沒有核心競爭力，就沒有話語權(quán)。生產(chǎn)自主品牌的船用低速柴油機是我國船舶工業(yè)幾代造機人的夢想。
　　“從研發(fā)到制造，能夠親手推出一臺自己的低速機，是我們多年來的夙愿。”中國船舶工業(yè)集團公司柴油機學科帶頭人吳朝暉說，5年來，在中船集團及旗下滬東重機有限公司、中船動力研究院有限公司的大力支持下，研發(fā)團隊終于守得云開，實現(xiàn)了自主品牌小缸徑低速機的從無到有。
　　2012年9月，“自主品牌小缸徑低速柴油機關(guān)鍵技術(shù)研究”項目正式立項。在工業(yè)和信息化部以及中船集團的大力支持下，經(jīng)歷了概念設(shè)計、詳細設(shè)計、工程制造階段，首臺6EX340EF型樣機于2015年10月從位于滬東重機本部的總裝車間發(fā)運到上海臨港的研發(fā)試驗基地，試驗階段的研究工作就此開始。11月12日，6EX340EF首次成功點火起動。目前，樣機已磨合至90%的負荷，幾項主要性能指標完全符合設(shè)計要求。
　　EX340機的背后，是一支年輕、富有朝氣和創(chuàng)新力的隊伍，這支隊伍由劉旭、尹子峰、劉博、董晶瑾等20多位核心技術(shù)人員組成。他們所在的中船動力研究院研發(fā)團隊是目前國內(nèi)唯一一支致力于低速機研發(fā)的團隊，正是這些投身中國自主品牌低速機事業(yè)的拓荒者，將夢想照進了現(xiàn)實。
　　概念設(shè)計——經(jīng)驗派遇到了理論派
　　通過30年的技術(shù)引進，我國的柴油機制造技術(shù)有了大幅提高，已能生產(chǎn)世界上最先進的船用大功率低速柴油機，但是在生產(chǎn)過程中，國內(nèi)企業(yè)基本是按照專利商提供的設(shè)計清單、圖紙、標準和技術(shù)要求進行制造和試驗，整個生產(chǎn)過程依賴專利商的技術(shù)支持，關(guān)鍵零部件還需要進口。
　　自2008年國際金融危機爆發(fā)以來，低速機價格幾乎被腰斬，而專利商依靠提成費用依然可以獲得穩(wěn)定的收入，國外核心關(guān)重件的供應價格也不降反升。與此形成鮮明反差的是，國內(nèi)低速機制造企業(yè)在成本不斷上升、主機出廠價不斷下降的“剪刀效應”下，已無利潤可圖，部分基礎(chǔ)較差、前期投入較大的企業(yè)陷入困境。
　　EX340型機的歷史可追溯到1985年，當時滬東造船廠牽頭研制了34/82型機，再往前追溯，是我國首臺自主品牌低速機43/82型機。不過34/82系列機受專利機引進等因素影響，逐漸退出了歷史舞臺。如今，“不能一直做專利機，要往前端走，要做研發(fā)”這個念頭在造機人的內(nèi)心越扎越深，自主品牌船用主機的重啟工作被提上日程。從數(shù)字化造機、動力研發(fā)平臺項目到陸續(xù)開展MV390中速機、EX340低速機的研制，在滬東重機、中船動力研究院等船用主機設(shè)計、生產(chǎn)商的引領(lǐng)下，近年來我國自主品牌船用主機的發(fā)展道路清晰可見。
　　時間倒回到2012年9月，6EX340EF正式進入概念設(shè)計階段。萬事開頭難。從無到有勾勒出低速機的藍圖，曾讓整個研發(fā)團隊經(jīng)歷了一段迷茫痛苦的時期。劉博，中船動力研究院研究開發(fā)部高級工程師，2011年加入“自主品牌小缸徑低速柴油機關(guān)鍵技術(shù)研究”項目申報團隊，當時和他一起加入的，有不少是剛走出校門的大學生。他坦言，從項目申報到概念設(shè)計，最初的團隊擁有深厚的理論基礎(chǔ)，卻缺乏產(chǎn)品的開發(fā)和應用經(jīng)驗，這導致曾有一段時間，項目組頻繁開會卻難有決策。
