品質問題，導致大量機車故障待修。從 1975 年起，大連機車車輛廠與大連內燃機車研究所等相關機構合作，對 16V240ZJ 型柴油機進行重新設計及反覆技術試驗。1977 年，經過重大改良的 16V240ZJB 型柴油機初步定型，並於隨後數年以更嚴格的條件和更長的時間完成了柴油機性能和耐久性試驗。1984 年，16V240ZJB 型柴油機與東風 4B 型柴油機車正式投入批量生產。

1984 年至 1985 年，大連機車車輛廠在 16V240ZJB 型柴油機的基礎上，先後開發了 8240ZJ、12V240ZJ、16V240ZJC 型柴油機。1986 年，大連機車車輛廠與英國里卡多公司合作研製具有高強化度的 16V240ZJD 型柴油機試製成功。1993 年，大連機車車輛廠成功試製首台採用電子燃油噴射的 16V240ZJE 型柴油機，UIC 標定功率達到 5000 馬力，這是與英國里卡多公司第三期技術合作的產品 ，也是 240/275 系列柴油機中功率最大的型號。隨著 240/275 系列柴油機產品型譜的不斷發展，其應用範圍已不僅限於鐵路牽引動力，還可應用在固定發電設備、船用動力裝置和核電站應急發電機等領域。

## 產品型號

### 16 缸機型

#### 16V240ZJ

1950 年代，中國開始踏上鐵路牽引動力內燃化和發展國產內燃機車的道路。1956 年 8 月，由中國鐵道科學研究院編制的中國首個鐵路科技發展規劃 ——《 1956 年 —1967 年鐵道科學技術發展遠景規劃》在全國鐵道科學工作會議上討論通過，指出「技術政策的中心環節是牽引動力改革，要迅速地、有步驟地由蒸汽機車轉到電力機車和內燃機車上去」，從此確定了牽引動力改革的方向。1956 年至 1958 年，第一機械工業部機車車輛研究所、鐵道部鐵道科學研究院展開一系列的課題研究，通過技術人員的培養和技術資料的研究，初步掌握了內燃機車的工作原理、設計方法和試驗方法，完成了發展內燃機車的前期準備工作。

1958 年起在大躍進運動形勢的推動下，鐵道部各主要機車製造和修理工廠紛紛掀起「爭取生產內燃機車」的熱潮，大連機車車輛廠參照蘇聯的 TE3 型柴油機車，成功試製了兩台巨龍型柴油機車。中國第一代電傳動柴油機車經過數年試驗改進後，於 1965 年定型為 ND 型柴油機車（1966 年 8 月改稱為東風型柴油機車），並正式投入批量生產。與此同時，大連機車車輛廠立即開始第二代大功率柴油機車的研製工作，首先重點是研製柴油機車的動力來源 —— 新型大功率中速柴油機。實際上，機車用大功率柴油機的早期研究早於 1960 年已經開始，當時由鐵道部鐵道科學研究院機輛所和長辛店機車車輛工廠牽頭，計劃研製缸徑 240 毫米、行程 270 毫米的 16V24/27 型柴油機，於 1962 年完成雙缸試驗機的設計，1964 年 9 月研製出雙缸機樣機，並完成了初步的台架試驗和改進試驗。但由於當時試驗經費和技術條件的限制，而且新中速柴油機的研製工作正式開始，因此長辛店工廠的 16V24/27 型柴油機未有繼續發展，但其研製經驗為後來的新中速柴油機打下了基礎。

1965 年初，大連機車車輛廠、大連熱力機車研究所、鐵道科學研究院等機構聯合組成新中速柴油機設計組。當時同類型柴油機的設計參考資料十分缺乏，設計組只能從國內外雜誌文獻中尋找相關資訊，將國外同類型柴油機及機車的數據、圖片以及使用中情況等作為設計參考，例如蘇聯哈爾科夫運輸機械製造廠的Д70 系列、法國阿爾薩斯機械製造公司的 AGO 240 系列、瑞士蘇爾壽公司的 LVA 系列等。1965 年 7 月，鐵道部內燃機車會戰指揮小組在青島召開會議，批准下達新中速柴油機設計任務書，主要技術指標為缸徑 240 毫米、行程 275 毫米、小時功率 4000 馬力、額定功率 3600 馬力、額定轉速為每分鐘 1100 轉、四行程、16 缸、渦輪增壓。1966 年初，大連機車車輛廠試製成雙缸機並測試成功，雙缸機最大輸出功率突破 500 馬力，證明 16 缸機可達到 4000 馬力的預期目標。1965 年 8 月，完成試製首台 16 缸的 16V240ZJ 型柴油機樣機，同年內完成新型機車的總體設計。

