摘要：發(fā)動(dòng)機長(cháng)期使用后的摩擦、磨損以及安裝、調整維修不當等都會(huì )導致發(fā)動(dòng)機各部件的配合間隙過(guò)大，從而引起柴油發(fā)電機組各種故障。在這些柴油發(fā)電機組故障中，配氣機構故障的比例很大，而氣門(mén)間隙、氣門(mén)桿和導管配合間隙異常故障在配氣機構故障中占很大比例，因此必須對氣門(mén)間隙和配合間隙加以重視。

一、氣門(mén)間隙異常原因分析

1、氣門(mén)間隙變小

      用戶(hù)使用過(guò)程中氣門(mén)間隙變小主要發(fā)生在電控發(fā)動(dòng)機上。電控發(fā)動(dòng)機由于提速較快，各運動(dòng)副響應較快，使氣門(mén)對座圈的沖擊加大，因此普通材料的氣門(mén)及座圈使用性能達不到要求，容易產(chǎn)生磨損。

2、氣門(mén)間隙變大

      用戶(hù)對發(fā)動(dòng)機使用一段時(shí)間后，氣門(mén)間隙變大的情況較為常見(jiàn)：

（1）不按規定維護

      康明斯柴油發(fā)電機產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)規定，發(fā)動(dòng)機在每使用1000h后，需要調整一次氣門(mén)間隙。但實(shí)際使用中，很多用戶(hù)不按說(shuō)明書(shū)規定進(jìn)行操作，從而造成氣門(mén)間隙超差。

（2）搖臂銅套與搖臂軸之間的配合磨損

      在2008年，一臺發(fā)動(dòng)機試驗95h后拆機檢測中發(fā)現，第2缸排氣搖臂和第6缸進(jìn)氣搖臂內孔直徑磨損近0.40mm,磨出了一個(gè)0.40mm的臺階。襯套磨損后使搖臂上抬會(huì )導致?lián)u臂前端放大比例大于2:1以上的抬高，導致氣門(mén)間隙變大。

（3）配件質(zhì)量不過(guò)關(guān)

      挺柱內球形凹坑與推桿下端球頭之間的接觸表面粗糙度達不到技術(shù)規定要求或技術(shù)規范要求過(guò)低，造成該部位接觸異常磨損，使得氣門(mén)間隙變大。在市場(chǎng)用戶(hù)使用一段時(shí)間后的發(fā)動(dòng)機上，出現過(guò)推桿球頭異常磨損數毫米的現象。同樣的異常磨損還可能發(fā)生在推桿球窩和調節螺釘球頭之間。以某故障發(fā)動(dòng)機為例，由于該用戶(hù)使用非康明斯原裝零件而造成零件磨損異常的情況下，檢測參數如圖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，對氣門(mén)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象較為常見(jiàn)（如圖2所示），但桃尖磨損不會(huì )引起氣門(mén)間隙變大，只會(huì )導致氣門(mén)升程不足。只有凸輪基圓部分磨損后才會(huì )使氣門(mén)間隙變大。

3、氣門(mén)配合間隙異常

      氣門(mén)導管的工作條件與氣門(mén)的工作條件基本相同，其常見(jiàn)故障如下：

① 內徑磨損：

      主要是因為氣門(mén)與氣門(mén)導管摩擦頻繁的結果。

② 外徑過(guò)盈量消失：

       氣門(mén)導管常見(jiàn)的故障是內徑磨損，它會(huì )使氣門(mén)桿與導管之間的配合間隙過(guò)大，加速氣門(mén)桿與導管的磨損，對氣門(mén)散熱也造成困難。所以，在柴油發(fā)電機組大中修時(shí)，必須對氣門(mén)桿與氣門(mén)導管的配合間隙進(jìn)行檢驗與修理。

（2）氣門(mén)配合間隙過(guò)大的危害

二、氣門(mén)間隙異常的主要原因

1、氣門(mén)間隙檢查與調整

（1）氣門(mén)間隙的形成

      氣門(mén)間隙是指氣門(mén)處于完全關(guān)閉狀態(tài)下?lián)u臂碰頭與氣門(mén)桿尾部（頂置式）之間的間隙。發(fā)動(dòng)機在冷態(tài)時(shí)需預留氣門(mén)間隙3。為保障發(fā)動(dòng)機在高負荷工況時(shí)熱膨脹狀態(tài)下氣門(mén)桿部與搖臂之間仍留有合適的間隙，以確保氣門(mén)能夠正常開(kāi)啟、關(guān)閉。氣門(mén)間隙便于檢查和調整，因此在發(fā)動(dòng)機生產(chǎn)和用戶(hù)使用過(guò)程中，可通過(guò)查看氣門(mén)間隙來(lái)判斷配氣機構運行狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機運行一段時(shí)間之后，配氣機構零件產(chǎn)生磨損或松動(dòng)，氣門(mén)間隙發(fā)生改變，對柴油機的運行產(chǎn)生影響，因此需要定期檢查和調整氣門(mén)間隙，以保證發(fā)動(dòng)機的正常運行。

      綜上所述，氣門(mén)間隙異常發(fā)生變小的情況較少，變大的情況較為常見(jiàn)。根據近期裝試現場(chǎng)統計數據分析，排在前3位的變大原因是挺柱球形凹坑內有鐵屑異物、裝配調整操作不當、搖臂調節螺釘下端球頭最大外徑處的線(xiàn)接觸磨損后掉落導致氣門(mén)間隙變大。