　　瓶頸期的項目組迎來了主任設(shè)計師劉旭的加入，這位在滬東重機擁有豐富柴油機開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、應用經(jīng)驗的資深專家，將理論型和實踐型的兩支力量有機整合起來。概念設(shè)計階段，熟悉產(chǎn)品的技術(shù)人員先梳理出主機市場上主流產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)缺點，“學院派”則負責研究和核對選擇這些結(jié)構(gòu)的理論模型。然后，項目組對各零部件的優(yōu)缺點、外觀、性能、成本、強度等進行綜合打分，確定各零部件的選型，從而完成了6EX340EF的概念設(shè)計。
　　新一代EX340系列超長沖程低速柴油機缸徑為340毫米，沖程為1600毫米，轉(zhuǎn)速為每分鐘169轉(zhuǎn)，采用高強度緊湊設(shè)計，技術(shù)指標先進，單缸功率達920千瓦。該型主機采用高效高壓比渦輪增壓器和第三代高壓共軌燃油系統(tǒng)，優(yōu)化了燃燒過程，提高了熱效率；采用模塊化電控燃油系統(tǒng)及集成式伺服油系統(tǒng)設(shè)計，采用傾斜式主軸承螺栓孔設(shè)計以及軸承蓋側(cè)邊定位等多項易維護性設(shè)計，整機平均大修期達36000小時。該型機滿足國際海事組織（IMO）Tier Ⅱ排放標準要求，配置選擇性催化還原（SCR）后處理裝置后，可滿足IMO Tier Ⅲ排放標準要求。同時，該型主機采用高強度結(jié)構(gòu)設(shè)計，并經(jīng)過模態(tài)試驗和仿真分析，整機具有良好的振動噪聲特性。
　　詳細設(shè)計——缺乏數(shù)據(jù)庫也要上
　　“其實，通過評審、專家拍板的辦法來確定概念設(shè)計，是沒有辦法的辦法，當時我們沒有設(shè)計數(shù)據(jù)庫，很難進行科學決策，這是項目開展最難的一點。”劉博說。
　　2013年7月，項目正式進入詳細設(shè)計階段，樣機的設(shè)計開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)研究工作有序推進。同年9月，中船動力研究院正式成立，其以滬東重機研發(fā)人員為主要班底，專門從事船用主機的研發(fā)工作。
　　EX340系列機是國內(nèi)首次采用仿真手段進行研發(fā)的低速機。仿真技術(shù)在中高速機設(shè)計應用上已經(jīng)運用得很成熟了，但低速機的仿真計算沒有多少經(jīng)驗可循，因此設(shè)計人員首先要對軟件開展大量的二次開發(fā)工作。該項目仿真設(shè)計負責人董晶瑾表示：“從設(shè)計到驗證，一切都是摸著石頭過河。”
　　在概念設(shè)計之初，項目團隊設(shè)定的目標就是6EX340EF性能指標全面超越對標機型。據(jù)悉，6EX340EF的爆壓被設(shè)計為220巴（bar），然而第一次仿真計算時技術(shù)人員就發(fā)現(xiàn)，相關(guān)受熱部件的強度達不到?？墒侨绻o受熱部件換材料，則成本太高，不現(xiàn)實。研發(fā)團隊群策群力，先計算出各個區(qū)域的熱應力，再針對不同的區(qū)域采用不同的冷卻方式：在溫度不高的地方進行震蕩冷卻，在溫度高的部位進行噴射冷卻，從而保障受熱部件的強度。
　　6EX340EF的十字頭設(shè)計特殊，其仿真計算校核難度很大，甚至相關(guān)供貨商都沒有成熟的計算方法。通常而言，常規(guī)軸承為全旋轉(zhuǎn)型式，相關(guān)的仿真計算已趨于成熟。然而，EX340型機采用的是半旋轉(zhuǎn)軸承，潤滑情況比較復雜。“十字頭又是受力很大的零部件，轉(zhuǎn)速越高，油膜分布越有利，對軸承越好。但EX340型機的轉(zhuǎn)速較低，尤其是在上支點、下支點的轉(zhuǎn)速接近于零，這對分析仿真來說難度非常大，并沒有成熟的解決方案。”相關(guān)負責人介紹，即便是軸瓦供應商也只能進行常規(guī)方法的計算，無法全面反映潤滑情況。目前， 6EX340EF樣機各項試驗有序開展，高負荷運轉(zhuǎn)結(jié)束后的檢查表明軸承、活塞等運動件運行情況良好，隨著項目的推進，技術(shù)團隊還會對十字頭在不同工況下的運行情況進行密切觀察。
