摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用后的摩擦、磨損以及安裝、調(diào)整維修不當(dāng)?shù)榷紩?huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的配合間隙過大，從而引起柴油發(fā)電機(jī)組各種故障。在這些柴油發(fā)電機(jī)組故障中，配氣機(jī)構(gòu)故障的比例很大，而氣門間隙、氣門桿和導(dǎo)管配合間隙異常故障在配氣機(jī)構(gòu)故障中占很大比例，因此必須對(duì)氣門間隙和配合間隙加以重視。

一、氣門間隙異常原因分析

1、氣門間隙變小

      用戶使用過程中氣門間隙變小主要發(fā)生在電控發(fā)動(dòng)機(jī)上。電控發(fā)動(dòng)機(jī)由于提速較快，各運(yùn)動(dòng)副響應(yīng)較快，使氣門對(duì)座圈的沖擊加大，因此普通材料的氣門及座圈使用性能達(dá)不到要求，容易產(chǎn)生磨損。

2、氣門間隙變大

      用戶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用一段時(shí)間后，氣門間隙變大的情況較為常見：

（1）不按規(guī)定維護(hù)

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)品使用說明書規(guī)定，發(fā)動(dòng)機(jī)在每使用1000h后，需要調(diào)整一次氣門間隙。但實(shí)際使用中，很多用戶不按說明書規(guī)定進(jìn)行操作，從而造成氣門間隙超差。

（2）搖臂銅套與搖臂軸之間的配合磨損

      在2008年，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)95h后拆機(jī)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，第2缸排氣搖臂和第6缸進(jìn)氣搖臂內(nèi)孔直徑磨損近0.40mm,磨出了一個(gè)0.40mm的臺(tái)階。襯套磨損后使搖臂上抬會(huì)導(dǎo)致?lián)u臂前端放大比例大于2:1以上的抬高，導(dǎo)致氣門間隙變大。

（3）配件質(zhì)量不過關(guān)

      挺柱內(nèi)球形凹坑與推桿下端球頭之間的接觸表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)規(guī)定要求或技術(shù)規(guī)范要求過低，造成該部位接觸異常磨損，使得氣門間隙變大。在市場(chǎng)用戶使用一段時(shí)間后的發(fā)動(dòng)機(jī)上，出現(xiàn)過推桿球頭異常磨損數(shù)毫米的現(xiàn)象。同樣的異常磨損還可能發(fā)生在推桿球窩和調(diào)節(jié)螺釘球頭之間。以某故障發(fā)動(dòng)機(jī)為例，由于該用戶使用非康明斯原裝零件而造成零件磨損異常的情況下，檢測(cè)參數(shù)如圖1所示，同時(shí)可從推桿的形貌和材料分析可以得出，推桿球頭、球窩表面加工精度較差，對(duì)氣門間隙的異常偏大存在一定影響。

（4）凸輪軸磨損

      凸輪軸磨損發(fā)生在凸輪桃尖部分的現(xiàn)象較為常見（如圖2所示），但桃尖磨損不會(huì)引起氣門間隙變大，只會(huì)導(dǎo)致氣門升程不足。只有凸輪基圓部分磨損后才會(huì)使氣門間隙變大。

3、氣門配合間隙異常

      氣門導(dǎo)管的工作條件與氣門的工作條件基本相同，其常見故障如下：

① 內(nèi)徑磨損：

      主要是因?yàn)闅忾T與氣門導(dǎo)管摩擦頻繁的結(jié)果。

② 外徑過盈量消失：

       氣門導(dǎo)管常見的故障是內(nèi)徑磨損，它會(huì)使氣門桿與導(dǎo)管之間的配合間隙過大，加速氣門桿與導(dǎo)管的磨損，對(duì)氣門散熱也造成困難。所以，在柴油發(fā)電機(jī)組大中修時(shí)，必須對(duì)氣門桿與氣門導(dǎo)管的配合間隙進(jìn)行檢驗(yàn)與修理。

（2）氣門配合間隙過大的危害

二、氣門間隙異常的主要原因

1、氣門間隙檢查與調(diào)整

（1）氣門間隙的形成

      氣門間隙是指氣門處于完全關(guān)閉狀態(tài)下?lián)u臂碰頭與氣門桿尾部（頂置式）之間的間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)時(shí)需預(yù)留氣門間隙3。為保障發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷工況時(shí)熱膨脹狀態(tài)下氣門桿部與搖臂之間仍留有合適的間隙，以確保氣門能夠正常開啟、關(guān)閉。氣門間隙便于檢查和調(diào)整，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)和用戶使用過程中，可通過查看氣門間隙來判斷配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后，配氣機(jī)構(gòu)零件產(chǎn)生磨損或松動(dòng)，氣門間隙發(fā)生改變，對(duì)柴油機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此需要定期檢查和調(diào)整氣門間隙，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