正當柴油機樣機依試驗程序進行測試和設計改進時，突如其來的文化大革命在全國範圍內爆發，各地科研機構首當其衝的遭到巨大的衝擊，研製工作只能在斷斷續續的情況下進行。1969 年，大連機車車輛廠為慶祝中華人民共和國二十周年國慶，將第一台 16 缸柴油機樣機安裝在原型車上，試製出首台東風 4 型 2001 號柴油機車。但由於這台機車為「國慶獻禮」草率上馬，其零部件未經必要的試驗考核和改進，柴油機和電氣部分以及機車其它一些裝置都未達到設計要求，導致整台機車的性能和品質未能過關。從 1971 年到 1974 年間，除了於 1966 年試製的首台 16 缸樣機之外，工廠又生產了另外四台柴油機進行試驗考核，這五台柴油機進行總計 2400 小時的各種試驗，基本解決了柴油機功率不足、燃燒不良、排氣溫度高、機油稀釋和柴油機振動等幾大關鍵問題。在 16V240ZJ 型柴油機改進過程取得進展的情況下，大連機車車輛廠分別於 1973 年和 1974 年試製了東風 4 型 2002 號和 0001 號機車，連同首台原型車進行了 20 萬公里的路線運轉試驗、動力學試驗和環形鐵道上的牽引熱工試驗。1974 年下半年，為了滿足中國鐵路對大功率柴油機車的急切需求，裝用 16V240ZJ 型柴油機的東風 4 型柴油機車正式投入批量生產。

#### 16V240ZJA

然而，從 1975 年開始隨著機車走行距離的增加，柴油機的可靠性問題不斷暴露出來，相繼出現如連杆螺栓斷裂、連杆瓦蓋斷裂、連杆結合齒斷裂、配氣齒輪打牙、凸輪軸剝離、滑油泵斷軸等故障，僅在 1975 年就有 22 台柴油機連杆螺栓折斷，可以說柴油機上的主要零部件都出現了大大小小的品質問題。為此，大連機車車輛廠對零部件出現的問題進行了詳細的分析研究後，制定了一系列結構改良方案並再進行疲勞試驗驗證，同時派出技術人員到各機務段現場進行維修。在改進過程中，工廠首先針對較廣泛的連杆螺栓和連杆蓋斷裂故障，改為採用了全纖維輾制滾壓螺栓和加厚對稱連杆蓋，以提高連杆零部件的疲勞強度和剛度；此外，將原來左、右兩列氣缸並聯工作的兩根排氣總管，分別接到兩端的增壓器上的結構，改成兩列氣缸共用一根排氣總管，從其兩端接到柴油機兩端的渦輪增壓器上，並在柴油機頂部加設排氣穩壓箱，這樣既可以改善增壓系統的穩定性，又可以降低柴油機低工況時的燃油消耗率。為了區別原有的 16V240ZJ 型柴油機，經過上述兩項改進的柴油機被定型為 16V240ZJA 型。第一台裝用 A 型柴油機的東風 4 型 0109 號機車於 1976 年 6 月出廠，並於同年下半年開始批量生產。

#### 16V240ZJB

從 1976 年開始，柴油機又發現了更嚴重的機體裂紋事故，到 1978 年末已有多達 143 台柴油機出現機體裂紋，占當時已出廠東風 4 型機車總數的 41.6%，造成大量機車無法運用趴窩待修。設計部門通過大量試驗研究查明，柴油機各種故障的根源在於機體強度和剛度不足，以及柴油機軸系動力性能欠佳所致，因此對柴油機機體等二十多個零部件進行了修改設計，並相繼實施如曲軸氮化、連杆螺栓滾絲、連杆牙齒成型磨加工、缸套雷射淬火、蠕蟲狀鑄鐵等新技術。新結構機體將原來機座高度減少 250 毫米，並在加高主軸承座以增加機體的高度，各主軸承蓋都加設了水平的兩個橫拉螺釘以及加厚側板等等，使機體縱向和橫向剛度分別提高了 60% 和 77%。為了提高曲軸的強度，將平衡塊由原來只占平衡迴轉品質的 15%，增加到平衡迴轉品質的 50% 左右，並將主軸頸直徑由原來的 220 毫米增加到 225 毫米。為改善柴油機軸系的動力性能，大連機車車輛廠得到上海船用柴油機研究所（今中船重工第七一一研究所）的協助，於 1976 年 12 月成功研製出專為機車柴油機設計的簧片式彈性聯軸節，這種聯軸節的應用使柴油機由連續發火改為間斷髮火，並使曲軸可以按需要增加平衡重，達到降低機體和曲軸應力、減少軸承負荷的效果。此外，又將原來的鍛鋁活塞改為整體薄壁球鐵活塞，以改善活塞工作的可靠性和使用壽命，亦可降低柴油機工作時的機油消耗率。供油系統和配氣機構方面，將原來對稱的圓弧切線配氣凸輪改成函數凸輪，並加大了噴油泵的圓弧凹面凸輪的最小曲率半徑。

