一、船用柴油机的基本构成

1、机体组件与曲柄连杆系统

船用柴油机由各机械和动力部件构成，其中，机体总成系统是船用柴油机的基本构架，可以保障柴油机在船舶上正常工作。

发动机总成系统包括缸盖、缸体等，由多个部件构成，是整个发动机系统的一个有机整体。

此外，船用柴油机的曲柄连杆系统也是柴油机和其他动力系统的重要组成部分。

曲柄机构包含活塞组、连杆组、曲轴飞轮组等部件，其作用是将活塞的逆向运动转化成曲轴的转动，从而保证整个船舶的运行安全。

2、进气和燃料供应系统

柴油机的进气和排气系统是柴油机的呼吸器，能为柴油机提供新鲜的空气和氧气，保证柴油机的工作状态。

同时，进气和排气系统也起到了排烟的作用，可以净化发动机内部工作环境，使发动机内的各系统部件能够正常运作。

由此可知，进气和排气系统是柴油机实现经济高效运行的保证。

此外，燃料供应系统包括高压油泵、喷油器等部分，是船舶柴油机的重要组成部分。

燃料供应系统的稳定性，对柴油机的总体性能和船舶高效运行有着重要的影响。

该系统的主要功能是根据船舶柴油机的特定载荷，对其进行燃料供应，并将合适的燃料注入发动机汽缸中，以确保整个系统正常运转。

3、润滑和冷却系统

润滑系统在一定压力下为发动机各部件及系统持续供给润滑油，从而达到提高引擎功率与发动机工作效率、降低摩擦和发动机损耗的目的。

此外，冷却系统则是为船用柴油机启动提供外部动力，以确保发动机在一定温度下安全可靠地启动，避免由于长期运行导致机器内部温度过高，造成损失的情况。

二、船用柴油机常见故障成因

1、磨损

在船舶柴油机中，当一些零件磨损比较严重时，就会影响其工作状态，造成故障。

如果零件磨损严重，则会降低船舶柴油机运行的稳定性与安全性，造成安全隐患。

柴油机烧轴瓦、拉缸、抱轴、气门泄漏是造成磨损故障的主要原因，在此情况下活塞在工作时与气缸套发生较大摩擦，当缸内的压力减小时，缸内燃油的燃烧品质会下降，引擎功率会下降，排气会流入曲柄箱，造成机油的蒸发或变质，严重时会使曲柄箱爆炸。

磨损过量引发的问题主要有 4 种：

1）润滑油的压力值

低于正常范围的压力值，产生磨损时会增大润滑油泵的齿面间隙，不能生产出标准压力的润滑油，造成油管堵塞，使油液的摩擦孔洞高于规范值。

2）润滑油组分中含有杂质

部分硬质磨粒渗透到机械内部，会使副零件承受较大的压力，进而造成磨料的磨损。

大气中的微粒和燃料在燃烧时会产生磨损微粒，这些微粒在进入机械时会造成部件磨损。

3）油变质。

部分柴油机由于缺少保养，机器内部没有燃料和水的积累，导致机油老化和添加剂损坏。

4）稳定性差。

由于滑油温度升高，润换油粘度降低，润滑油不能满足发动机的正常工作，使零件磨损严重，从而形成磨损故障。

2、变形和穴蚀

发动机零件的变形也会对发动机的工作造成一定的影响，由于受到的力不均匀，会使机件受到很大的载荷。

当载荷超过一定的限额时，就会引起机件的变形。

常见的变形原因是轴瓦的磨损不均，造成缸体在装配过程中受力不均匀，从而受热载荷的影响产生变形。

在柴油机运行过程中，会出现液体泄漏情况，在液相体系中，由于液相介质中存在着空穴，因此在压力作用下，气泡会在压力作用下破裂，产生微喷射，从而使固体表面产生各种不同大小的冲孔。

柴油机穴蚀也是发动机中常见的一种故障，特别是发动机水腔内部及缸套外侧部位，应通过加入适当的冷却水添加剂来达到抑制汽化系统的目的，以降低汽缸内壁的变形和空穴腐蚀程度。

