船舶柴油機燃油凸輪故障分析策略

文成知

【摘 要】文章首先介紹了船舶柴油機燃油凸輪的相關應用技術，然后針對船舶柴油機燃油凸輪在日常運行過程出現的故障進行研究，并且提出有針對性的控制策略，為船舶柴油機的正常運行提供保障。

【關鍵詞】船舶柴油機；燃油凸輪；故障分析；解決策略

【中圖分類號】U672 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）04-0142-02

為了保證船舶柴油機在運行過程中的穩定性和安全性，需要對其很多環節進行綜合考量，并制定有針對性的控制措施。這樣不僅有利于提高船舶柴油機運行時的可靠性，而且還能夠實現其經濟效益最大化。通過對船舶柴油機的實際運行情況進行調查分析可以發現，凸輪機構對船舶柴油機而言，具有非常重要的作用。但是其在實際應用時很容易受到各種因素的影響而出現故障。這些故障的出現會對船舶柴油機的燃油供應情況產生影響，同時還會影響船舶柴油機的正常運行。

1 船舶柴油機燃油凸輪技術介紹

船舶柴油機燃油凸輪是船舶機構中非常重要的部分，能夠對其運行狀態產生重要影響。現階段，在船舶柴油機燃油凸輪的應用過程中，柱塞泵式燃油系統是比較常見的一種（如圖1所示）。

柱塞泵式噴射系統在船舶柴油機系統中占據重要地位，是不可缺少的部件。噴油泵能夠讓燃油產生高壓，在規定時間內對燃油做一定處理，并將燃油噴入燃燒室。噴油泵在運作時提供的油量應能滿足柴油機在各種工作狀態下的需求。也就是說，如果工作負荷較大時，噴油泵的供油量也會增加；負荷比較小時，噴油泵的供油量也會隨之減少[1]。

除此之外，在燃油凸輪的應用過程中，為了確保其作用充分發揮，需要保證各缸之間的供油量均等。在具體操作中要根據各缸供油的實際情況，確定各自供油時處于相同狀態，同時保證各缸供油提前角相同。其中，凸輪是影響噴油規律和定時功能的關鍵因素，也可以將其稱為整體式凸輪軸（如圖2所示）。

在燃油凸輪實際應用過程中需要注意，當高壓油泵底部襯套出現高負載時，無論是燃油凸輪還是排氣凸輪，其負載持續時間都很短，很容易出現壓塌現象。

2 船舶柴油機排氣凸輪

排氣凸輪的負載與燃油凸輪相比要小很多，但是排氣凸輪的排氣閥彈簧在實際應用中會一直處于運行狀態，這樣就會導致排氣凸輪本身也會長時間處于負載較高的狀態。除此之外，排氣凸輪開啟時的角度在140 °曲軸轉角左右時，排氣凸輪的油膜厚度會越來越低，同時產生大量的摩擦熱量，這種情況會直接導致滑油受到嚴重污染，而且其敏感程度要比燃油凸輪高很多。正是由于這一原因，排氣凸輪出現咬毛現象的概率要遠遠超過燃油凸輪。

3 船舶柴油機燃油凸輪故障及解決策略

3.1 滑油系統清潔度存在的故障及解決策略

在船舶柴油機正常運行過程中，會出現滑油系統臟污的現象，這是由于噴油泵和排氣閥驅動機構中的軟化系統、管路系統的清潔度出現了嚴重問題。除此之外，如果滑油本身的清潔度達不到一定標準和要求，也會導致船舶柴油機出現故障。一般情況下，驅動機構包含很多零部件，這些零部件在使用過程中，會受各種因素的影響而導致其落下一些細鐵屑，并且逐漸形成磨粒磨損[2]。與此同時，各個不同的滑油管路系統及管子接頭、閥門部件等的內腔也會出現這種雜質。這些雜質進入滑油內，會導致燃油凸輪及排氣凸輪出現咬毛現象。為了解決這一問題，就需要提高對滑油系統的整體要求，要求該系統的所有零部件及相對應的附屬設備在安裝時，先將內部的焊渣、沙粒、雜質等物質清理干凈，盡可能地避免臟物進入系統內。此外，要對其按照嚴格的預沖洗程序進行操作，這樣能夠最大限度地保證系統的整體清潔度達到一定標準和要求。為了實現這一目標，保證系統內部的清潔度，需要保證油路的通暢，保證零部件達到一定清潔度[3]，同時還要保證濾器處于正常構成狀態和滑油黏度符合要求，為系統的穩定運行提供保障。