1977 年 11 月，經過上述改良的 0255 號柴油機完成了 500 小時台架耐久試驗，結果顯示柴油機性能和部件狀態良好，脫胎換骨的 16V240ZJB 型柴油機從此誕生。1978 年 3 月，鐵道部在大連召開技術鑑定會，批准 16V240ZJB 型柴油機初步定型並投入小批量生產。1978 年 9 月，大連機車車輛廠將 0255 號柴油機樣機裝上北京鐵路局豐臺機務段的東風 4 型 0282 號機車。從 1978 年 10 月至 1979 年底，這台機車在豐沙鐵路豐臺西至張家口間進行運用試驗，期間牽引貨物列車共運轉 21 萬多公里，柴油機經拆檢觀察顯示性能和主要零部件磨耗情況良好。16V240ZJB 型柴油機得到鐵道部肯定後，為了使柴油機更加可靠，大連機車車輛廠決定參照國外柴油機的試驗規範，對柴油機再進行 2000 小時耐久試驗。1979 年 7 月至 1980 年 6 月，大連內燃機車研究所按照國際鐵路聯盟（UIC）的標準，對 0503 號柴油機進行了 2000 小時和 360 小時台架耐久試驗。隨後，設計部門先後在單缸機和三台 16 缸柴油機上進行了三種標定轉速的對比試驗，最終決定在保持裝車功率 3300 馬力不變的情況下，將標定轉速由原來每分鐘 1100 轉降為每分鐘 1000 轉，空轉轉速由原來每分鐘 500 轉降到每分鐘 430 轉，以降低柴油機零部件的機械負荷。1984 年底，正式定型的 16V240ZJB 型柴油機投入批量生產，同時推出裝用該型柴油機的東風 4B 型柴油機車。從 1986 年起，資陽內燃機車工廠亦投產東風 4B 型柴油機車和 16V240ZJB 型柴油機，並在原設計的基礎上改用鍛鋼曲軸和球墨鑄鐵機體。

#### 16V240ZJC

1980 年代初，為了進一步提高機車柴油機的性能和可靠性，大連機車車輛廠根據「生產一代產品、試製一代產品、研究一代產品」的方針，在試製試驗 16V240ZJB 型柴油機的同時，已經開始著手研究開發下一代的 16V240ZJC 型柴油機。1982 年 11 月，經國家進出口委員會和中華人民共和國鐵道部批准，中國技術進出口總公司與英國里卡多公司簽訂了第一期技術合作合約，邀請里卡多公司為大連機車車輛廠的 16V240ZJB 型柴油機提供評價，總費用為 13.5 萬英鎊，評價目標是將 B 型柴油機的裝車功率由 3300 馬力（2430 千瓦）提高至 3600 馬力（2650 千瓦）以上，合約執行期為 1982 年 11 月至 1983 年 9 月。里卡多公司對 16V240ZJB 型柴油機的近千張圖紙進行了審查，並在大連機車車輛廠抽選一台柴油機進行熱工性能試驗。評價結論認為 16V240ZJB 型柴油機的結構有很大潛力，經濟性處於中等水平，可靠性有待提高。大連機車車輛廠採用里卡多公司提供的評價數據和改進建議，於 1984 年 9 月完成試製作為第一期技術合作成果的首台 16V240ZJC 型柴油機，並於 1985 年 9 月通過熱工性能試驗、扭振試驗和 UIC 100 小時性能試驗。1985 年 10 月，裝用 16V240ZJC 型柴油機的東風 4C 型柴油機車由大連機車車輛廠研製成功，並於 1989 年投入批量生產。資陽內燃機車廠和青島四方機車車輛廠也分別從 1996 年和 1998 年起生產東風 4C 型機車。

與 16V240ZJB 型柴油機相比，16V240ZJC 型柴油機安裝了經改進的曲軸、連杆、氣缸套、機油泵、水泵等部件，通過將平均有效壓力提高到 1.77MPa，使其標定功率由 3600 馬力（2650 千瓦）提高到 4000 馬力（2940 千瓦），裝車功率由 3300 馬力（2430 千瓦）提高到 3600 馬力（2650 千瓦）。為了改善主軸瓦的工作條件，對曲柄臂嵌裝了鍛制的平衡重塊，使平衡塊占平衡迴轉品質的比值達到 89.2％。其他改進措施還包括採用加硼合金鑄鐵氣缸套，取消氣缸套螺旋筋，並增加氣缸壁厚度以提高強度；簡化調控傳動裝置，由凸輪軸通過彈性聯軸節直接驅動；改良配氣齒輪中雙聯齒輪和軸承結構；採用新型機油泵和高效水泵等。柴油機機體採用鑄焊組合結構（大連廠）或整體鑄造機體（資陽廠、四方廠），曲軸採用合金球鐵鑄造（大連廠）或合金鋼鍛壓（資陽廠、四方廠）。為改善柴油機軸系的動力性能，採用了簧片式彈性聯軸節（大連廠）或蓋斯林格聯軸節（四方廠）。渦輪增壓器採用江津增壓器廠引進瑞士 ABB 技術生產的 VTC254-13 型增壓器，或天津機車車輛機械廠製造的 ZN290 型增壓器（基於 VTC254 型增壓器）。在研製東風 4C 型機車的時候，尚無新型增壓器可供使用，首兩台機車出廠時仍沿用東風 4B 型機車之增壓器，4001 號機車最初裝用天津機車車輛機械廠生產的 45GP802-1A 型增壓器，4002 號機車最初裝用大連內燃機車研究所研製的 45GP1301B 型增壓器，試驗過程中發現增壓器與柴油機匹配不良、喘振及漏油問題嚴重，因此從 4003 號機車起改為使用江津增壓器引進瑞士勃朗 - 包維利公司（BBC）專利生產的 VTC254-13 型增壓器，或天津機車車輛機械廠仿製的 ZN290 型增壓器，而 4001、4002 號機車亦於 1989 年完成換裝 VTC254-13 型增壓器。

