柴油机配气机构使用中的故障分析及管理

罗凯

（广州市客轮公司船厂，广东 广州 510290）

柴油机配气机构使用中的故障分析及管理

罗凯

（广州市客轮公司船厂，广东 广州 510290）

柴油机配气机构是柴油机的重要组成部分，同时也是柴油机的主要运动部件之一。配气机构零部件的损坏包括凸轮轴的损坏、气阀的损坏、气阀弹簧的折断等。配气机构使用中的管理应注重对机构零件的检查、调整、保养和进行必要的修理。

柴油机；配气机构；凸轮轴；进排气阀

1 配气机构零部件的损坏

（1）凸轮轴的损坏。凸轮轴通过气阀的传动机构控制气阀的开启和关闭，是柴油机上一根很重要的传动轴，凸轮轴在工作中要承受气阀的的冲击性负荷作用，在凸轮的工作面上产生很大的接触应力，因此凸轮的工作表面必须具有较高的耐磨性和抗疲劳强度，同时凸轮轴要求具有足够的韧性和刚度，以便能承受冲击负荷、挤压应力和摩擦力的作用。但是随着长时间的使用，凸轮轴会出现弯曲、工作表面擦伤、剥落、边角碎裂、磨损等问题。凸轮轴工作表面的磨损大都是从擦伤、剥落开始的。凸轮表面的擦伤、剥落等是因为润滑油质量低劣，气门弹簧弹力过大，顶杆或气门的咬死及材料的热处理不当引起的。凸轮轴的弯曲加速了凸轮轴承的磨损，从而影响到定时齿轮啮合间隙传动的平稳性，引起配气定时的变化。凸轮表面的磨损直接影响到配气定时的正确和空气的流通截面，同时也会影响到柴油机的功率和经济性。

（2）气阀的损坏。气阀是配气机构的重要零部件，气阀盘是燃烧室的一部分，承担密封保证燃烧室的做功要求，直接受到高温高压燃气的作用；高温高压的废气排出时，会对气阀和阀座产生磨损和腐蚀作用，并会烧损密封面；气阀关闭时，在弹簧力的作用下与阀座发生撞击和磨损。在撞击中，由于气阀与阀座的弹簧变形、气阀弹簧的震动，在阀面和阀座面之间产生滑移，发生干摩擦，从阀面和阀座面上剥落下来的金属颗粒、炭粒等在此成为磨料，加速了磨损的发生。因此，一般情况下气阀会出现以下3种损坏情况：①气阀密封面的烧损。气阀烧损是最普遍的现象，烧损的密封面会导致严重漏气、降低柴油机的功率和经济性，还会使阀盘挠曲，产生裂纹和裂痕。气阀座铰削、研磨时发生偏心、倾斜、失圆等造成了气阀工作中的关闭不严。另外工作中因敲打产生毛刺、翻边，颗粒过大的积碳等会引起阀杆行动的卡滞，也会使气阀关闭不严而造成密封面的烧损。②气阀的粘着。气阀的粘着即气阀杆咬死在气阀导管中，这是种危害性极大的故障。如果气阀粘着在开启状态：活塞上行时会撞击、损坏活塞、顶弯阀杆、损坏阀盘；若粘着在关闭状态，凸轮转动时高压气体顶压气阀，导致顶弯顶杆、顶断摇臂、顶弯阀杆，使凸轮和顶杆强力磨损和损坏。造成阀杆粘着的原因一般是：机油高温下的结炭；阀杆的弯曲；导管间隙过小、有毛刺、翻边、歪斜以及阀盘的挠曲变形。③阀盘、阀杆和座圈的断裂。这类故障都会使气阀掉入气缸、顶弯顶杆、顶坏活塞、顶坏缸头。阀盘的断裂大都发生在过渡圆弧处，阀杆的断裂发生在装卡环的凹槽处，总是先有裂纹而扩展断裂。

（3）气阀弹簧的折断。气阀弹簧折断一般是使用时间太久，已达到了其使用的寿命限度。但有时因材料不好，弹簧也会造成过早折断。弹簧的材料一般是碳钢，较好者则为合金钢制造。若所采用材料不合规格，热处理不当，加工不良或表面有磨点、裂纹等，都可能造成气阀弹簧寿命的缩短。

气门弹簧的寿命与柴油机的转速有很大的关系，因为柴油机的转速过高或超出了气门弹簧的临界速度，就可使弹簧内部产生极高的应力而导致弹簧疲劳损伤造成折断。为了防止出现这种情况，往往采用高频率弹簧或双重气阀弹簧来避免剧烈震动现象的发生。

2 配气机构使用中的管理

配气机构使用中的管理应注重对机构零件的检查、调整、保养和进行必要的修理。因为柴油机工作中出现的许多问题，通过检查便可以发现原因、进行必要的调整、保养或小修就可以解决问题。例如：某缸压缩压力不足，燃油消耗率增加，可以通过检查气阀的密封情况来判断气阀是否磨损或烧损，再通过铰削、研磨密封面来提高密封性，改善柴油机的经济性，也可以避免漏气时间长后气阀的烧熔物落入气缸造成大的恶性事故。配气机构的日常管理一般包括检查和调整、进行必要的保养、进行适当的修理、保证必要的润滑条件等措施。

