柴油機試車后氣門間隙增大原因及分析

董小平，顧中秋

（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

柴油機試車后氣門間隙增大原因及分析

董小平，顧中秋

（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

針對柴油機試車后進排氣門間隙增大，通過試車考核和拆機分析等試驗，查找具體原因，采取降低氣門間隙增大發(fā)生概率的改進措施，并在批量生產(chǎn)中得到了驗證。

柴油機氣門間隙氣門運動副零部件

1 前言

柴油機進排氣門間隙在裝配時一般為0.30± 0.08 mm和0.50±0.08 mm，經(jīng)過試車后，柴油機氣門運動副零部件基本消除了接觸間隙，并經(jīng)過了初期磨損，部分柴油機的氣門間隙通常會增大，在1.1～1.7 mm左右。

就114系列柴油機而言，引起進排氣門間隙增大，主要涉及的氣門運動副零部件是凸輪軸、挺柱、挺桿、搖臂調(diào)節(jié)螺釘、搖臂襯套以及裝配工藝等因素。

2 氣門運動副零部件原因分析和采取的措施

為了查找造成柴油機氣門間隙增大的原因，下面分別從凸輪軸、挺柱、挺桿、搖臂調(diào)節(jié)螺釘、搖臂銅襯套等方面進行分析、試驗和改進。

2.1 凸輪軸

對一臺SC8DK280Q3電控發(fā)動機進行1 000 h可靠性試驗，拆機后發(fā)現(xiàn)氣門間隙均有不同程度的增大，進氣門間隙最大為1.2 mm，排氣門間隙最大達到1.7 mm。經(jīng)檢查，凸輪軸第6缸進氣凸輪桃尖尺寸磨損近0.40 mm，硬度為HRC55～56（要求HRC58～62），見表1。

該電控發(fā)動機使用的凸輪軸材料為50Mn，較20Cr滲碳凸輪軸的硬度不易保證，20Cr滲碳凸輪軸經(jīng)耐久考核，再進行了桃尖測定，從圖1分析，凸輪軸各檔磨損情況良好，特別是過渡圓處，均小于0.02。因此可以肯定，凸輪軸采用20Cr滲碳后對氣門間隙增大已無任何影響。

表1 1000h耐久后氣門間隙

2.2 挺柱

對氣門間隙最大的一個挺柱磨損情況進行了測量，測得底部凹球面內(nèi)徑為SR4.68（規(guī)范對該挺柱進行了解剖測量：并對最低點距離進行了測量，測得最低點距離為7.59（規(guī)范，整體硬度在HRC44～46，符合規(guī)范（≥HRC43）。

由此可以判斷，由挺柱磨損造成氣門間隙增大的可能性較小。

圖1 凸輪軸桃形升程磨損曲線

圖2 挺柱球窩剖面

2.3 挺桿

我們對有疑問的挺桿進行了測量分析，發(fā)現(xiàn)雖然凹球面半徑有不同程度的變大，但其和挺桿全長尺寸有互補的現(xiàn)象，試車后挺桿球窩稍有磨損，由挺桿磨損而引起氣門間隙明顯變大的可能性較小。圖3～圖5為有疑問挺桿的測量結(jié)果，在裝配前和試車后，分別用放大圖投影儀檢查挺桿球窩，試車后略有磨損。

圖3 挺桿頂部凹球半徑測量結(jié)果

2.4 搖臂調(diào)節(jié)螺釘

一臺D6114ZG14B的8 h審核柴油機，功率達不到試車技術(shù)要求，氣門間隙增大，拆機發(fā)現(xiàn)，第6缸排氣門鎖緊螺母與搖臂座裝配劃線已經(jīng)變動，在把劃線復(fù)位后測量氣門間隙為1.0mm，參見圖6。

圖4 挺桿頂部至凹球底部距離測量結(jié)果

圖5 挺桿全長測量結(jié)果

圖6 搖臂調(diào)節(jié)鎖緊螺母試車前后差異

在生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)鎖緊螺母擰緊后若呈線接觸，則發(fā)動機試車后容易出現(xiàn)松動。2009年6月就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過有一臺柴油機的進氣門間隙達到3 mm，可能屬于這種情況。