#### 16V240ZJD

鑑於大連機車車輛廠已完成 16V240ZJC 型柴油機的試製，已經達到柴油機裝車功率 3600 馬力（2650 千瓦）的目標，因此決定與里卡多公司的合作目標再提高一檔，即柴油機裝車功率為 4000 馬力（2940 千瓦）的 16V240ZJD 型柴油機。1984 年 6 月，中國技術進出口總公司與里卡多公司簽訂了第二期技術合作合約，合約執行期為 1984 年 6 月至 1988 年 6 月，總費用為 90 萬英鎊，設計目標定位為 1980 年代中期的世界先進水平，柴油機裝車功率在 UIC 標準狀態下達到 4000 馬力（2940 千瓦），額定工況時燃油消耗量≤207 克 / 千瓦小時，增壓器渦輪進口溫度≤560℃，海拔 2000 米、外溫 37℃時不修正功率，設計使用壽命為 25000 小時。

柴油機結構改進主要由大連機車車輛廠負責，里卡多公司負責氣缸設計改進和柴油機總體設計評價，開發過程中並利用一台 16V240ZJB 型柴油機作為性能開發試驗用之技術驗證平台。16V240ZJD 型柴油機的設計原則是在保持柴油機總體結構不變和主要零部件通用互換的原則下，採用 16V240ZJC 型柴油機開發中所改進的機體、曲軸、連杆、氣缸套和球鐵活塞等部件，重新設計的部件包括氣缸蓋和氣門結構；凸輪軸除了軸徑加粗、凸輪型線不同、軸段連接法蘭緊固方式不同之外，其餘部分皆與 C 型柴油機的凸輪軸相同。為了保證達到上述的性能指標，首兩台原型機的一些重要部件選用外國產品，包括英國冰川金屬公司生產的主軸瓦和連杆瓦、瑞士 ABB 公司的 VTC254-13 型增壓器、英國布賴斯・伯傑公司（Bryce Berger）的 FCVAB 單體式噴油泵和 NTDLB 密封式噴油器、美國伍德沃德公司的 PGEV 調速器等。

1986 年 1 月至 12 月，大連機車車輛廠進行首台 16V240ZJD 型柴油機的試製和組裝。1987 年 2 月，首台樣機在工廠內的試驗台上開始進行調整試驗，並於 1987 年 12 月順利完成了 UIC 100 小時可靠性試驗。從 1988 年 2 月 1 日開始，柴油機開始進行按國家標準規定的 ORE 360 小時耐久性試驗，期間柴油機主要零部件無一損壞，也沒有出現因零部件損壞而停機的故障，各項主要性能參數均達到設計要求，柴油機經拆解檢驗顯示主要零部件狀態良好。1988 年 6 月 25 日，16V240ZJD 型柴油機完成了長達 1150 小時的全部試驗計畫。1988 年，首兩台 16V240ZJD 型柴油機裝用於大連機車車輛廠與奇異公司合作研製的東風 6 型柴油機車。1997 年起，16V240ZJD 型柴油機被用於批量生產的東風 4D 型柴油機車。1997 年至 2000 年，大連機車車輛廠對 16V240ZJD 型柴油機的噴油泵及噴油器進行國產化設計工作，降低了機車修造成本，並於 2000 年通過了中車公司科技成果鑑定。

#### 16V240ZJE

從 1989 年起，大連機車車輛廠與英國里卡多公司繼續進行第二期技術合作，在 4000 馬力（2940 千瓦）的 16V240ZJD 型柴油機的基礎上，通過提高高壓油管壓力和燃燒爆發壓力等手段，將標定功率進一步提高到 5,400 馬力（3,680 千瓦），稱之為 16V240ZJE 型柴油機。與 16V240ZJD 型柴油機相比，16V240ZJE 型柴油機的強化程度提高了 38.6%，最大氣缸壓力提高了 19%，平均有效壓力可達 2.22 兆帕。16V240ZJE 型柴油機從 1989 年開始研製，期間經歷了漫長的單缸機試驗、多缸機試驗、原型機性能試驗及耐久性試驗，反覆查找不足並作出改進，至 1998 年試製出首兩台 16V240ZJE 型柴油機，並於 1999 年安裝在東風 4D 型 3001 號、3002 號准高速客運機車進行試驗。柴油機裝車功率為 4,500 馬力（3,310 千瓦），機車標稱功率為 3,850 馬力（2,830 千瓦），配用 ABB VTC254-23 型增壓器。

#### 16V240ZJF

2001 年起生產的部分東風 4D 型准高速客運機車及貨運型機車採用了鑄造機體的 16V240ZJF 型柴油機，代替了採用焊鑄機體的 16V240ZJD 型柴油機。在東風 4D 型機車投入運用的首兩年，已經發現有 10% 的 16V240ZJD 型柴油機出現機體裂紋，因此大連機車車輛廠於 1999 年試製出首台採用鑄造機體的 16V240ZJF 型柴油機，並於同年 12 月進行了 UIC 100 小時性能試驗。該型柴油機參考了 16V240ZJE 型柴油機的鑄造機體方案，機體是由球墨鑄鐵整體鑄造而成，機油及冷卻水管道均鑄造於機體內部，由氣缸套和機體之間的冷卻水腔代替原來的水套，合金鑄鐵氣缸套與 16V240ZJE 型柴油機相同，並採用了下置式單節凸輪軸和輕型薄殼式油底殼，其他主要零部件都可以和 16V240ZJD 型柴油機通用互換。2001 年 11 月，大連機車車輛廠製造了五台 16V240ZJF 型柴油機，並將其安裝在東風 4D 型 3147～3151 號准高速客運機車上，配屬北京鐵路局天津機務段運用。16V240ZJF 型柴油機於 2002 年起投入小批量生產。

