王守新

（中國電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司，天津 300467）

在大型工程和海洋技術(shù)迅猛增長之際，船舶領(lǐng)域的電子技術(shù)應(yīng)用也越來越頻繁，相較于化油器電控燃油噴射系統(tǒng)供油，能有效節(jié)省燃油以及減少船舶的污染排放，有良好的燃油經(jīng)濟(jì)效果，在現(xiàn)代船舶系統(tǒng)有著十分廣泛的應(yīng)用。熟悉了它所具備的特點(diǎn)后，當(dāng)我們修理電動噴氣船時，我們就能詳細(xì)了解它的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行狀況。隨著疏浚行業(yè)的發(fā)展，絞吸船正逐步向更大型化發(fā)展，裝機(jī)容量以及挖深等屢屢突破新高，旨在滿足日益高要求的市場需求。但大型絞吸精細(xì)化施工的研究跟不上設(shè)備更新的步伐，邊坡疏浚施工更多的是沿用傳統(tǒng)的階梯式開挖，這樣的施工方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前高要求的技術(shù)規(guī)范。隨著疏浚行業(yè)對工程質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，精度化要求更高，精細(xì)化施工的市場需求正逐步增加。研究出一項(xiàng)精準(zhǔn)高效的施工方法是疏浚行業(yè)發(fā)展的必然條件。荷蘭IHC9029型切割機(jī)吸泥機(jī)使用了電燃式油噴射系統(tǒng)，船舶計(jì)算機(jī)借助對幾個傳感器傳輸信息的計(jì)算，分析和處理四缸發(fā)動機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，有效對點(diǎn)火、噴射實(shí)施控制，一旦傳感器或執(zhí)行器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)便容易出現(xiàn)一些故障。

1 提出了故障現(xiàn)象

孟加拉帕德瑪河道治理工程施工中，整個疏浚工程的總長度約13km，疏浚工程量約6000萬方，回填工程量約4000萬方。設(shè)計(jì)河底的寬度40/55/65m 3種，設(shè)計(jì)高程有-15/-20/-25mPW 3種，永久邊坡坡比為1∶6，開挖完后需要進(jìn)行拋填土工袋、塊石等防護(hù)工作；臨時邊坡1∶5，開挖完成后無防護(hù)結(jié)構(gòu)。技術(shù)規(guī)范要求，永久性工程的疏浚工程-2.4mPWD平臺以下邊坡及基槽，若護(hù)坡挖掘的平滑度可以接受，垂直于設(shè)計(jì)剖面或基槽的測量容差為±250毫米。若設(shè)計(jì)坡度或基槽任何方向上測得局部偏差和不平整度超過了250mm或大于1∶20，則不可接受。 疏浚 施工區(qū)域在-2.4米PWD至+1.2米PWD之間，若護(hù)坡挖掘的平滑度可以接受，則垂直于設(shè)計(jì)剖面測量公差為+100mm至-150mm之間。若設(shè)計(jì)坡度任何方向上測得局部偏差和不平整度超過了150mm或大于1∶20，則不可接受。

在整個工程運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，據(jù)荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的用戶報(bào)告，該船在航行過程中偶爾出現(xiàn)故障，在啟動前不得不等待2～3min。該船主要用自診斷系統(tǒng)來展開檢測，如果相應(yīng)的發(fā)動機(jī)故障指示燈處于不亮狀態(tài)，則表明其一切運(yùn)轉(zhuǎn)如常，也就不會向外輸出相關(guān)的無故障代碼。其關(guān)鍵性能在于能讓荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船發(fā)動機(jī)在船舶啟動時，采用不斷快速地減速以及放松油門踏板的情況下順利運(yùn)轉(zhuǎn)。如果油門踏板穩(wěn)定于其運(yùn)動軌跡中的某一位置，則發(fā)動機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也不會有故障代碼顯示出來。此時，需要詳細(xì)查閱有關(guān)資料，對相關(guān)數(shù)據(jù)多次分析，確定出現(xiàn)故障的緣由，提出有效的改進(jìn)措施。