3.2 滾輪的形狀和表面質量存在的故障及解決策略

船舶柴油機日常運行過程中涉及很多因素，一旦某一個環節出現故障，勢必會對整個系統的運行狀態產生影響。通過對該系統的實際運行情況進行調查分析發現，該系統由于滾輪和凸輪相互之間具有明顯自接觸特性，所以很容易導致其接觸面上的接觸應力處于分布不均勻的狀態，特別是在工作面的外側區，更容易出現接觸應力與實際情況不相符的現象[4]。通過對滾輪形狀及表面質量進行深入研究可以總結出，無論是凸輪或者是滾輪甚至是浮動襯套的表面，如果磨損粗糙，就會對整個系統的運行產生嚴重影響。一般情況下，表面的粗糙度應控制在Ra0.4左右，只有這樣，才能減少其對系統所產生的影響。除此之外，在針對浮動襯套進行操作時，如果其處于工作狀態，那么浮動襯套一旦與相對應的接觸零件發生任何阻滯現象，都會導致滾輪相對凸輪的接觸面出現滑移。一旦出現滑移現象，就會直接導致凸輪和滾輪之間的接觸面出現咬毛現象。由此可以看出，浮動襯套的表面粗糙度越高，對凸輪和滾輪的影響更加明顯[5]。

3.3 設計圖紙現有的問題及控制策略

燃油凸輪、排氣凸輪、浮動襯套等零部件在船舶柴油機正常運行過程中都是必不可少的重要部件，在進行尺寸、外觀設計時，都需要嚴格按照相關設計圖紙進行操作。這樣不僅能夠最大限度地保證流程的設計具有真實性和有效性，而且還能夠保證符合船舶柴油機的使用需求。此外，在裝配過程中要控制這些零部件相互之間的間隙；注意控制好油流和油膜厚度，保證能夠滿足潤滑的基本需求。

在對零部件進行加工時，為了保證加工的效率和質量，要盡可能地保證凸輪和滾輪相互之間的位置處于正確狀態。保證這些零部件接觸良好，而且在工作狀態下能夠呈現良好的接觸狀態。凸輪和滾輪相互之間主要是利用透光檢查的方式實現具體功能，但是通過對實際運作情況進行分析發現，由于凸輪和滾輪各自的母線不能達到平行狀態，或者是相互之間并不能實現在同一垂直平面上的高接觸。在這種情況下，如果不加以控制，凸輪型面會在較短時間內出現嚴重的咬毛現象，這給整個系統的運行埋下安全隱患。因此，要提前對滾輪的導筒殼進檢查，確定這些零部件在安裝時的間隙大小。通常情況下，盤車升程在20 mm時，滿足A±0.1（A為標準值）間隙，這樣才能夠保證零部件的安裝符合整體要求。

4 結語

綜上所述，在實踐中無論是針對柴油機的設計制造或者是安裝運行，都要高度重視凸輪機構的外表和運行狀態。這些都是對柴油機正常運行產生影響的因素，特別是在具體操作時，如果已經發現排氣溫度發生變化，那么需要綜合考量，對故障進行有針對性的分析和處理，為船舶的安全穩定運行提供有效保障。

參 考 文 獻

[1]張萌嬌.船舶機艙過程控制系統仿真研究[D].大連：大連海事大學，2014.

[2]謝敢.船用中速柴油機熱工故障仿真與診斷研究[D].廈門：集美大學，2014.

[3]劉學坤.基于支持向量機和油液檢測的船舶柴油機故障診斷研究[D].大連：大連海事大學，2013.

[4]王洪鋒.船用智能化柴油機熱力參數監測與診斷技術研究[D].武漢：武漢理工大學，2008.

[5]周煉.船舶柴油發電機智能化故障診斷技術研究[D].湘潭：湘潭大學，2007.

[責任編輯：鐘聲賢]