### 12 缸機型

#### 12V240ZJC

1984 年，隨著中國經濟發展對鐵路運量帶來快速增長，為了滿足重載貨物列車的牽引動力需求，大連機車車輛廠開始著手研製 5,400 馬力（3,970 千瓦）的雙節八軸柴油機車 —— 東風 10 型柴油機車。1986 年 4 月 21 日，為東風 10 型柴油機車配套而研製的第一台 12V240ZJC 型柴油機在大連機車車輛廠落成。該型柴油機是在 16V240ZJC 型柴油機基礎上開發研製的 12 缸機型，重新設計了機體、曲軸、凸輪軸、中冷器等零部件，曲軸比 16 缸機型縮短了 800 毫米。UIC 標定功率為 3,000 馬力（2,200 千瓦），裝車功率為 2,660 馬力（1,985 千瓦），額定轉速範圍為每分鐘 430～1000 轉，使用 VTC214-1 型增壓器。1987 年，首台 12V240ZJC 型柴油機在大連機車車輛廠完成了性能試驗和 UIC 100 小時耐久試驗。1988 年，裝用於新造的東風 10 型柴油機車。

#### 12V240ZJD

1993 年，大連機車車輛工廠研製出為東風 10D 型柴油機車配套的 12V240ZJD 型柴油機。該型柴油機是在 16V240ZJD 型柴油機基礎上發展而成 12 氣缸機型，吸收了大連機車車輛廠與英國里卡多公司的技術合作成果，並應用了部分為 16V240ZJE 型柴油機改良的零部件。相比 16V240ZJD 型柴油機除了氣缸數量減少之外，12V240ZJD 型柴油機的高度和寬度亦有所縮減，以便適應機車重量限制的要求。該型柴油機後來亦被東風 10F 型、東風 10DD 型柴油機車所採用。UIC 標定功率為 3,100 馬力（2,310 千瓦），裝車功率為 2,900 馬力（2,130 千瓦），平均有效壓力為 1.819 兆帕，額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 153 克 / 有效馬力・小時（208 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用鋼製鑄焊機體、鋼頂鐵裙活塞、稀土合金球鐵曲軸。部分零部件選用了外國產品，包括瑞士 ABB 公司的 VTC214-13 型增壓器、美國伍德沃德公司的 PGEV 調速器、英國布賴斯・伯傑公司（Bryce Berger）的噴油泵和噴油器等。

#### 12V240ZJE

1991 年，大連機車車輛工廠為北京二七機車廠研製的東風 7C 型柴油機車提供了兩台 12V240ZJE 型柴油機。該型柴油機是在 12V240ZJC 型柴油機的基礎上發展而來，並應用了在 16V240ZJE 型柴油機開發研製過程中獲得的部分技術成果。額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，UIC 標定功率為 2,200 馬力（1,620 千瓦），裝車功率為 2,000 馬力（1,470 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 155 克 / 有效馬力・小時（211 克 / 有效千瓦・小時）。渦輪增壓系統採用定壓增壓，配備兩台 ZN261-12B 型增壓器，分別安裝在柴油機兩端。裝用該型柴油機的東風 7C 型 5001 號、5002 號機車於 1991 年 11 月在北京二七機車廠出廠。1991 年至 1992 年，北京二七機車廠另外從大連機車車輛廠購入五台 12V240ZJE 型柴油機，安裝在小批試生產的在東風 7C 型 5003 號～5007 號機車上。

#### 12V240ZJ6

東風 7C 型柴油機車投入小批量生產後，北京二七機車廠亦著手準備自行生產及改進 240/275 系列柴油機，並按鐵道部要求開展對 12V240ZJE 型柴油機由定壓增壓改為脈衝增壓的研究。1992 年，北京二七機車廠以 12V240ZJE 型柴油機為基礎，研製出採用脈衝增壓、功率相同的 12V240ZJ6 型柴油機，並從 1993 年生產的東風 7C 型 5008 號機車開始使用。該機型是在 12V240ZJE 型柴油機的基礎上對增壓系統重新設計，其它部分的零部件均與 12V240ZJE 型和 16V240ZJB 型柴油機通用。額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，平均有效壓力為 1.34 兆帕，UIC 標定功率為 2,200 馬力（1,620 千瓦），裝車功率為 2,000 馬力（1,470 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 154 克 / 有效馬力・小時（210 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用鋼製鑄焊結構機體、組合式鋼頂鋁裙活塞、合金鋼全纖維鍛壓曲軸、合金鍛鋼 G 型並列連杆。增壓系統採用單級廢氣渦輪脈衝式增壓，兩台 ZN261-13D 型徑流式增壓器布置在空氣穩壓箱的中間位置，在其兩端各有一台 KLQ49-2 型中冷器。排氣管路亦是按照脈衝增壓模式設計，以三個氣缸連接一根排氣管，六個氣缸連接一個增壓器，從而在排氣管內形成 240° 均勻連續脈衝波，以最有效地利用脈衝能量。