2 發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組成和工作原理

在荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船中，其發(fā)動機(jī)主要構(gòu)成部分有電子控制單元、傳感器以及執(zhí)行器，也就是常見的電動噴射系統(tǒng)的三大要素。在運(yùn)作時，發(fā)動機(jī)控制單元ECU借助對發(fā)動機(jī)狀態(tài)下的傳感器信號展開檢測的途徑來達(dá)到處理相關(guān)信息的目的，并且以對應(yīng)控制指令來確保具體執(zhí)行器的每一個環(huán)節(jié)的工作能在控制下順利運(yùn)轉(zhuǎn)。作為電控燃油噴射系統(tǒng)的一個關(guān)鍵構(gòu)成，傳感器的作用在于感知信息，并肩負(fù)起促使ECU確保船舶及其發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的職責(zé)。借助傳感器，ECU方可以全面掌握發(fā)動機(jī)工作條件和實(shí)際工作條件的變化，才能正確管理發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。執(zhí)行器負(fù)責(zé)執(zhí)行ECU發(fā)出的指令，ECU在傳感器發(fā)送信息之后發(fā)送控制信號，從而讓ECU在相關(guān)執(zhí)行元件的指令下完成相應(yīng)的操作。

2．1 供應(yīng)系統(tǒng)

荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船燃料供應(yīng)系統(tǒng)有著信號驅(qū)動的功能，其供應(yīng)系統(tǒng)便是ECU，它的作用在于向具備恒定壓差的進(jìn)氣歧管噴射并填充對應(yīng)質(zhì)量的燃料噴。荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的供應(yīng)系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括電動燃油泵、冷啟動噴油器、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器以及燃油濾清器等。

2．2 進(jìn)氣系統(tǒng)

進(jìn)氣系統(tǒng)是荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船重要的組成部分，它促使發(fā)動機(jī)能在適合的空氣量條件下正常運(yùn)作，向ecu傳送相關(guān)空氣量信息，讓前者能依照相應(yīng)指令對空氣量進(jìn)行調(diào)整，以確保其順利運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，這一系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包含進(jìn)氣管、進(jìn)氣裝置、進(jìn)氣壓力傳感器以及空氣濾清器幾大部分。荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船當(dāng)中的2.0氣體分配機(jī)制主要以vtec為主，其進(jìn)氣系統(tǒng)在具體的運(yùn)作當(dāng)中效率更高。

2．3 電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)是荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的關(guān)鍵部分，其中1個ECU、各種傳感器、控制器以及執(zhí)行器是其主要的組成部分。ECU從各種壓力傳感器、入口溫度、水溫、油門開啟、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度以及氧氣傳感器等方面獲取相應(yīng)的信號信息并展開深入的處理，依托精確的計(jì)算結(jié)果對燃油噴射脈沖寬度信號進(jìn)行優(yōu)化，最終找到最適合的點(diǎn)火信號，達(dá)到最佳的空氣燃料比、點(diǎn)火提前角，從而讓其工作能夠取得最好的效果。

一旦荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，由于ECU自身具備良好的自診斷功能，所以能夠及時保存相應(yīng)的故障代碼，船上的工作人員可以借助指示燈或者特殊儀器來判斷其故障發(fā)生的類型及原因。

3 故障診斷流程

3．1 故障分析

根據(jù)船用發(fā)動機(jī)的工作原理，有時由燃油供應(yīng)系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)3種系統(tǒng)引起熄火。然而，根據(jù)荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的試驗(yàn)操作，一旦出現(xiàn)熄火的情況，發(fā)動機(jī)抖動呈現(xiàn)出較為顯著的熄火現(xiàn)象，在熄火一會以后荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船又能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即便在自我診斷系統(tǒng)的檢測下也很難顯示出任何的錯誤代碼。依照上述情況分析，基本不可能是由荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的進(jìn)氣系統(tǒng)的失敗造成的，這是由于一旦進(jìn)氣系統(tǒng)存在失敗的情況，一般怠速不穩(wěn)定也可能會導(dǎo)致熄火，但不可能在熄火幾分鐘后再次正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不需要考慮進(jìn)氣系統(tǒng)失敗的情況。此外，一旦荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的燃油供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，相應(yīng)地會出現(xiàn)熄火后難以重新啟動、加速度不足或者發(fā)動機(jī)工作不正常等現(xiàn)象，因此也不需要考慮這種情況。最后，電子控制系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性大大增加。一旦電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則其顯現(xiàn)出來的情況是十分復(fù)雜的。由于ECU處于非正常工作狀態(tài)，又或者執(zhí)行器與傳感器異常運(yùn)轉(zhuǎn)，則這些相關(guān)的故障便會讓船舶出現(xiàn)失速的現(xiàn)象。經(jīng)過以上判斷，然后對電子控制系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。一旦凸輪軸信號或曲軸信號未顯現(xiàn)，發(fā)動機(jī)ECU將會對相應(yīng)的故障代碼實(shí)施存儲的措施。與此同時，點(diǎn)火線圈燒壞出現(xiàn)熄火的可能性也大大增加，一旦其損壞，熄火便有顯著的突然性，未熄火前幾分鐘依舊可以正常運(yùn)作。因此故障同樣不是出在點(diǎn)火系統(tǒng)。最后發(fā)生故障的可能只在油控電路或ECU上。筆者首先了解到荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的ECU相對不易損壞，但荷蘭IHC9029型絞吸式挖泥船的ECU在右側(cè)儀表板下，容易被水和濕氣損壞。如果想知道ECU是否正常工作，便可借用儀器或在船上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在測試過程中，還可拔出發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的傳感器進(jìn)行檢測，查看指示燈或故障代碼是否表現(xiàn)正常。一旦故障指示燈未正常工作，ECU損壞的幾率便較高。借助上述試驗(yàn)和檢測，荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船的發(fā)動機(jī)ECU處于如常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，因此相應(yīng)的維修范圍已經(jīng)可以確定為油路電控，因此要對其船舶上的繼電器進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