（2） 氣門(mén)間隙的檢查

      氣門(mén)間隙的檢查和調整是發(fā)動(dòng)機維護、保養和維修中必須進(jìn)行的一項工作，氣門(mén)間隙分為冷間隙和熱間隙2種。不同材質(zhì)對氣門(mén)間隙有一定影響，鑄鐵缸蓋的氣門(mén)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)機冷機狀態(tài)下測量的氣門(mén)間隙即為冷間隙，氣門(mén)間隙絕大多數指冷間隙。氣門(mén)間隙的檢查和調整一般在冷態(tài)下進(jìn)行，調整前應檢查各傳動(dòng)零部件狀態(tài)：挺桿能靈活轉動(dòng)、氣門(mén)彈簧不能有斷裂現象、上座卡簧不能磨損或缺失、橫橋上接觸面平整光滑、調整螺釘轉動(dòng)靈活等。

（3）氣門(mén)間隙的調整方法

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

① 轉動(dòng)曲軸，使所調氣門(mén)處于完全關(guān)閉的狀態(tài)。

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

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

④ 調整完畢后，再用塞尺復查一次，如有變化需要重新調整。

2、氣門(mén)桿與氣門(mén)導管配合間隙的檢驗

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

（1）測量法

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

① 如果測量值超出使用極限，則用新的氣門(mén)重新檢查；

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

③ 如果使用新的氣門(mén)時(shí)測量值仍然超出使用極限，則轉至用千分尺測量法。

      用內徑千分尺或球形量規測得的氣門(mén)導管內徑，減去用千分尺測得的氣門(mén)桿外徑。沿氣門(mén)桿的三點(diǎn)和氣門(mén)導管內的三點(diǎn)進(jìn)行測量。導管最大測量值與氣門(mén)桿最小測量值之間的差值不應超出使用極限。

（2）經(jīng)驗法

① 在氣門(mén)桿上涂上少量機油，插在導管中，如氣門(mén)能以本身重量緩緩下降，則間隙為合適。

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

      如果間隙超過(guò)使用極限，應選配桿部經(jīng)過(guò)鍍鉻加大至規定修理尺寸的氣門(mén)，或更換氣門(mén)導管，但更多的方法是更換氣門(mén)導管，使其配合間隙達到要求。

三、對策及效果驗證

（1）針對清潔度問(wèn)題

      主要采用吸塵措施?？得魉构驹?009年9月，在機體裝配翻身后采取對挺柱球形凹坑吸塵措施，有效減少了挺柱球形凹坑內積存的異物。

      從2010年12月試車(chē)時(shí)根據發(fā)動(dòng)機聲響判斷氣門(mén)間隙異常的數據統計和現場(chǎng)分析來(lái)看，故障率從吸塵前的0.26%下降到0.22%。拆檢了2臺發(fā)動(dòng)機的搖臂和推桿，發(fā)現挺柱孔內都有鐵屑異物。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 )導致下道工序調整氣門(mén)間隙時(shí)基準出現偏差。而且這些鐵屑如果沒(méi)有徹底清除，試車(chē)工只是簡(jiǎn)單地做重新調整間隙處理，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)機主機廠(chǎng)配套調試等繼續使用過(guò)程中氣門(mén)間隙將繼續發(fā)生變大的異常。所以目前要求試車(chē)工對氣門(mén)間隙異常變大的挺柱孔內采取再次用磁性吸棒吸取鐵屑的做法。

      挺柱球形凹坑內的垃圾異物盡管采取了有效的吸塵措施，但因吸塵無(wú)法做到徹底清潔，而不能實(shí)現故障的根本消除，故障率也沒(méi)有顯著(zhù)變化。目前還在采取電控發(fā)動(dòng)機熱試后復校氣門(mén)間隙的后期動(dòng)作予以彌補。

（2）調節螺釘球頭下落

      需要在調節螺釘球頭加工質(zhì)量及采購進(jìn)貨檢驗把關(guān)等環(huán)節加強改進(jìn)和控制。

（3）搖臂銅套磨損

      康明斯公司2009年將搖臂銅套結構逐步切換為氮化全鋼搖臂后，這一故障模式被有效解決。搖臂結構更改后已生產(chǎn)銷(xiāo)售了10萬(wàn)臺以上的發(fā)動(dòng)機，目前市場(chǎng)上基本沒(méi)有此類(lèi)故障反饋。

（4）挺柱球窩、推桿球頭磨損問(wèn)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(hù)報修中也未再發(fā)現。

（5）針對操作不當，裝配

       康明斯公司已采取培訓、2次校準等手段，目前故障統計中基本沒(méi)有此類(lèi)現象；挺柱卡滯現象在改進(jìn)裝配操作要求后很少再現。

（6）日常保養問(wèn)題

      康明斯發(fā)電機廠(chǎng)家采取了強保措施，在用戶(hù)使用250h后主動(dòng)派服務(wù)人員上門(mén)為用戶(hù)做保養，包括調整氣門(mén)間隙。有效減少了因疏于保養而導致的發(fā)動(dòng)機異常故障。

       氣門(mén)間隙對于發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)是極為重要的，因此在設計、工藝制造、裝配過(guò)程等各個(gè)環(huán)節都要十分重視這個(gè)問(wèn)題。同樣，用戶(hù)也要嚴格按照柴油發(fā)電機廠(chǎng)家的使用保養說(shuō)明書(shū)中的要求，定時(shí)調整氣門(mén)間隙。實(shí)踐證明，采用吸塵、強保等臨時(shí)性的輔助措施，對減少氣門(mén)間隙的異常情況是很有效的，而采取主要零件結構設計優(yōu)化、材料升級等是消除氣門(mén)間隙異常的根本措施。