柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)使用中的故障分析及管理

羅凱

（廣州市客輪公司船廠，廣東 廣州 510290）

柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)使用中的故障分析及管理

羅凱

（廣州市客輪公司船廠，廣東 廣州 510290）

柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)的重要組成部分，同時(shí)也是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件之一。配氣機(jī)構(gòu)零部件的損壞包括凸輪軸的損壞、氣閥的損壞、氣閥彈簧的折斷等。配氣機(jī)構(gòu)使用中的管理應(yīng)注重對機(jī)構(gòu)零件的檢查、調(diào)整、保養(yǎng)和進(jìn)行必要的修理。

柴油機(jī)；配氣機(jī)構(gòu)；凸輪軸；進(jìn)排氣閥

1 配氣機(jī)構(gòu)零部件的損壞

（1）凸輪軸的損壞。凸輪軸通過氣閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制氣閥的開啟和關(guān)閉，是柴油機(jī)上一根很重要的傳動(dòng)軸，凸輪軸在工作中要承受氣閥的的沖擊性負(fù)荷作用，在凸輪的工作面上產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，因此凸輪的工作表面必須具有較高的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，同時(shí)凸輪軸要求具有足夠的韌性和剛度，以便能承受沖擊負(fù)荷、擠壓應(yīng)力和摩擦力的作用。但是隨著長時(shí)間的使用，凸輪軸會出現(xiàn)彎曲、工作表面擦傷、剝落、邊角碎裂、磨損等問題。凸輪軸工作表面的磨損大都是從擦傷、剝落開始的。凸輪表面的擦傷、剝落等是因?yàn)闈櫥唾|(zhì)量低劣，氣門彈簧彈力過大，頂桿或氣門的咬死及材料的熱處理不當(dāng)引起的。凸輪軸的彎曲加速了凸輪軸承的磨損，從而影響到定時(shí)齒輪嚙合間隙傳動(dòng)的平穩(wěn)性，引起配氣定時(shí)的變化。凸輪表面的磨損直接影響到配氣定時(shí)的正確和空氣的流通截面，同時(shí)也會影響到柴油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性。

（2）氣閥的損壞。氣閥是配氣機(jī)構(gòu)的重要零部件，氣閥盤是燃燒室的一部分，承擔(dān)密封保證燃燒室的做功要求，直接受到高溫高壓燃?xì)獾淖饔?；高溫高壓的廢氣排出時(shí)，會對氣閥和閥座產(chǎn)生磨損和腐蝕作用，并會燒損密封面；氣閥關(guān)閉時(shí)，在彈簧力的作用下與閥座發(fā)生撞擊和磨損。在撞擊中，由于氣閥與閥座的彈簧變形、氣閥彈簧的震動(dòng)，在閥面和閥座面之間產(chǎn)生滑移，發(fā)生干摩擦，從閥面和閥座面上剝落下來的金屬顆粒、炭粒等在此成為磨料，加速了磨損的發(fā)生。因此，一般情況下氣閥會出現(xiàn)以下3種損壞情況：①氣閥密封面的燒損。氣閥燒損是最普遍的現(xiàn)象，燒損的密封面會導(dǎo)致嚴(yán)重漏氣、降低柴油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性，還會使閥盤撓曲，產(chǎn)生裂紋和裂痕。氣閥座鉸削、研磨時(shí)發(fā)生偏心、傾斜、失圓等造成了氣閥工作中的關(guān)閉不嚴(yán)。另外工作中因敲打產(chǎn)生毛刺、翻邊，顆粒過大的積碳等會引起閥桿行動(dòng)的卡滯，也會使氣閥關(guān)閉不嚴(yán)而造成密封面的燒損。②氣閥的粘著。氣閥的粘著即氣閥桿咬死在氣閥導(dǎo)管中，這是種危害性極大的故障。如果氣閥粘著在開啟狀態(tài)：活塞上行時(shí)會撞擊、損壞活塞、頂彎閥桿、損壞閥盤；若粘著在關(guān)閉狀態(tài)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)高壓氣體頂壓氣閥，導(dǎo)致頂彎頂桿、頂斷搖臂、頂彎閥桿，使凸輪和頂桿強(qiáng)力磨損和損壞。造成閥桿粘著的原因一般是：機(jī)油高溫下的結(jié)炭；閥桿的彎曲；導(dǎo)管間隙過小、有毛刺、翻邊、歪斜以及閥盤的撓曲變形。③閥盤、閥桿和座圈的斷裂。這類故障都會使氣閥掉入氣缸、頂彎頂桿、頂壞活塞、頂壞缸頭。閥盤的斷裂大都發(fā)生在過渡圓弧處，閥桿的斷裂發(fā)生在裝卡環(huán)的凹槽處，總是先有裂紋而擴(kuò)展斷裂。