（1）检查和调整。检查和调整一般包括气阀冷态间隙调整和配气定时的调整。①气阀冷态间隙的检查和调整。柴油机预留气阀冷态间隙的目的一般是为了给气阀受热后留有膨胀的余地。气门间隙必须适中，过大过小都会给柴油机带来有害的影响。若间隙过小，会使气阀关闭不严，降低压缩压力和引起高温燃气的泄漏，使柴油机的动力性和经济性都下降，甚至会烧蚀阀面和阀座。若间隙过大，会造成气阀的迟开早关，引起进气不足，排气不尽，恶化柴油机的燃烧过程，同样会降低柴油机的动力性和经济性，又会增加摇臂和阀杆的敲击力，增加噪声和加剧二者的磨损。气阀间隙的调整必须是在冷态下按说明书上的规定值进行。②配气定时的检查和调整。柴油机的配气定时由于定时齿轮的安装错误和磨损、气阀间隙的变化、凸轮轴和挺柱的磨损等会发生变化。配气定时的检查，日常工作中是以缓慢转动曲轴，手摸顶杆感到刚动或刚停时来判断气阀的启闭，然后查看飞轮上的刻度，来决定配气定时正确与否；而柴油机正常修理后的配气定时检查，则是用百分表来测量，步骤如下：将百分表的磁性表座座落在缸盖的平整光洁平面，将表针触头抵在气阀的弹簧承盘上，并使表针具有一定的初始压缩度数，然后盘车，观察百分表指针的摆动，来判断气阀的刚开或刚闭，再查看飞轮刻度判断配气定时的正确与否。其数值要与说明书上的规定值相符合。

（2）进行适当的修理。配气机构的零件，经过一段时间的运行后，会有不同程度的磨损，会影响到配气定时和柴油机的功率、油耗，可以进行适当的修理恢复其正常功能。修理工作除了铰削、研磨气阀密封面外，还有修正摇臂与阀杆头部接触的圆弧面；磨削阀杆头部的凹坑；去除挺柱的毛刺；磨削挺柱盘面的凹坑；修正凸轮曲面；修磨顶杆球头，更换摇臂衬套等。

（3）保证必要的润滑条件。配气机构必须润滑的地方有：阀杆和导管的间隙；摇臂和气阀头部的接触处，顶杆和调节螺丝接触处，摇臂衬套和摇臂轴、顶杆和挺柱的球形接触面；挺柱外圆和机体孔；凸轮曲面和挺柱滚轮；凸轮轴颈处等。配气机构的润滑部位，有的采用压力润滑，有的采用间隙加油润滑。对于压力润滑部位必须保持密封和油路通畅，以保证有足量的润滑压力和油量。对于间隙加油的部位，必须及时加油，以2h加油一次为宜。

3 结语

综合以上对柴油机配气机构使用中常见故障的分析，我们明白了配气机构的故障产生都有一个缓慢的过程，在最初异常现象出现时，我们就应该及时的检查分析，做好配气机构日常管理保养工作，通过基本的铰削、研磨气阀密封面等措施，经常性的调整气门间隙和检查配气定时的准确性，进行必要的保养，进行适当的修理，将故障及时排除，确保柴油机的安全稳定运行。

图1 风速传感器接线图

（2）通讯线路检查方法。首先用万用表的通断档测量风向、风速采集器V端到G端和防雷板上10端到19端是否正常连接。如果正常连接则用相同的方法测量防雷板端10端到19端至采集机箱CAN总线连接处的连接。然后再检查CAN总线接口处到风横臂接线盒处线路的连接，最后对风横臂接线盒至航空头之间的接线检查。如上所述中，若防雷板接入前端能检测到正常电压，则说明防雷板损坏；若风横臂接入前端能检测到正常电压，则说明风线连接故障。

（3）风向传威器检查方法。①用万用表VDC相应电压档在防雷板上或风向、风速采集器端测量出风向的7个电压值，之后将其转为高低电平。即风向格雷码。若检测所有电压值均为0VDC，则初步判定为传感器或通信线路故障，更换可靠传感器后若恢复正常，则为传感器故障；更换后依然所有数据为0VDC，则为通信线路故障，依次检查采集器、防雷板和风横臂接线盒处。风速风向采集值在采集器内部还存在下列判定关系：风速WS=00，则风向WD一般不会变化；风速WS≠00，则风向WD一般会有变化；分钟极大风速大于等于2min和10min平均风速；故在调试时如果违背上述判定关系，也会无数据。②风速WS≠00，风向WD一般会有变化时风向格雷码有数值时，根据格雷码判断风向传感器是否有故障。比如当风向标指向南时，测得的风向格雷码应为1100000，再将格雷码转换成二进制，二进制转换成十进制。十进制再转换成度数。如：格雷码为 1100000，转为二进制是 1000000，转为十进制是26=64，64*×2.8125=180°，此时计算机终端显示值应为180°，分别验证其它方位是否正确。

（4）风速传威器检测方法。判断风速传感器是否有故障时，首先应检查其供电电压。根据图1相应位置，依次测得采集器、防雷板、风横臂接线盒等相应位置的电压值。以风横臂接线盒端测量为例：当给风速传感器的1、2端加5V直流电压后，静风时，2、3端会有0VDC或5VDC左右的电压，当非常缓慢的转动风杯时，2、3端会有0.7～3.8VDC的电压。若测得的电压值始终为0VDC,则说明传感器损坏。

Fault Analysis and M anagement of Diesel Engine Using the Valve-Train

LUO Kai
（Guangzhou Ferry Company Shipyard，Guangzhou，Guangdong 510290，China）

Valve-train diesel engine is an important part of diesel engine，and is also one of the main moving parts of diesel engine.Damage of valve spare parts includes damage of camshaft，damage of air valve，break of air valve spring.The management in using valve train should attach importance to examination，adjustment，maintenance and necessary repair of valve spare parts.

diesel engine；distribution agencies；camshaft；inlet and exhaust valve

TK423.4

A

2095-980X（2015）08-0027-02

2015-07-09

罗凯（1983-），男，广东广州人，大学本科，助理工程师，主要研究方向：船舶柴油机的制造与维修。