没有核心竞争力，就没有话语权。生产自主品牌的船用低速柴油机是我国船舶工业几代造机人的梦想。
“从研发到制造，能够亲手推出一台自己的低速机，是我们多年来的夙愿。”中国船舶工业集团公司柴油机学科带头人吴朝晖说，5年来，在中船集团及旗下沪东重机有限公司、中船动力研究院有限公司的大力支持下，研发团队终于守得云开，实现了自主品牌小缸径低速机的从无到有。
2012年9月，“自主品牌小缸径低速柴油机关键技术研究”项目正式立项。在工业和信息化部以及中船集团的大力支持下，经历了概念设计、详细设计、工程制造阶段，首台6EX340EF型样机于2015年10月从位于沪东重机本部的总装车间发运到上海临港的研发试验基地，试验阶段的研究工作就此开始。11月12日，6EX340EF首次成功点火起动。目前，样机已磨合至90%的负荷，几项主要性能指标完全符合设计要求。
EX340机的背后，是一支年轻、富有朝气和创新力的队伍，这支队伍由刘旭、尹子峰、刘博、董晶瑾等20多位核心技术人员组成。他们所在的中船动力研究院研发团队是目前国内唯一一支致力于低速机研发的团队，正是这些投身中国自主品牌低速机事业的拓荒者，将梦想照进了现实。
概念设计——经验派遇到了理论派
通过30年的技术引进，我国的柴油机制造技术有了大幅提高，已能生产世界上最先进的船用大功率低速柴油机，但是在生产过程中，国内企业基本是按照专利商提供的设计清单、图纸、标准和技术要求进行制造和试验，整个生产过程依赖专利商的技术支持，关键零部件还需要进口。
自2008年国际金融危机爆发以来，低速机价格几乎被腰斩，而专利商依靠提成费用依然可以获得稳定的收入，国外核心关重件的供应价格也不降反升。与此形成鲜明反差的是，国内低速机制造企业在成本不断上升、主机出厂价不断下降的“剪刀效应”下，已无利润可图，部分基础较差、前期投入较大的企业陷入困境。
EX340型机的历史可追溯到1985年，当时沪东造船厂牵头研制了34/82型机，再往前追溯，是我国首台自主品牌低速机43/82型机。不过34/82系列机受专利机引进等因素影响，逐渐退出了历史舞台。如今，“不能一直做专利机，要往前端走，要做研发”这个念头在造机人的内心越扎越深，自主品牌船用主机的重启工作被提上日程。从数字化造机、动力研发平台项目到陆续开展MV390中速机、EX340低速机的研制，在沪东重机、中船动力研究院等船用主机设计、生产商的引领下，近年来我国自主品牌船用主机的发展道路清晰可见。
时间倒回到2012年9月，6EX340EF正式进入概念设计阶段。万事开头难。从无到有勾勒出低速机的蓝图，曾让整个研发团队经历了一段迷茫痛苦的时期。刘博，中船动力研究院研究开发部高级工程师，2011年加入“自主品牌小缸径低速柴油机关键技术研究”项目申报团队，当时和他一起加入的，有不少是刚走出校门的大学生。他坦言，从项目申报到概念设计，最初的团队拥有深厚的理论基础，却缺乏产品的开发和应用经验，这导致曾有一段时间，项目组频繁开会却难有决策。
瓶颈期的项目组迎来了主任设计师刘旭的加入，这位在沪东重机拥有丰富柴油机开发、设计、生产、应用经验的资深专家，将理论型和实践型的两支力量有机整合起来。概念设计阶段，熟悉产品的技术人员先梳理出主机市场上主流产品各零部件的结构特征和优缺点，“学院派”则负责研究和核对选择这些结构的理论模型。然后，项目组对各零部件的优缺点、外观、性能、成本、强度等进行综合打分，确定各零部件的选型，从而完成了6EX340EF的概念设计。
新一代EX340系列超长冲程低速柴油机缸径为340毫米，冲程为1600毫米，转速为每分钟169转，采用高强度紧凑设计，技术指标先进，单缸功率达920千瓦。该型主机采用高效高压比涡轮增压器和第三代高压共轨燃油系统，优化了燃烧过程，提高了热效率；采用模块化电控燃油系统及集成式伺服油系统设计，采用倾斜式主轴承螺栓孔设计以及轴承盖侧边定位等多项易维护性设计，整机平均大修期达36000小时。该型机满足国际海事组织（IMO）Tier Ⅱ排放标准要求，配置选择性催化还原（SCR）后处理装置后，可满足IMO Tier Ⅲ排放标准要求。同时，该型主机采用高强度结构设计，并经过模态试验和仿真分析，整机具有良好的振动噪声特性。
详细设计——缺乏数据库也要上
“其实，通过评审、专家拍板的办法来确定概念设计，是没有办法的办法，当时我们没有设计数据库，很难进行科学决策，这是项目开展最难的一点。”刘博说。