#### 12V240ZJ6A

1995 年，北京二七機車廠為東風 7D 型柴油機車研製了 12V240ZJ6A 型柴油機。它是在東風 7C 型機車所使用之 12V240ZJ6 型柴油機的基礎上，加以強化以提升輸出功率，許多零部件均與 12V240ZJ6 型和 16V240ZJB 型柴油機通用。標定功率為 2,700 馬力（2,000 千瓦），裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦），標定工況時的平均有效壓力為 1.6 兆帕，燃油消耗量為 154 克 / 有效馬力・小時（210 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用鑄焊組合結構機體、組合式鋼頂鋁裙活塞、合金鋼全纖維鍛壓曲軸、合金鍛鋼 G 型並列連杆。增壓系統採用單級廢氣渦輪脈衝式增壓，配備兩台 ZN261-13E 型徑流式增壓器和兩台 KLQ49-2 型中冷器。1999 年至 2004 年間，柳州鐵路局曾為金城江機務段的 26 台東風 7D 型機車改裝 ABB VTC214-13A 型增壓器，後因經費不足而中止。

#### 12V240ZJ6C

在 1997 年製造的東風 7D 型 0125 號等四台機車，裝用一台由北京二七機車廠製造的 12V240ZJ6C 型柴油機。該機型的特點是在 12V240ZJ6A 型柴油機的基礎上改為使用定壓增壓系統，其他部分的結構仍然和前者保持相同。增壓系統採用單級廢氣渦輪定壓式增壓，兩台 ZN248 型或 ZN250-1 型增壓器布置在空氣穩壓箱的中間位置，在其兩端各有一台 KLQ49-2 型中冷器。柴油機的標定功率為 2,700 馬力（2,000 千瓦），裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦），額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉。

#### 12V240ZJ6D

1998 年，北京二七機車廠在 12V240ZJ6 型柴油機的基礎上，研製出功率相同的 12V240ZJ6D 型柴油機。該機型改為使用 ZN261-13D-1 型徑流式增壓器和 KLQ45 型中冷器，並將增壓器布置形式由中置式改為端置式，增壓器和中冷器均設置在空氣穩壓箱的兩端，以便於排氣系統出現故障時進行維修。與之前的 12V240ZJ6 型柴油機相比，兩者除由於增壓器位置不同引起進排氣系統及機油、冷卻水、燃油系統的個別管路稍有差別外，性能和其他部分結構均保持完全一致。12V240ZJ6D 型柴油機於 1998 年從新造的東風 7C 型 5143 號機車開始使用。

#### 12V240ZJ6B

在 1999 年面世的東風 7E 型柴油機車上，裝用一台由北京二七機車廠製造的 12V240ZJ6B 型柴油機。該機型是在 12V240ZJ6D 型柴油機的基礎上改為使用鑄造機體，配備兩台 ZN261P-13E-1 型增壓器和 KLQ45 型中冷器，標定功率為 2,700 馬力（2,000 千瓦），裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦），標定功率時的平均有效壓力提高到 1.6 兆帕。該型柴油機亦被應用於 2000 年製造的東風 7C 型 5314 號～5317 號機車。

#### 12V240ZJ6F

由於一些用戶要求提升機車功率等級，自 1998 年起推出的東風 7C1 型、東風 7C2 型機車，選用了功率更大的 12V240ZJ6F 型柴油機。該機型在 12V240ZJ6D 型柴油機的基礎上強化而成，配備 ZN261-13D-2 型增壓器（部分機車使用 ZN285-LSB 型增壓器）和 KLQ45 型中冷器。標定功率為 2,700 馬力（2,000 千瓦），裝車功率為 2,500 馬力（1,840 千瓦），標定功率時的平均有效壓力提高到 1.61 兆帕。該型柴油機亦被應用於 2004 年面世的東風 7G 型柴油機車。

#### 12V240ZJ6E

1999 年，北京二七機車廠根據開發大功率調車機車的要求，在 12V240ZJ6D 型柴油機的基礎上開發功率更大的機型。1999 年 4 月，首台 12V240ZJ6E 型柴油機完成試製。1999 年 5 月，開始對該柴油機進行全面的台架性能試驗，試驗計畫主要有增壓配套、負荷特性、喘振裕度校核、調速器配機、噴油提前角調整、變壓縮比、凸輪軸及氣缸蓋配機以及單側停油等項試驗。2000 年 4 月，該機在北京二七機車廠內的柴油機性能試驗站完成了 UIC 100 小時性能試驗。2001 年 12 月，在大連內燃機車研究所完成了 UIC 360 小時耐久性試驗。該機型吸收了北京二七機車廠和奧地利李斯特內燃機及測試設備公司（AVL）的技術合作成果，應用了經重新設計的凸輪軸、氣缸蓋、氣缸套、噴油泵、噴油器等零部件，配備天津機車車輛機械廠生產的 ZN250-2 型增壓器，以及基伊埃（蕪湖）川崎機械製冷設備公司生產的 KLQ45WH 型中冷器。標定功率為 3,200 馬力（2,400 千瓦），裝車功率為 3,000 馬力（2,200 千瓦），平均有效壓力提高至 1.93 兆帕，標定功率時的燃油消耗量為 155 克 / 有效馬力・小時（211 克 / 有效千瓦・小時）。12V240ZJ6E 型柴油機被用於從 2001 年起開始生產的東風 7C 型寬軌口岸型機車，以及於 2002 年面世的東風 7J 型柴油機車。