三、船用柴油机常见故障分析

1、气缸套故障

汽缸套是船用柴油机的重要构件之一，呈圆筒形。

按其工作模式，可将缸套分成干式、湿式、无缸套三种类型。

缸套、缸盖、活塞构成了一个密封的空间，在汽缸内的压力下，活塞向内收缩，该环节涉及多系统的运作，因此故障发生的可能性较大。

汽缸套孔腐蚀是最普遍的汽缸套故障形式，因为在船用柴油机的运行过程中，活塞会不断地重复移动，导致缸体内的温度持续上升，使缸套和外界的压力产生不平衡情况。

该情况下，若活塞继续运动，很可能会继续撞击缸套的表面，导致缸套的外部金属脱落，从而使缸套出现空隙。

在出现汽缸套穴蚀后，汽缸套系统会发生改变，使发动机工作出现故障，甚至停机。

2、滑动轴承故障

滑动轴承作为船舶柴油机的主要部件，是最易发生故障的部件。

一方面，滑动轴承在柴油机中起到了一个重要的桥梁作用。

在柴油机工作时滑动轴承会一直处于运动状态，且当其运行时，必须要添加清洁的润滑油。

若润滑油中有杂质，就会造成轴承的磨损，从而影响轴承的使用寿命。

另一方面，运行中滑动轴承的磨损会不断增加，这种损失是无法弥补的。

如果滑块的磨损太大，维修人员无法及时发现和更换零件，很可能导致滑块的转动偏移，出现龟裂、断轴等情况，严重影响船舶运行的安全性和柴油机的稳定性。

3、“三滤”系统故障

在发动机正常运转过程中，发动机的吸入和排放会产生大量的气体、灰尘、沙子、污染物等，会对引擎的运行造成严重影响。

另外，柴油机工作时必须使用柴油。

若柴油中含有大量的杂质，会使柴油机在长时间运行的情况下出现腐蚀、磨损，这是导致柴油机出现故障的主要原因。

润滑油的清滤和柴油清滤的操作流程相同，操作目的都是除去杂质，进而保障柴油机运行稳定。

4、安全阀与燃烧室故障

安全阀是柴油机系统运行的基本保障，也是最易出现故障的部件。

由于发动机在额定功率下，汽缸内的气压开始上升，安全阀在持续高负荷的环境下会产生跳闸，形成安全阀故障。

如果不能及时处理，会影响柴油机系统运行的安全性与稳定性。

四、船用柴油机故障诊断技术

系统故障的研究与判定是指采集系统运行中的异常数据，进行深度分析。

随着科学技术的不断发展，无线通信、微波、光纤、光缆等新型诊断技术普遍应用在各领域的生产生活中，降低了检测设备的投资成本，提高了系统的使用效率，实现了对柴油机故障的在线诊断[1]，诊断技术分析如下。

1、智能诊断技术

智能诊断技术对优化柴油机的故障检测具有十分重要的意义。

其中，人工智能技术对智能探测技术的应用具有重要的作用，能够有效地解决故障诊断中出现的问题；

智能监控系统是通过运用大数据技术，对各类误差数据进行综合分析，从海量数据中抽取出异常数据，通过建立数学模型来判定数据误差，从而揭示出误差的本质特征和形成机理；

在诊断和推理方面，智能诊断技术具有较强的逻辑性，可以整合大量的故障信息，对故障现象进行深入分析，从而对柴油机进行更精确的处理。

随着智能技术的不断优化，采用数字诊断技术进行故障诊断已经步入了一个新的发展阶段。

该技术实现了基本的故障识别，并为故障检修人员提供准确的诊断结果，从而提高船舶的航行安全性。

2、神经网络诊断技术

神经网络诊断技术是利用计算机统计异常的信息数据，并根据其特征归纳出故障特征，从而对其进行故障判定。

在故障诊断中，利用神经网络技术可以有效解决故障分析精度不高的问题，利用计算机神经网络可以对故障类型进行判断，归纳、总结异常信息，并从中筛选出具体的异常数据，从而达到较好的应用效果。