2013年7月，项目正式进入详细设计阶段，样机的设计开发和关键技术研究工作有序推进。同年9月，中船动力研究院正式成立，其以沪东重机研发人员为主要班底，专门从事船用主机的研发工作。
EX340系列机是国内首次采用仿真手段进行研发的低速机。仿真技术在中高速机设计应用上已经运用得很成熟了，但低速机的仿真计算没有多少经验可循，因此设计人员首先要对软件开展大量的二次开发工作。该项目仿真设计负责人董晶瑾表示：“从设计到验证，一切都是摸着石头过河。”
在概念设计之初，项目团队设定的目标就是6EX340EF性能指标全面超越对标机型。据悉，6EX340EF的爆压被设计为220巴（bar），然而第一次仿真计算时技术人员就发现，相关受热部件的强度达不到。可是如果给受热部件换材料，则成本太高，不现实。研发团队群策群力，先计算出各个区域的热应力，再针对不同的区域采用不同的冷却方式：在温度不高的地方进行震荡冷却，在温度高的部位进行喷射冷却，从而保障受热部件的强度。
6EX340EF的十字头设计特殊，其仿真计算校核难度很大，甚至相关供货商都没有成熟的计算方法。通常而言，常规轴承为全旋转型式，相关的仿真计算已趋于成熟。然而，EX340型机采用的是半旋转轴承，润滑情况比较复杂。“十字头又是受力很大的零部件，转速越高，油膜分布越有利，对轴承越好。但EX340型机的转速较低，尤其是在上支点、下支点的转速接近于零，这对分析仿真来说难度非常大，并没有成熟的解决方案。”相关负责人介绍，即便是轴瓦供应商也只能进行常规方法的计算，无法全面反映润滑情况。目前， 6EX340EF样机各项试验有序开展，高负荷运转结束后的检查表明轴承、活塞等运动件运行情况良好，随着项目的推进，技术团队还会对十字头在不同工况下的运行情况进行密切观察。
性能调试——不积跬步，无以至千里
2015年9月25日，在各方面的共同努力下，6EX340EF样机汽缸体、机架与机座的总装大合拢圆满完成，开发研制工作取得了阶段性的胜利。合拢后的2015年10月，样机从位于沪东重机本部的总装车间发运到上海临港的研发试验基地，试验阶段的研究工作开始了。11月12日，6EX340EF实现了首次成功点火起动，项目进入样机磨合和性能调试阶段。
回顾6EX340EF样机磨合的各个阶段，每5%负荷的增加，都是在无数个出现问题、排查问题、解决问题的循环往复下不断推进的。
2016年1月，主机磨合至10%的负荷，通过更换ECU控制板和更新控制软件，解决排气阀开闭不正常问题；
2016年4月1日，6EX340EF主机运行达到30%负荷时，通过节流螺钉调整排气阀开度，主机继续磨合；
2016年6月，6EX340EF磨合至50%负荷，主机工作正常，第二次拆检关键件，检查合格后，继续下一阶段的磨合……
作为新机型，6EX340EF的研制采用了不少先进的技术理念，如为了顺应发动机发展趋势、降低成本，液压系统采用了高压补油技术。因此每一小时动车调试出现的问题，都需要项目调试团队花更多的时间去解决。
今年春节后，性能调试团队着手开展排气阀的故障排查和改进工作。排气阀是机电液综合的系统，存在很多耦合，问题排查过程非常复杂烦琐。从问题排查到相关零部件更改设计、加工、装配，前后经历了好几个月的时间，问题才得以解决，也让技术团队对排气阀这种机电液综合的复杂设备的理解进一步加深。
新机型有很多不同于以往专利柴油机的地方，不少参与动车调试的老师傅感叹，很多问题事先想都想不到，都是第一次碰到。在样机运行到30%～40%负荷的阶段，主机燃油共轨系统出现油压突增的故障。“当时燃油共轨的压力非常高，到了1800巴，超过了1500巴的工作极限。”6EX340EF项目经理尹子峰介绍说，事后故障排查发现，是压力卸放和泵的控制阀两个环节出现了问题。据了解，这两个环节发生故障的概率都是万分之一，同时发生的概率极低，但还是发生了。
去年此时，6EX340EF即将完成大合拢，如今样机的试验工作已进入了第11个月，市场化推广工作也已全面启动。研发团队对初步试验结果进行评估发现，6EX340EF在油耗、功率密度等关键指标上都优于其他同类产品，预计在推向市场后将有卓越的竞争力。
中船动力研究院对EX340的市场定位是，适用于江海联运、近海航运的普通船舶及特种船舶，如灵便型油船、灵便型散货船、支线集装箱船、冷藏船、小型液化石油气（LPG）船、化学品船等。随着试验的进一步推进，6EX340EF样机或许还将迎战更多的问题。无论从技术还是市场的角度来说，EX340的拓荒之路仍在继续。