　　性能調(diào)試——不積跬步，無以至千里
　　2015年9月25日，在各方面的共同努力下，6EX340EF樣機汽缸體、機架與機座的總裝大合攏圓滿完成，開發(fā)研制工作取得了階段性的勝利。合攏后的2015年10月，樣機從位于滬東重機本部的總裝車間發(fā)運到上海臨港的研發(fā)試驗基地，試驗階段的研究工作開始了。11月12日，6EX340EF實現(xiàn)了首次成功點火起動，項目進入樣機磨合和性能調(diào)試階段。
　　回顧6EX340EF樣機磨合的各個階段，每5%負荷的增加，都是在無數(shù)個出現(xiàn)問題、排查問題、解決問題的循環(huán)往復下不斷推進的。
　　2016年1月，主機磨合至10%的負荷，通過更換ECU控制板和更新控制軟件，解決排氣閥開閉不正常問題；
　　2016年4月1日，6EX340EF主機運行達到30%負荷時，通過節(jié)流螺釘調(diào)整排氣閥開度，主機繼續(xù)磨合；
　　2016年6月，6EX340EF磨合至50%負荷，主機工作正常，第二次拆檢關(guān)鍵件，檢查合格后，繼續(xù)下一階段的磨合……
　　作為新機型，6EX340EF的研制采用了不少先進的技術(shù)理念，如為了順應發(fā)動機發(fā)展趨勢、降低成本，液壓系統(tǒng)采用了高壓補油技術(shù)。因此每一小時動車調(diào)試出現(xiàn)的問題，都需要項目調(diào)試團隊花更多的時間去解決。
　　今年春節(jié)后，性能調(diào)試團隊著手開展排氣閥的故障排查和改進工作。排氣閥是機電液綜合的系統(tǒng)，存在很多耦合，問題排查過程非常復雜煩瑣。從問題排查到相關(guān)零部件更改設(shè)計、加工、裝配，前后經(jīng)歷了好幾個月的時間，問題才得以解決，也讓技術(shù)團隊對排氣閥這種機電液綜合的復雜設(shè)備的理解進一步加深。
　　新機型有很多不同于以往專利柴油機的地方，不少參與動車調(diào)試的老師傅感嘆，很多問題事先想都想不到，都是第一次碰到。在樣機運行到30%～40%負荷的階段，主機燃油共軌系統(tǒng)出現(xiàn)油壓突增的故障。“當時燃油共軌的壓力非常高，到了1800巴，超過了1500巴的工作極限。”6EX340EF項目經(jīng)理尹子峰介紹說，事后故障排查發(fā)現(xiàn)，是壓力卸放和泵的控制閥兩個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。據(jù)了解，這兩個環(huán)節(jié)發(fā)生故障的概率都是萬分之一，同時發(fā)生的概率極低，但還是發(fā)生了。
　　去年此時，6EX340EF即將完成大合攏，如今樣機的試驗工作已進入了第11個月，市場化推廣工作也已全面啟動。研發(fā)團隊對初步試驗結(jié)果進行評估發(fā)現(xiàn)，6EX340EF在油耗、功率密度等關(guān)鍵指標上都優(yōu)于其他同類產(chǎn)品，預計在推向市場后將有卓越的競爭力。
　　中船動力研究院對EX340的市場定位是，適用于江海聯(lián)運、近海航運的普通船舶及特種船舶，如靈便型油船、靈便型散貨船、支線集裝箱船、冷藏船、小型液化石油氣（LPG）船、化學品船等。隨著試驗的進一步推進，6EX340EF樣機或許還將迎戰(zhàn)更多的問題。無論從技術(shù)還是市場的角度來說，EX340的拓荒之路仍在繼續(xù)。