（3）氣閥彈簧的折斷。氣閥彈簧折斷一般是使用時(shí)間太久，已達(dá)到了其使用的壽命限度。但有時(shí)因材料不好，彈簧也會造成過早折斷。彈簧的材料一般是碳鋼，較好者則為合金鋼制造。若所采用材料不合規(guī)格，熱處理不當(dāng)，加工不良或表面有磨點(diǎn)、裂紋等，都可能造成氣閥彈簧壽命的縮短。

氣門彈簧的壽命與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速有很大的關(guān)系，因?yàn)椴裼蜋C(jī)的轉(zhuǎn)速過高或超出了氣門彈簧的臨界速度，就可使彈簧內(nèi)部產(chǎn)生極高的應(yīng)力而導(dǎo)致彈簧疲勞損傷造成折斷。為了防止出現(xiàn)這種情況，往往采用高頻率彈簧或雙重氣閥彈簧來避免劇烈震動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

2 配氣機(jī)構(gòu)使用中的管理

配氣機(jī)構(gòu)使用中的管理應(yīng)注重對機(jī)構(gòu)零件的檢查、調(diào)整、保養(yǎng)和進(jìn)行必要的修理。因?yàn)椴裼蜋C(jī)工作中出現(xiàn)的許多問題，通過檢查便可以發(fā)現(xiàn)原因、進(jìn)行必要的調(diào)整、保養(yǎng)或小修就可以解決問題。例如：某缸壓縮壓力不足，燃油消耗率增加，可以通過檢查氣閥的密封情況來判斷氣閥是否磨損或燒損，再通過鉸削、研磨密封面來提高密封性，改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，也可以避免漏氣時(shí)間長后氣閥的燒熔物落入氣缸造成大的惡性事故。配氣機(jī)構(gòu)的日常管理一般包括檢查和調(diào)整、進(jìn)行必要的保養(yǎng)、進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩怼⒈ＷC必要的潤滑條件等措施。

（1）檢查和調(diào)整。檢查和調(diào)整一般包括氣閥冷態(tài)間隙調(diào)整和配氣定時(shí)的調(diào)整。①氣閥冷態(tài)間隙的檢查和調(diào)整。柴油機(jī)預(yù)留氣閥冷態(tài)間隙的目的一般是為了給氣閥受熱后留有膨脹的余地。氣門間隙必須適中，過大過小都會給柴油機(jī)帶來有害的影響。若間隙過小，會使氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，降低壓縮壓力和引起高溫燃?xì)獾男孤?，使柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都下降，甚至?xí)g閥面和閥座。若間隙過大，會造成氣閥的遲開早關(guān)，引起進(jìn)氣不足，排氣不盡，惡化柴油機(jī)的燃燒過程，同樣會降低柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，又會增加搖臂和閥桿的敲擊力，增加噪聲和加劇二者的磨損。氣閥間隙的調(diào)整必須是在冷態(tài)下按說明書上的規(guī)定值進(jìn)行。②配氣定時(shí)的檢查和調(diào)整。柴油機(jī)的配氣定時(shí)由于定時(shí)齒輪的安裝錯(cuò)誤和磨損、氣閥間隙的變化、凸輪軸和挺柱的磨損等會發(fā)生變化。配氣定時(shí)的檢查，日常工作中是以緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，手摸頂桿感到剛動(dòng)或剛停時(shí)來判斷氣閥的啟閉，然后查看飛輪上的刻度，來決定配氣定時(shí)正確與否；而柴油機(jī)正常修理后的配氣定時(shí)檢查，則是用百分表來測量，步驟如下：將百分表的磁性表座座落在缸蓋的平整光潔平面，將表針觸頭抵在氣閥的彈簧承盤上，并使表針具有一定的初始壓縮度數(shù)，然后盤車，觀察百分表指針的擺動(dòng)，來判斷氣閥的剛開或剛閉，再查看飛輪刻度判斷配氣定時(shí)的正確與否。其數(shù)值要與說明書上的規(guī)定值相符合。

（2）進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩怼Ｅ錃鈾C(jī)構(gòu)的零件，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，會有不同程度的磨損，會影響到配氣定時(shí)和柴油機(jī)的功率、油耗，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩砘謴?fù)其正常功能。修理工作除了鉸削、研磨氣閥密封面外，還有修正搖臂與閥桿頭部接觸的圓弧面；磨削閥桿頭部的凹坑；去除挺柱的毛刺；磨削挺柱盤面的凹坑；修正凸輪曲面；修磨頂桿球頭，更換搖臂襯套等。