随着科学技术水平的提升，智能诊断技术也不断优化，运用神经网络技术对柴油机进行故障诊断，能够有效地解决诊断数据处理中存在的问题。

以 6-135 型涡轮发动机为例，采用神经网络技术对其进行故障分析，对故障信息进行相应的建模和分析。

通过对样本集合的训练网络进一步分析，抽取具有差异的数据，然后将故障数据输入到故障识别系统中。

该系统能够通过分析各部件运行情况来判断故障类型，并以此作为评价的基础，提高柴油机的故障诊断水平，从而为柴油机的故障诊断提供更加有效的手段。

目前，专家系统是当前诊断技术的一种重要手段，海量的数据信息库可以为诊断提供足够的信息。

因此，研究者们一直在努力探索模糊神经网络的应用方式，以期能够优化当前的诊断技术，进而有效地发现柴油机存在的问题，从而提高柴油机的安全性能，保障船舶运行安全。

五、船用柴油机维修的有效对策

1、气缸套故障的维修

从船舶柴油机常见故障的形成原因来看，汽缸套空穴是柴油机故障的主要原因。

通过对汽缸套的故障进行诊断，可以采取以下措施：

1）采取封闭的冷却方式，保证汽缸套的温度在一个相对稳定的范围之内，保证机械零件的热膨胀系数，从而防止汽缸套出现空穴现象。

2）将乳化油等防蚀剂加入到冷却液中，在汽缸套上形成一层保护膜，以防止汽缸套穴蚀的产生。

3）在故障检修时，可以将冷热交替的温差换成冷水和冷水的物理响应，以防止汽缸套故障。

2、滑块轴承的维修

针对滑动轴承故障的形成原因，建议在解决该问题时要注意润滑。

首先，如果是一个大滑动轴承出现了问题，那么就需要考虑对轴承进行更换。

在更换新轴承时，要对润滑油进行清滤处理，以保证其清洁、无污染。

一旦发现油中有杂质，需要立即进行处理，以免由于机油的问题对新轴承造成损害。

其次，通过计算机检测、实际物理实验、动态观察等方式进行维修、焊接、补充轴承衬套、喷漆等操作来处理轴承的故障。

3、安全阀与燃烧室故障的维修

在检修安全阀及燃烧室时，应先对安全阀及燃烧室进行检查。

但常规的故障诊断方法很难对安全阀、燃烧室等问题进行全面、深入地分析。

对此，需要将传统的检测手段与热力参数分析、振动分析、瞬时速度分析等手段相结合，对安全阀、燃烧室进行故障诊断，以提高故障诊断的正确性[2]。

如果安全阀和燃烧室出现问题，需要立即更换安全阀，重启引擎，将安全阀调整到原来的位置。

在安全阀门的替换工作上，需要重视阀门的品质。

发动机燃烧室的主要故障是由积炭造成的，长期没有清理造成内部的锈蚀。

因此，对燃烧室进行焊接并不能从根本上解决问题，维修的关键是清除积碳。

针对柴油机燃烧室内的积炭，可用钢丝刷、刮刀、竹片等工具去除。另外，还可以采用化学方法，在燃烧室内的金属表面涂上一层退碳剂，清除掉积碳，这种方法不仅可以消除积碳，而且还能保持燃烧室的环境整洁，确保燃烧室可以正常运行。

六、结语

船用柴油机的稳定、安全运行是保证船舶有效作业和船内人员生命安全的重要条件。

柴油机在长期运行中，会受外部条件影响产生故障，需要重视故障检测与处理。

在船舶柴油机的日常应用中，故障源主要有气缸套、滑动轴承、“三滤”系统、安全阀、燃烧室等。

而针对由故障源引起的常见故障，必须运用复合诊断的方法确认故障信息，并采取相应检修技术进行故障处理，以保证柴油机的稳定性和安全性，从而实现船舶的平稳运行，并为船舶故障诊断提供借鉴。