3．2 繼電器檢查分析

荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船油泵控制繼電器由2個四腳繼電器組成。因此對其進(jìn)一步的檢查和分析也主要以此展開。其具體的步驟如下所示：首先將點(diǎn)火開關(guān)關(guān)掉，然后將pgmfi主繼電器2順利拆下，借助跳線將1號航站樓與2號航站樓連接在一起。將點(diǎn)火開關(guān)放在開啟位置，測量5p連接器5#終端與2#后船體之間的電壓。一旦電池電壓出現(xiàn)問題，則可以確定故障原因?yàn)閜gmfi主繼電器的損壞，若未出現(xiàn)問題則主要故障出在位于pgmfi主繼電器與5p連接器之間的所有線路當(dāng)中。然后對5p連接器5#終端以及船舶體鐵相互之間的電導(dǎo)率進(jìn)行深入檢查。這樣做，燃油泵就會損壞。5p連接器和ECU電源終端之間的電路不導(dǎo)電，并斷開。在上述分析的基礎(chǔ)上，故障出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)控制單元的輸出線、電源或繼電器可能性較大。由于其熄火現(xiàn)象呈現(xiàn)出間歇性的規(guī)律，因此在對荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船展開試驗(yàn)和檢查時可以充分運(yùn)用測試燈、萬用表以及液壓儀表等工具，通過檢查后發(fā)現(xiàn)油泵繼電器輸出油泵信號有著顯著的非連續(xù)情況。接著將油泵控制繼電器的相關(guān)連接斷掉，觀察其外觀，聞一下是否存在燒焦的氣味，再借助萬用表對其電阻進(jìn)行測量，測量后發(fā)現(xiàn)主要問題出在泵繼電器輸出到泵腳焊接上。然后，在荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船上繼續(xù)采用電線強(qiáng)化和固定，查驗(yàn)多次以確保故障的實(shí)際成因。在荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船交付使用以后，相關(guān)使用者報(bào)告維修后沒有淬火，表明故障已被排除在外。最后提示出聲，測試工作人員在幾艘荷蘭IHC9029吸力挖泥船上都看到了類似的情況。由此可見，不少間歇性故障的問題都出于零件性能的穩(wěn)定性不足。因此，在對荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船的發(fā)動機(jī)進(jìn)行維護(hù)時，要全方位分析電子系統(tǒng)的各個結(jié)構(gòu)，這樣才可以有效解決類似發(fā)動機(jī)間歇性熄火的問題。

4 結(jié)語

通過對荷蘭IHC9029絞吸式挖泥船的維修來看，對于電控發(fā)動機(jī)的維護(hù)有一定的了解，要更好地修復(fù)這種類型的發(fā)動機(jī)，就必須掌握船舶類型的詳細(xì)技術(shù)信息，以便能夠搜索，從中分析故障出現(xiàn)的緣由，盲目對船舶發(fā)動機(jī)相關(guān)部件進(jìn)行拆卸往往得不償失，一定要在充分了解發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)原理與構(gòu)成的基礎(chǔ)上掌握系統(tǒng)維護(hù)方法以及測試方法，以便更好地做好船舶發(fā)動力的維護(hù)工作。