(1.南通航運職業(yè)技術學院；2.中海集裝箱運輸有限公司)

近年來，各大船用柴油機制造商都加大了對智能柴油機的研發(fā)投入，并逐步形成了以電控共軌技術為標志的柴油機第三次技術革命。其中瓦錫蘭公司的 RT-flex 系列和 MAN B&W 公司的ME型系列柴油機最具代表性。相比較ME系列柴油機，RT-flex 系列柴油機徹底取消了分布于每個氣缸的高壓油泵，真正實現(xiàn)了燃油、滑油、空氣的共軌，傳統(tǒng)意義上的燃油噴射和排氣閥驅(qū)動機構(gòu)等分別由電磁閥控制的噴射控制單元(ICU)和氣閥控制單元(VCU)控制?？梢詫崿F(xiàn)精準噴油定時，各種負荷下均可實現(xiàn)充分燃燒，從而降低了柴油機排放、提高了燃油經(jīng)濟性[1]。

1 6RT-flex-58T-D柴油機的燃油噴射功能的實現(xiàn)機理

瓦錫蘭6RT-Flex-58T-D柴油機的共軌系統(tǒng)包括燃油共軌和伺服油共軌兩套共軌系統(tǒng)，彼此獨立發(fā)揮功能。其中，燃油共軌由機帶高壓燃油泵供入壓力約1000bar的燃油；伺服油共軌由伺服油泵供入壓力約200bar的潤滑油，用于驅(qū)動燃油控制閥(ICV)。如圖1所示，每個氣缸均有一個燃油控制單元(ICU)。所有氣缸的燃油控制單元均由同一個共軌總管供入燃油。當共軌閥CRV接到來自于WECS9520的控制信號后，在電磁力的作用下開啟，將高壓伺服油引入，推動燃油控制閥ICV。從而打開燃油共軌中的燃油進入高壓油管的通道，實現(xiàn)噴油器的噴射。

圖1 6RT-flex58T柴油機燃油噴射系統(tǒng)示意圖

2 6RT-flex58T-D柴油機容積式燃油控制器故障排除實例

2.1 故障描述

某遠洋公司貨船，主機為瓦錫蘭智能電噴柴油機，型號為6RT-flex58T-D，額定功率為13000 kW。該故障發(fā)生時，船齡28個月。營運期間主機曾出現(xiàn)過燃油控制單元故障。某日，在該船前往澳大利亞某港口途中，輪機員發(fā)現(xiàn)NO.2缸排溫過低。與主機配套的Flex Viewer軟件顯示出部分故障內(nèi)容。界面顯示具體如下：為方便理解，筆者對故障描述欄加以備注[2]：

表1 Flex Viewer軟件界面提示的內(nèi)容及備注

2.2 故障的排查過程

(1)根據(jù)Flex Viewer 軟件的提示，機艙部成員決定首先從流量活塞電氣部分開始排查。在該系統(tǒng)中，每循環(huán)噴入氣缸的燃油數(shù)量由 FQ油缸和活塞位置確定。噴油數(shù)量傳感器(Injection quantity sensor)對活塞的行程進行檢測，通過行程傳感器將0 -50 mm 的位移信號轉(zhuǎn)變成 4 -20mA的電信號，處理后反饋至WECS-9520。根據(jù)不同的負荷，系統(tǒng)自動對活塞的位移極限進行設定。當活塞位移達到設定值時，WECS-9520控制系統(tǒng)會發(fā)出停止噴油的信號。因此電機員首先對電氣線路進行檢查，發(fā)現(xiàn)ICU各油量反饋傳感器的插頭并無松動。此外，根據(jù)WECS-assistant 顯示屏顯示的數(shù)字并不是紅色，可初步排除是相應的 VDM 板故障[3]。

(2)排除掉是電氣故障的原因之后，接下來按照故障排除由簡入繁的原則，主管輪機員將2號缸的兩個噴油器進行了更換。更換后故障依舊。

(3)由于沒有出現(xiàn)燃油共軌壓力低的報警，且其它氣缸的噴油壓力并未受到影響，所以可以暫時排除高壓油泵以及高壓油泵驅(qū)動機構(gòu)的故障。

(4)經(jīng)過上述分析可以初步判斷，故障應該發(fā)生在NO.2缸的容積式燃油控制單元(ICU)中。

2.3 故障作用機理分析

ICU是RT-Flex共軌噴射系統(tǒng)的核心部件，ICU在機器上的實物外觀如圖2所示，圖中①為噴油量測量活塞、位移傳感器等； ②為共軌閥(兩位三通電磁閥)；③為噴油控制閥(ICV)；④為ICU通向噴油器的高壓油管。