一臺經(jīng)過95 h試驗的柴油機，出現(xiàn)了氣門間隙增大，對3件搖臂調(diào)節(jié)螺釘球頭最大直徑分別送檢驗室和計量室進行檢測，檢測結(jié)果如表2所示。

表2 搖臂調(diào)節(jié)螺釘球頭最大直徑測量

隨著凸輪軸的運動，搖臂（調(diào)節(jié)螺釘）和挺桿處于擺動狀態(tài)，搖臂調(diào)節(jié)螺釘球頭與挺桿球窩的貼合，最初在球頭上部約1/3處，但隨著試車時間的增加，搖臂螺釘球頭接觸線很快就到達最大外徑處。由圖7中箭頭所指處可見，這個與挺桿貼合的搖臂調(diào)節(jié)螺栓的接觸面接近于螺栓的最大外徑處，如果稍加磨損就會造成很大的氣門間隙。

圖7 搖臂調(diào)節(jié)螺釘球頭與挺桿球窩的接觸線

2.5 搖臂銅襯套

對一臺經(jīng)過95 h試驗的D6114ZG2B柴油機進行拆機檢查，發(fā)現(xiàn)第2缸排氣和第6缸進氣搖臂襯套內(nèi)孔直徑磨損近0.40 mm，且已形成臺階，襯套磨損嚴重，參見圖8。經(jīng)計算，當(dāng)襯套磨損達到0.50 mm時，氣門間隙則相應(yīng)增加0.8～1.0 mm。由此可知，試車后氣門間隙增大和搖臂總成銅襯套磨損有關(guān)。

在2008年，采用氮化全鋼搖臂進行試驗，得到了滿意的結(jié)果，并用于產(chǎn)品之上，消除了搖臂襯套磨損對氣門間隙增大的影響。

2.6 裝配工藝方式

通過二次調(diào)整氣門間隙的辦法來減少用戶氣門間隙變大的可能。抽取40臺柴油機，分別進行一次調(diào)整和二次調(diào)整氣門間隙的對比試驗，各用20臺柴油機，檢查結(jié)果參見表3?？梢钥闯龆螝忾T間隙調(diào)整是有一定效果的，但仍然存在問題，沒有從根本上解決。

圖8 搖臂襯套磨損情況

表3 進排氣門間隙超差統(tǒng)計

3 氣門間隙攻關(guān)后續(xù)工作

通過已實施的“采用氮化全鋼搖臂”、“采用粉末冶金座圈減少磨損量”、“裝配氣門間隙調(diào)整2次”、“試車培訓(xùn)判斷排除”等質(zhì)量改進措施，產(chǎn)生的效果是明顯的，但仍然存在少量柴油機氣門間隙超差的現(xiàn)象。

從上述實驗可以看出，目前搖臂調(diào)節(jié)螺釘球頭磨損是少量柴油機仍然存在氣門間隙超差的主要原因。通過計算，假設(shè)調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^從體積的1/3處磨損到體積的1/2處時，根據(jù)積分公式，可以計算得到高度方向從原來的0.2402R處磨損到球心處，以球頭直徑9.4 mm，半徑為4.7 mm，推桿傾斜角度5°，則垂直方向的變化量為

另一方面，加強對試車工的培訓(xùn)，讓試車工了解氣門間隙超差時的發(fā)動機工作狀態(tài)，并能夠判斷此類故障，避免不合格產(chǎn)品流入市場。

The Reason of Valve Lash Increase after Engine Test and Analysis

Dong Xiaoping，Gu Zhongqiu
（Shanghai Diesel Engine Co., Ltd., Shanghai 200438, China）

To find out the specific reason of valve lash increase after engine test，the engine was disassembled and measured. Countermeasures were introduced to reduce the possibility of valve lash increase. The measures have been verified though scale production.

diesel engine, valve lash, valve mechanism

10.3969/j.issn.1671-0614.2010.02.009

來稿日期：2009-07-08

董小平（1963－），男，工程師，主要研究方向為柴油機裝試工藝。