240/275系列柴油机

16V240ZJ

1950年代，中国在大跃进形势的推动下踏上牵引动力内燃化的道路，并开始仿造试制多种形式的柴油机车。1956年，中华人民共和国铁道部制定了《铁路十二年科技发展规划》，提出牵引动力的改造是铁路技术改造的重点，要逐步由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车。1958年，大连机车车辆厂参照苏联的TE3型柴油机车，成功试制了两台巨龙型柴油机车。中国第一代电传动柴油机车经过数年试验改进后，于1965年定型为ND型柴油机车（1966年8月改称为东风型柴油机车），并正式投入批量生产。与此同时，大连机车车辆厂立即开始第二代大功率柴油机车的研制工作，首先重点是研制柴油机车的动力来源——新型大功率中速柴油机。
1965年初，大连机车车辆厂、大连热力机车研究所、铁道科学研究院等机构联合组成新中速柴油机设计组。当时同类型柴油机的设计参考资料十分缺乏，设计组只能从国内外杂志文献中寻找相关资讯，将国外同类型柴油机及机车的数据、图片以及使用中情况等作为设计参考，例如苏联哈尔科夫运输机械制造厂的Д70系列、法国阿尔萨斯机械制造公司的AGO 240系列、瑞士苏尔寿公司的LVA系列等。1965年7月，铁道部内燃机车会战指挥小组在青岛召开会议，批准下达新中速柴油机设计任务书，主要技术指标为缸径240毫米、行程275毫米、小时功率4000马力、额定功率3600马力、额定转速为每分钟1100转、四冲程、16缸、涡轮增压。1966年初，大连机车车辆厂试制成双缸机并调试成功，并于同年8月完成试制首台16缸样机。
正当柴油机样机依试验程序进行调试和设计改进时，突如其来的文化大革命在全国范围内爆发，各地科研机构首当其冲的遭到巨大的冲击，研制工作只能在断断续续的情况下进行。1969年，大连机车车辆厂为庆祝中华人民共和国二十周年国庆，将第一台16缸柴油机样机安装在原型车上，试制出首台东风4型2001号柴油机车。但由于这台机车为“国庆献礼”草率上马，其零部件未经必要的试验考核和改进，柴油机和电气部分以及机车其它一些装置都未达到设计要求，导致整台机车的性能和质量未能过关。从1971年到1974年间，除了于1966年试制的首台16缸样机之外，工厂又生产了另外四台柴油机进行试验考核，这五台柴油机进行总计2400小时的各种试验，基本解决了柴油机功率不足、燃烧不良、排气温度高、机油稀释和柴油机振动等几大关键问题。
在16V240ZJ型柴油机改进过程取得进展的情况下，大连机车车辆厂分别于1973年和1974年试制了东风4型2002号和0001号机车，连同首台原型车进行了20万公里的线路运行试验、动力学试验和环形铁道上的牵引热工试验。1974年下半年，为了满足中国铁路对大功率柴油机车的急切需求，装用16V240ZJ型柴油机的东风4型柴油机车正式投入批量生产。

16V240ZJA

然而，从1975年开始随着机车走行里程的增加，柴油机的可靠性问题不断暴露出来，相继出现如连杆螺栓断裂、连杆瓦盖断裂、连杆结合齿断裂、配气齿轮打牙、凸轮轴剥离、滑油泵断轴等故障，仅在1975年就有22台柴油机连杆螺栓折断，可以说柴油机上的主要零部件都出现了大大小小的质量问题。为此，大连机车车辆厂对零部件出现的问题进行了详细的分析研究后，制定了一系列结构改良方案并再进行疲劳试验验证，同时派出技术人员到各机务段现场进行维修。在改进过程中，工厂首先针对较广泛的连杆螺栓和连杆盖断裂故障，改为采用了全纤维辗制滚压螺栓和加厚对称连杆盖，以提高连杆零部件的疲劳强度和刚度；此外，将原来左、右两列气缸并联工作的两根排气总管，分别接到两端的增压器上的结构，改成两列气缸共用一根排气总管，从其两端接到柴油机两端的涡轮增压器上，并在柴油机顶部加设排气稳压箱，这样既可以改善增压系统的稳定性，又可以降低柴油机低工况时的燃油消耗率。为了区别原有的16V240ZJ型柴油机，经过上述两项改进的柴油机被定型为16V240ZJA型。第一台装用A型柴油机的东风4型0109号机车于1976年6月出厂，并于同年下半年开始批量生产。