#### 12V240ZJ6L

2001 年，北京二七機車廠開始研究在 12V240ZJ6E 型柴油機上採用電子控制燃油噴射系統，同年底試製出第一台 12V240ZJ6L 型柴油機，繼而展開各種性能和參數最佳化試驗研究，至 2002 年底完成了主要的台架性能試驗。該機型採用了噴油泵 — 高壓油管 — 噴油器形式的電控燃油噴射系統，關鍵零部件選用國外進口產品，例如海茵茨曼公司（Heinzmann GmbH）的電控單元和傳感器、博世公司的電控噴油泵和噴油器、瑞士諾瓦公司（Nova Werke AG）的高壓油管、曼牌（Mann）燃油精濾器，而其它部件均與批量生產的 12V240ZJ6E 型柴油機通用。電子控制燃油噴射系統通過 PID 控制器來調節柴油機轉速，有效解決機械調速器常見的柴油機低速時轉速不穩的問題，降低了最低空載穩定轉速和空載油耗率，同時還能夠改善柴油機的排放特性。柴油機的標定功率為 3,200 馬力（2,400 千瓦），裝車功率為 3,000 馬力（2,200 千瓦） ，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速降為每分鐘 400 轉，平均有效壓力為 1.93 兆帕。12V240ZJ6L 型柴油機被用於 2003 年製造的東風 7C 型 5667 號機車上。

### 8 缸機型

#### 8V240ZJ

1974 年，中華人民共和國交通部鐵路工業局和機車車輛局根據鐵路運輸的實際發展需要，提出研製裝用 8V240ZJ 型柴油機的電力傳動調車柴油機車，以滿足牽引定數 3000 噸至 4000 噸以下大型編組站駝峰調車作業的要求。1975 年底，唐山機車車輛廠試製出第一台 8V240ZJ 型柴油機，並通過了各種性能試驗和 100 小時可靠性試驗，同年 12 月裝用於第一台東風 5 型柴油機車。8V240ZJ 型柴油機（原型號為 8240Z）是在 16V240ZJ 型柴油機基礎上發展而成的 8 缸機型，額定轉速為每分鐘 1,100 轉，最低空載轉速為每分鐘 500 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.45 兆帕（每平方厘米 14.8 公斤），UIC 標定功率為 1,800 馬力（1,320 千瓦），裝車功率為 1,650 馬力（1,210 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 155 克 / 有效馬力・小時（211 克 / 有效千瓦・小時）。機體採用由整體鑄鋼懸掛式主軸承座和板件組焊成的鑄焊組合結構，並採用內外縱分隔的箱形結構和半隧道式的拱形曲軸箱。柴油機氣缸由氣缸套和冷卻水套組成，活塞採用鍛鋁組合式內油冷活塞，氣缸蓋由耐熱合金鑄鐵製成，並採用合金球墨鑄鐵曲軸和鍛鋼並列連杆。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台 45GP802 型渦輪增壓器。

8V240ZJ 型柴油機的最大缺陷是震動問題。由於 8V240ZJ 型柴油機採用 50°V 形夾角，二級往復慣性力矩不平衡產生強烈的二階振動，雖然在最初設計中已經布置了兩根品質和轉向相同的二級平衡軸，但平衡效果並不理想。後來又曾經嘗試採用轉向相反的大小平衡軸來平衡二級慣性力，卻產生了更大的附加力矩和機體震動，為解決附加力矩又再加上帶平衡重齒輪，不料卻導致軸承不堪負荷。這些解決方案不但於事無補，反而使結構變得更加複雜。

#### 8240ZJ

由於 8V240ZJ 型柴油機的震動問題無法找到妥善的解決辦法，由大連機車車輛廠和四方機車車輛廠改進的第二代東風 5 型機車，改為使用經過重新設計、氣缸直立布置的 8240ZJ 型柴油機（或稱 8L240ZJ 型），它是在 16V240ZJB 型柴油機基礎上發展而成，額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 400 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.609 兆帕（每平方厘米 16.4 公斤），UIC 標定功率為 1,800 馬力（1,320 千瓦），裝車功率為 1,650 馬力（1,210 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 155 克 / 有效馬力・小時（211 克 / 有效千瓦・小時）。雖然機體總體結構有較大變化，但其大部分零部件仍然能夠和 16V240ZJB 型柴油機通用互換。柴油機採用鑄焊組合結構（大連廠）或整體鑄造（四方廠）的矩形機體、球墨鑄鐵內油冷活塞、合金球墨鑄鐵曲軸（大連廠）或合金鋼鍛壓曲軸（四方廠）、耐熱合金鑄鐵汽缸蓋、簧片式彈性聯軸節（大連廠）或蓋斯林格聯軸節（四方廠）。8240ZJ 型柴油機還吸取了 16V240ZJ 型柴油機歷年來的改進經驗，例如降低空轉轉速和標定轉速、採用單螺旋柱塞噴油泵、由步進電機驅動的無級調速聯合調節器等，使其燃油經濟性有了顯著提高。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台由天津機車車輛機械廠生產的 45GP802-1 型或 45GP802-3 型渦輪增壓器。部分在高原地區運用的東風 5 型機車選用大連內燃機車研究所設計的 ZN300-LSDC 型增壓器（定壓增壓），使柴油機標定功率提升至 2,000 馬力（1,470 千瓦）。