      綜上所述，氣門間隙異常發(fā)生變小的情況較少，變大的情況較為常見。根據(jù)近期裝試現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，排在前3位的變大原因是挺柱球形凹坑內(nèi)有鐵屑異物、裝配調(diào)整操作不當(dāng)、搖臂調(diào)節(jié)螺釘下端球頭最大外徑處的線接觸磨損后掉落導(dǎo)致氣門間隙變大。

（2） 氣門間隙的檢查

      氣門間隙的檢查和調(diào)整是發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)、保養(yǎng)和維修中必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作，氣門間隙分為冷間隙和熱間隙2種。不同材質(zhì)對(duì)氣門間隙有一定影響，鑄鐵缸蓋的氣門間隙在熱態(tài)時(shí)與冷態(tài)時(shí)基本一致或熱態(tài)間隙比冷態(tài)略小，而鋁合金缸蓋的熱態(tài)間隙比冷態(tài)稍大一些。

      發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)狀態(tài)下測(cè)量的氣門間隙即為冷間隙，氣門間隙絕大多數(shù)指冷間隙。氣門間隙的檢查和調(diào)整一般在冷態(tài)下進(jìn)行，調(diào)整前應(yīng)檢查各傳動(dòng)零部件狀態(tài)：挺桿能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)、氣門彈簧不能有斷裂現(xiàn)象、上座卡簧不能磨損或缺失、橫橋上接觸面平整光滑、調(diào)整螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)靈活等。

（3）氣門間隙的調(diào)整方法

      氣門間隙常規(guī)調(diào)整方法有逐缸調(diào)整法和兩次調(diào)整法。兩種方法除氣門調(diào)整的次序不同，其他步驟相同，包括：

① 轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使所調(diào)氣門處于完全關(guān)閉的狀態(tài)。

② 旋松鎖緊螺母使搖臂與氣門桿頂部留有間隙，檢查推桿是否在挺柱球窩中心，搖臂調(diào)整螺釘是否在推桿球窩里。

③ 按照設(shè)計(jì)要求，選擇合適的塞尺插入氣門桿或氣門橋端面與搖臂之間（如圖3所示），同時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，直至拉動(dòng)塞尺感到稍有阻力后用鎖緊螺母鎖緊調(diào)整螺釘（如圖4所示）。

④ 調(diào)整完畢后，再用塞尺復(fù)查一次，如有變化需要重新調(diào)整。

2、氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙的檢驗(yàn)

      一般而言，為了使氣門桿能在導(dǎo)管中自由運(yùn)動(dòng)，氣門桿與氣門導(dǎo)管之間有0.05~0.12mm間隙，位置如圖5所示。

（1）測(cè)量法

      將氣門置于氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，使氣門頂高出座口10mm左右，并在汽缸體的適當(dāng)位置安裝百分表，使其量頭觸點(diǎn)抵住氣門頭的邊緣，然后將氣門頭部沿百分表觸點(diǎn)方向往復(fù)推動(dòng)。百分表上測(cè)得的擺差的一半，即是氣門桿與導(dǎo)管孔間的近似間隙。進(jìn)氣門為0.04~0.08mm，使用極限為0.15mm；排氣門為0.05~0.16mm，使用極限為0.22mm。測(cè)量示例如圖6所示，處理方法如下：

① 如果測(cè)量值超出使用極限，則用新的氣門重新檢查；

② 如果現(xiàn)在的測(cè)量值在使用極限內(nèi)，則重新裝配一個(gè)新的氣門；

③ 如果使用新的氣門時(shí)測(cè)量值仍然超出使用極限，則轉(zhuǎn)至用千分尺測(cè)量法。

      用內(nèi)徑千分尺或球形量規(guī)測(cè)得的氣門導(dǎo)管內(nèi)徑，減去用千分尺測(cè)得的氣門桿外徑。沿氣門桿的三點(diǎn)和氣門導(dǎo)管內(nèi)的三點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。導(dǎo)管最大測(cè)量值與氣門桿最小測(cè)量值之間的差值不應(yīng)超出使用極限。

