船舶柴油机燃油凸轮故障分析策略

文成知

【摘 要】文章首先介绍了船舶柴油机燃油凸轮的相关应用技术，然后针对船舶柴油机燃油凸轮在日常运行过程出现的故障进行研究，并且提出有针对性的控制策略，为船舶柴油机的正常运行提供保障。

【关键词】船舶柴油机；燃油凸轮；故障分析；解决策略

【中图分类号】U672 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）04-0142-02

为了保证船舶柴油机在运行过程中的稳定性和安全性，需要对其很多环节进行综合考量，并制定有针对性的控制措施。这样不仅有利于提高船舶柴油机运行时的可靠性，而且还能够实现其经济效益最大化。通过对船舶柴油机的实际运行情况进行调查分析可以发现，凸轮机构对船舶柴油机而言，具有非常重要的作用。但是其在实际应用时很容易受到各种因素的影响而出现故障。这些故障的出现会对船舶柴油机的燃油供应情况产生影响，同时还会影响船舶柴油机的正常运行。

1 船舶柴油机燃油凸轮技术介绍

船舶柴油机燃油凸轮是船舶机构中非常重要的部分，能够对其运行状态产生重要影响。现阶段，在船舶柴油机燃油凸轮的应用过程中，柱塞泵式燃油系统是比较常见的一种（如图1所示）。

柱塞泵式喷射系统在船舶柴油机系统中占据重要地位，是不可缺少的部件。喷油泵能够让燃油产生高压，在规定时间内对燃油做一定处理，并将燃油喷入燃烧室。喷油泵在运作时提供的油量应能满足柴油机在各种工作状态下的需求。也就是说，如果工作负荷较大时，喷油泵的供油量也会增加；负荷比较小时，喷油泵的供油量也会随之减少[1]。

除此之外，在燃油凸轮的应用过程中，为了确保其作用充分发挥，需要保证各缸之间的供油量均等。在具体操作中要根据各缸供油的实际情况，确定各自供油时处于相同状态，同时保证各缸供油提前角相同。其中，凸轮是影响喷油规律和定时功能的关键因素，也可以将其称为整体式凸轮轴（如图2所示）。

在燃油凸轮实际应用过程中需要注意，当高压油泵底部衬套出现高负载时，无论是燃油凸轮还是排气凸轮，其负载持续时间都很短，很容易出现压塌现象。

2 船舶柴油机排气凸轮

排气凸轮的负载与燃油凸轮相比要小很多，但是排气凸轮的排气阀弹簧在实际应用中会一直处于运行状态，这样就会导致排气凸轮本身也会长时间处于负载较高的状态。除此之外，排气凸轮开启时的角度在140 °曲轴转角左右时，排气凸轮的油膜厚度会越来越低，同时产生大量的摩擦热量，这种情况会直接导致滑油受到严重污染，而且其敏感程度要比燃油凸轮高很多。正是由于这一原因，排气凸轮出现咬毛现象的概率要远远超过燃油凸轮。

3 船舶柴油机燃油凸轮故障及解决策略

3.1 滑油系统清洁度存在的故障及解决策略

在船舶柴油机正常运行过程中，会出现滑油系统脏污的现象，这是由于喷油泵和排气阀驱动机构中的软化系统、管路系统的清洁度出现了严重问题。除此之外，如果滑油本身的清洁度达不到一定标准和要求，也会导致船舶柴油机出现故障。一般情况下，驱动机构包含很多零部件，这些零部件在使用过程中，会受各种因素的影响而导致其落下一些细铁屑，并且逐渐形成磨粒磨损[2]。与此同时，各个不同的滑油管路系统及管子接头、阀门部件等的内腔也会出现这种杂质。这些杂质进入滑油内，会导致燃油凸轮及排气凸轮出现咬毛现象。为了解决这一问题，就需要提高对滑油系统的整体要求，要求该系统的所有零部件及相对应的附属设备在安装时，先将内部的焊渣、沙粒、杂质等物质清理干净，尽可能地避免脏物进入系统内。此外，要对其按照严格的预冲洗程序进行操作，这样能够最大限度地保证系统的整体清洁度达到一定标准和要求。为了实现这一目标，保证系统内部的清洁度，需要保证油路的通畅，保证零部件达到一定清洁度[3]，同时还要保证滤器处于正常构成状态和滑油黏度符合要求，为系统的稳定运行提供保障。