#### 8240ZJC

自 1991 年起，四方機車車輛廠為了提升 8240ZJ 型柴油機的經濟性和可靠性，對提升功率和改進部分工況油耗等方面進行了研究，於 1991 年 4 月研製出 8240ZJC 型柴油機，標定功率由 1,800 馬力（1,320 千瓦）提高至 2,000 馬力（1,470 千瓦），裝車功率由 1,650 馬力（1,210 千瓦）提高到 1,800 馬力（1,324 千瓦），該柴油機由原來的四個中冷器改為一個，並對機體和冷卻水系統進行了局部改進設計，在提升柴油機效率和功率的同時亦降低了製造成本。1993 年 8 月 31 日，8240ZJC 型柴油機完成全部性能試驗。1994 年，秦皇島港務局向四方機車車輛廠訂購首批三台裝用 8240ZJC 型柴油機的東風 5 型機車。1999 年起，由四方機車車輛廠生產的東風 5 型機車裝用經過改良設計的 8240ZJC 型柴油機。8240ZJC 型柴油機的額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.775 兆帕（每平方厘米 18.1 公斤），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 153 克 / 有效馬力・小時（208 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用球墨鑄鐵整體鑄造的矩形機體、鋼頂鋁裙組合式活塞、機油震盪冷卻方式、合金鋼鍛壓曲軸、蓋斯林格聯軸節。柴油機採用定壓增壓系統，配備一台由大連內燃機車研究所研製的 ZN300 型增壓器。柴油機採用無級調速的全制式液壓聯合調節器。此外，8240ZJC 型柴油機亦被應用於 NJ1 型柴油機車。

#### 8V240ZJD

1998 年 3 月，大連機車車輛廠與里卡多公司簽訂了關於共同開發新一代 8V240ZJD 型柴油機的技術合作合約。8V240ZJD 型柴油機是在 16V240ZJD 型、12V240ZJD 型柴油機的基礎上研製的 8 缸機型，在總體設計結構和性能參數上與前者儘可能保持一致，以提高零部件的通用互換率。1998 年 8 月，大連機車車輛廠與里卡多公司進行 8V240ZJD 型柴油機總體方案設計評審。1999 年 5 月，完成了柴油機全套施工圖紙和技術文件，並於同年 6 月開始試製第一台原型機。1999 年 10 月 13 日，首台 8V240ZJD 型柴油機在大連機車車輛廠組裝完畢。同年 12 月 2 日，第一台裝用 8V240ZJD 型柴油機的東風 5D 型柴油機車出廠。

8V240ZJD 型柴油機的額定轉速為每分鐘 1,000 轉，最低空載轉速為每分鐘 430 轉，標定工況下的平均有效壓力為 1.929 兆帕（每平方厘米 19.67 公斤），UIC 標定功率為 2,200 馬力（1,620 千瓦），裝車運用功率為 2,000 馬力（1,470 千瓦），額定滿功率運轉時的燃油消耗量為 153 克 / 有效馬力・小時（208 克 / 有效千瓦・小時）。柴油機採用六邊形橫斷面的整體鑄造機體、球墨鑄鐵曲軸、鋼頂鋁裙組合式活塞，增壓系統採用定壓增壓系統，增壓器和中冷器安裝在排氣總管的輸出端，配備一台 ABB VTC254-13D 型增壓器。為了儘可能縮小柴油機尺寸、減輕機車重量，8V240ZJD 型柴油機將機油濾清器和機油冷卻器安裝在柴油機自由端的上方，增壓器出氣道、中冷器進氣道和油水系統部件的高度均有所縮減，排氣總管外部並加裝了不鏽鋼隔熱罩。為了避免重蹈以往 8V240ZJ 型柴油機震動過大的覆轍，8V240ZJD 型柴油機採用了由里卡多公司重新設計的平衡機構，以解決二級往復慣性力矩不平衡導致的劇烈震動。該型柴油機採用兩根兩倍於柴油機轉速、轉向相反的大小平衡軸，大小平衡軸的品質比例為二比一，分別安裝在曲軸兩側，由曲軸齒輪經中間齒輪等帶動兩軸作反向轉動。由於平衡軸安裝在曲軸水平中心線附近，因而能有效減少平衡重和附加力矩。與 16V240ZJD 型柴油機相比，曲軸平衡鐵的迴轉半徑由 285 毫米增大到 315 毫米。

## 其他型號

* 6240ZJ
* 4240ZJ

## 參考文獻

## 外部連結

* （簡體中文）中車大連機車車輛有限公司：240 系列柴油機（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）