（2）經(jīng)驗(yàn)法

① 在氣門桿上涂上少量機(jī)油，插在導(dǎo)管中，如氣門能以本身重量緩緩下降，則間隙為合適。

② 在不涂機(jī)油的情況下，用手堵住導(dǎo)管下端，迅速拔起氣門，感覺有吸力，則配合間隙合。

      如果間隙超過使用極限，應(yīng)選配桿部經(jīng)過鍍鉻加大至規(guī)定修理尺寸的氣門，或更換氣門導(dǎo)管，但更多的方法是更換氣門導(dǎo)管，使其配合間隙達(dá)到要求。

三、對(duì)策及效果驗(yàn)證

（1）針對(duì)清潔度問題

      主要采用吸塵措施。康明斯公司在2009年9月，在機(jī)體裝配翻身后采取對(duì)挺柱球形凹坑吸塵措施，有效減少了挺柱球形凹坑內(nèi)積存的異物。

      從2010年12月試車時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)聲響判斷氣門間隙異常的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)分析來看，故障率從吸塵前的0.26%下降到0.22%。拆檢了2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的搖臂和推桿，發(fā)現(xiàn)挺柱孔內(nèi)都有鐵屑異物。裝配的吸塵位置在吊裝缸蓋之前，所以一旦缸蓋上的鐵屑掉入挺柱孔，還是會(huì)導(dǎo)致下道工序調(diào)整氣門間隙時(shí)基準(zhǔn)出現(xiàn)偏差。而且這些鐵屑如果沒有徹底清除，試車工只是簡(jiǎn)單地做重新調(diào)整間隙處理，那么這些鐵屑可能還是夾在挺柱球形凹坑與推桿球頭之間，只是被敲扁了一點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠配套調(diào)試等繼續(xù)使用過程中氣門間隙將繼續(xù)發(fā)生變大的異常。所以目前要求試車工對(duì)氣門間隙異常變大的挺柱孔內(nèi)采取再次用磁性吸棒吸取鐵屑的做法。

      挺柱球形凹坑內(nèi)的垃圾異物盡管采取了有效的吸塵措施，但因吸塵無法做到徹底清潔，而不能實(shí)現(xiàn)故障的根本消除，故障率也沒有顯著變化。目前還在采取電控發(fā)動(dòng)機(jī)熱試后復(fù)校氣門間隙的后期動(dòng)作予以彌補(bǔ)。

（2）調(diào)節(jié)螺釘球頭下落

      需要在調(diào)節(jié)螺釘球頭加工質(zhì)量及采購(gòu)進(jìn)貨檢驗(yàn)把關(guān)等環(huán)節(jié)加強(qiáng)改進(jìn)和控制。

（3）搖臂銅套磨損

      康明斯公司2009年將搖臂銅套結(jié)構(gòu)逐步切換為氮化全鋼搖臂后，這一故障模式被有效解決。搖臂結(jié)構(gòu)更改后已生產(chǎn)銷售了10萬臺(tái)以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，目前市場(chǎng)上基本沒有此類故障反饋。

（4）挺柱球窩、推桿球頭磨損問題

       康明斯公司在2009年底已將球窩表面粗糙度要求由Ra3.2改進(jìn)為Ra0.8,并改用冷擠壓加工。改進(jìn)后用戶報(bào)修中也未再發(fā)現(xiàn)。

（5）針對(duì)操作不當(dāng)，裝配

       康明斯公司已采取培訓(xùn)、2次校準(zhǔn)等手段，目前故障統(tǒng)計(jì)中基本沒有此類現(xiàn)象；挺柱卡滯現(xiàn)象在改進(jìn)裝配操作要求后很少再現(xiàn)。

（6）日常保養(yǎng)問題

      康明斯發(fā)電機(jī)廠家采取了強(qiáng)保措施，在用戶使用250h后主動(dòng)派服務(wù)人員上門為用戶做保養(yǎng)，包括調(diào)整氣門間隙。有效減少了因疏于保養(yǎng)而導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)異常故障。

       氣門間隙對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來說是極為重要的，因此在設(shè)計(jì)、工藝制造、裝配過程等各個(gè)環(huán)節(jié)都要十分重視這個(gè)問題。同樣，用戶也要嚴(yán)格按照柴油發(fā)電機(jī)廠家的使用保養(yǎng)說明書中的要求，定時(shí)調(diào)整氣門間隙。實(shí)踐證明，采用吸塵、強(qiáng)保等臨時(shí)性的輔助措施，對(duì)減少氣門間隙的異常情況是很有效的，而采取主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、材料升級(jí)等是消除氣門間隙異常的根本措施。