3.2 滚轮的形状和表面质量存在的故障及解决策略

船舶柴油机日常运行过程中涉及很多因素，一旦某一个环节出现故障，势必会对整个系统的运行状态产生影响。通过对该系统的实际运行情况进行调查分析发现，该系统由于滚轮和凸轮相互之间具有明显自接触特性，所以很容易导致其接触面上的接触应力处于分布不均匀的状态，特别是在工作面的外侧区，更容易出现接触应力与实际情况不相符的现象[4]。通过对滚轮形状及表面质量进行深入研究可以总结出，无论是凸輪或者是滚轮甚至是浮动衬套的表面，如果磨损粗糙，就会对整个系统的运行产生严重影响。一般情况下，表面的粗糙度应控制在Ra0.4左右，只有这样，才能减少其对系统所产生的影响。除此之外，在针对浮动衬套进行操作时，如果其处于工作状态，那么浮动衬套一旦与相对应的接触零件发生任何阻滞现象，都会导致滚轮相对凸轮的接触面出现滑移。一旦出现滑移现象，就会直接导致凸轮和滚轮之间的接触面出现咬毛现象。由此可以看出，浮动衬套的表面粗糙度越高，对凸轮和滚轮的影响更加明显[5]。

3.3 设计图纸现有的问题及控制策略

燃油凸轮、排气凸轮、浮动衬套等零部件在船舶柴油机正常运行过程中都是必不可少的重要部件，在进行尺寸、外观设计时，都需要严格按照相关设计图纸进行操作。这样不仅能够最大限度地保证流程的设计具有真实性和有效性，而且还能够保证符合船舶柴油机的使用需求。此外，在装配过程中要控制这些零部件相互之间的间隙；注意控制好油流和油膜厚度，保证能够满足润滑的基本需求。

在对零部件进行加工时，为了保证加工的效率和质量，要尽可能地保证凸轮和滚轮相互之间的位置处于正确状态。保证这些零部件接触良好，而且在工作状态下能够呈现良好的接触状态。凸轮和滚轮相互之间主要是利用透光检查的方式实现具体功能，但是通过对实际运作情况进行分析发现，由于凸轮和滚轮各自的母线不能达到平行状态，或者是相互之间并不能实现在同一垂直平面上的高接触。在这种情况下，如果不加以控制，凸轮型面会在较短时间内出现严重的咬毛现象，这给整个系统的运行埋下安全隐患。因此，要提前对滚轮的导筒壳进检查，确定这些零部件在安装时的间隙大小。通常情况下，盘车升程在20 mm时，满足A±0.1（A为标准值）间隙，这样才能够保证零部件的安装符合整体要求。

4 结语

综上所述，在实践中无论是针对柴油机的设计制造或者是安装运行，都要高度重视凸轮机构的外表和运行状态。这些都是对柴油机正常运行产生影响的因素，特别是在具体操作时，如果已经发现排气温度发生变化，那么需要综合考量，对故障进行有针对性的分析和处理，为船舶的安全稳定运行提供有效保障。

参 考 文 献

[1]张萌娇.船舶机舱过程控制系统仿真研究[D].大连：大连海事大学，2014.

[2]谢敢.船用中速柴油机热工故障仿真与诊断研究[D].厦门：集美大学，2014.

[3]刘学坤.基于支持向量机和油液检测的船舶柴油机故障诊断研究[D].大连：大连海事大学，2013.

[4]王洪锋.船用智能化柴油机热力参数监测与诊断技术研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.

[5]周炼.船舶柴油发电机智能化故障诊断技术研究[D].湘潭：湘潭大学，2007.

[责任编辑：钟声贤]