圖2 ICU 在柴油機機體上的位置圖

在不噴油的狀態(tài)下，共軌電磁閥處于不導通狀態(tài)，此時來自伺服油共軌的伺服油，無法作用于燃油控制閥活塞。燃油控制閥ICV活塞的作用原理類似兩位四通閥，此時在彈簧力的作用下處于右位通，見圖4中(a)。來自燃油共軌的高壓燃油(約1000bar)同時作用于噴油量測量活塞的左右兩側(cè)。由于噴油量測量活塞左側(cè)受力面積大于右側(cè)的受力面積，因此能夠保證噴油量測量活塞處于行程的底部，使得圖3中的A空間能夠最大數(shù)量地存儲燃油。

圖3 ICU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

當共軌電磁閥接到來自WECS-9520控制系統(tǒng)的開啟信號，在電磁力的作用下滑閥移動，使該閥門處于導通狀態(tài)，來自伺服油共軌的滑油此時可以作用在燃油控制閥ICV的驅(qū)動活塞上，推動ICV滑閥克服彈簧力移動。該兩位四通閥處于左位通，此時，來自于燃油共軌的高壓燃油不再作用于噴油量測量活塞的左側(cè)，與此同時，噴油量測量活塞左側(cè)的燃油通向高壓油管的通道被打開,見圖4中(b)。噴油量測量活塞在右側(cè)高壓燃油的作用下向左移動，左側(cè)A空間的燃油則被推入高壓油管，從而引起噴油器噴油。

圖4 ICV滑閥動作機理示意圖

通過NO.2缸的噴射對曲線的分析，發(fā)現(xiàn)NO.2缸的噴油量測量活塞FQ返回時間延長，且行程不夠。經(jīng)分析，原因可能是噴射控制閥 ICV 黏著，從而導致燃油在流向流量控制活塞左側(cè)的燃油受到了節(jié)流作用，從而燃油充注數(shù)量受到影響。即造成到達噴油量測量活塞左側(cè)(圖3中的A空間部分)油量減少，從而造成噴油量的減少，如果情況比較嚴重，則會造成不發(fā)火。

3 故障的人為原因分析及相應管理建議

到達本航次目的港后，主機服務商工程師上船，對NO.2缸ICV進行拆檢。其滑閥外觀見圖3中實物圖。發(fā)現(xiàn)ICV在其導套內(nèi)的活動受到了明顯的卡滯，疑似有燃油中混入的硬質(zhì)顆粒導致滑閥出現(xiàn)縱向拉傷。由于管理疏忽，無法查詢到準確的近半年的燃油化驗記錄。從本次故障中可以發(fā)現(xiàn)，總結(jié)經(jīng)驗教訓如下：

(1)機艙資源管理整體意識需加強。對于體系文件的要求，存在管理不嚴、信息不流暢、制度措施不到位的問題。因此，在公司層面應重視加強對船員的機艙資源管理方面意識的培訓。使得每一名輪機員都能有效利用機艙資源，避免人為失誤[4]。

(2)輪機員應勇于探索，面對廠商的技術壟斷保護應富有創(chuàng)新精神。燃油控制單元是RT-flex 型船用柴油機的重要組成部分，主管輪機員必須熟練掌握其工作原理和結(jié)構(gòu)。在沒有廠商技術支持時要能夠以科學、謹慎的態(tài)度去進行大膽的技術分析。

(3)軟硬技術都要提高。除了能夠檢修柴油機實體部件，輪機員也應熟練使用Flex Viewer軟件，時時監(jiān)控柴油機運行狀態(tài)。主管輪機員應該能夠結(jié)合故障現(xiàn)象，迅速找出故障原因并排除[5]。

4 結(jié) 語

瓦錫蘭公司RT-Flex型電控共軌柴油機已經(jīng)廣泛應用在各大航運公司的貨船上。然而目前，針對該型號的專門培訓還不夠全面，對操作技能方面的知識更新也沒有納入各船員培訓機構(gòu)的課程體系中。因此，海事主管部門、各航運公司以及各船員培訓機構(gòu)都應該首先著重加大對電控柴油機的實操實訓培訓力度，切實提高我國船員駕馭電控共軌柴油機的操作水平；同時要加強英語能力的培養(yǎng)，以使得船員能夠高效率理解電控柴油機說明書，并能夠和服務商進行正常交流；第三，加強船員機艙資源管理培訓，側(cè)重團隊配合，提高團隊協(xié)作能力，為國家“海洋強國”戰(zhàn)略提供支持。