（3）保證必要的潤滑條件。配氣機(jī)構(gòu)必須潤滑的地方有：閥桿和導(dǎo)管的間隙；搖臂和氣閥頭部的接觸處，頂桿和調(diào)節(jié)螺絲接觸處，搖臂襯套和搖臂軸、頂桿和挺柱的球形接觸面；挺柱外圓和機(jī)體孔；凸輪曲面和挺柱滾輪；凸輪軸頸處等。配氣機(jī)構(gòu)的潤滑部位，有的采用壓力潤滑，有的采用間隙加油潤滑。對于壓力潤滑部位必須保持密封和油路通暢，以保證有足量的潤滑壓力和油量。對于間隙加油的部位，必須及時(shí)加油，以2h加油一次為宜。

3 結(jié)語

綜合以上對柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)使用中常見故障的分析，我們明白了配氣機(jī)構(gòu)的故障產(chǎn)生都有一個(gè)緩慢的過程，在最初異?，F(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，我們就應(yīng)該及時(shí)的檢查分析，做好配氣機(jī)構(gòu)日常管理保養(yǎng)工作，通過基本的鉸削、研磨氣閥密封面等措施，經(jīng)常性的調(diào)整氣門間隙和檢查配氣定時(shí)的準(zhǔn)確性，進(jìn)行必要的保養(yǎng)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩?，將故障及時(shí)排除，確保柴油機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 風(fēng)速傳感器接線圖

（2）通訊線路檢查方法。首先用萬用表的通斷檔測量風(fēng)向、風(fēng)速采集器V端到G端和防雷板上10端到19端是否正常連接。如果正常連接則用相同的方法測量防雷板端10端到19端至采集機(jī)箱CAN總線連接處的連接。然后再檢查CAN總線接口處到風(fēng)橫臂接線盒處線路的連接，最后對風(fēng)橫臂接線盒至航空頭之間的接線檢查。如上所述中，若防雷板接入前端能檢測到正常電壓，則說明防雷板損壞；若風(fēng)橫臂接入前端能檢測到正常電壓，則說明風(fēng)線連接故障。

（3）風(fēng)向傳威器檢查方法。①用萬用表VDC相應(yīng)電壓檔在防雷板上或風(fēng)向、風(fēng)速采集器端測量出風(fēng)向的7個(gè)電壓值，之后將其轉(zhuǎn)為高低電平。即風(fēng)向格雷碼。若檢測所有電壓值均為0VDC，則初步判定為傳感器或通信線路故障，更換可靠傳感器后若恢復(fù)正常，則為傳感器故障；更換后依然所有數(shù)據(jù)為0VDC，則為通信線路故障，依次檢查采集器、防雷板和風(fēng)橫臂接線盒處。風(fēng)速風(fēng)向采集值在采集器內(nèi)部還存在下列判定關(guān)系：風(fēng)速WS=00，則風(fēng)向WD一般不會變化；風(fēng)速WS≠00，則風(fēng)向WD一般會有變化；分鐘極大風(fēng)速大于等于2min和10min平均風(fēng)速；故在調(diào)試時(shí)如果違背上述判定關(guān)系，也會無數(shù)據(jù)。②風(fēng)速WS≠00，風(fēng)向WD一般會有變化時(shí)風(fēng)向格雷碼有數(shù)值時(shí)，根據(jù)格雷碼判斷風(fēng)向傳感器是否有故障。比如當(dāng)風(fēng)向標(biāo)指向南時(shí)，測得的風(fēng)向格雷碼應(yīng)為1100000，再將格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制。十進(jìn)制再轉(zhuǎn)換成度數(shù)。如：格雷碼為 1100000，轉(zhuǎn)為二進(jìn)制是 1000000，轉(zhuǎn)為十進(jìn)制是26=64，64*×2.8125=180°，此時(shí)計(jì)算機(jī)終端顯示值應(yīng)為180°，分別驗(yàn)證其它方位是否正確。

（4）風(fēng)速傳威器檢測方法。判斷風(fēng)速傳感器是否有故障時(shí)，首先應(yīng)檢查其供電電壓。根據(jù)圖1相應(yīng)位置，依次測得采集器、防雷板、風(fēng)橫臂接線盒等相應(yīng)位置的電壓值。以風(fēng)橫臂接線盒端測量為例：當(dāng)給風(fēng)速傳感器的1、2端加5V直流電壓后，靜風(fēng)時(shí)，2、3端會有0VDC或5VDC左右的電壓，當(dāng)非常緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)杯時(shí)，2、3端會有0.7～3.8VDC的電壓。若測得的電壓值始終為0VDC,則說明傳感器損壞。

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

羅凱（1983-），男，廣東廣州人，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：船舶柴油機(jī)的制造與維修。