摘要：發動機長期使用后的摩擦、磨損以及安裝、調整維修不當等都會導致發動機各部件的配合間隙過大，從而引起柴油發電機組各種故障。在這些柴油發電機組故障中，配氣機構故障的比例很大，而氣門間隙、氣門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生在電控發動機上。電控發動機由于提速較快，各運動副響應較快，使氣門對座圈的沖擊加大，因此普通材料的氣門及座圈使用性能達不到要求，容易產生磨損。

2、氣門間隙變大

      用戶對發動機使用一段時間后，氣門間隙變大的情況較為常見：

（1）不按規定維護

      康明斯柴油發電機產品使用說明書規定，發動機在每使用1000h后，需要調整一次氣門間隙。但實際使用中，很多用戶不按說明書規定進行操作，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，一臺發動機試驗95h后拆機檢測中發現，第2缸排氣搖臂和第6缸進氣搖臂內孔直徑磨損近0.40mm,磨出了一個0.40mm的臺階。襯套磨損后使搖臂上抬會導致搖臂前端放大比例大于2:1以上的抬高，導致氣門間隙變大。

（3）配件質量不過關

      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規定要求或技術規范要求過低，造成該部位接觸異常磨損，使得氣門間隙變大。在市場用戶使用一段時間后的發動機上，出現過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生在推桿球窩和調節螺釘球頭之間。以某故障發動機為例，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，檢測參數如圖1所示，同時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

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

3、氣門配合間隙異常

      氣門導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 內徑磨損：

      主要是因為氣門與氣門導管摩擦頻繁的結果。

② 外徑過盈量消失：

       氣門導管常見的故障是內徑磨損，它會使氣門桿與導管之間的配合間隙過大，加速氣門桿與導管的磨損，對氣門散熱也造成困難。所以，在柴油發電機組大中修時，必須對氣門桿與氣門導管的配合間隙進行檢驗與修理。

（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、氣門間隙檢查與調整

（1）氣門間隙的形成

      氣門間隙是指氣門處于完全關閉狀態下搖臂碰頭與氣門桿尾部（頂置式）之間的間隙。發動機在冷態時需預留氣門間隙3。為保障發動機在高負荷工況時熱膨脹狀態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、關閉。氣門間隙便于檢查和調整，因此在發動機生產和用戶使用過程中，可通過查看氣門間隙來判斷配氣機構運行狀態。發動機運行一段時間之后，配氣機構零件產生磨損或松動，氣門間隙發生改變，對柴油機的運行產生影響，因此需要定期檢查和調整氣門間隙，以保證發動機的正常運行。

      綜上所述，氣門間隙異常發生變小的情況較少，變大的情況較為常見。根據近期裝試現場統計數據分析，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接觸磨損后掉落導致氣門間隙變大。

（2） 氣門間隙的檢查

      氣門間隙的檢查和調整是發動機維護、保養和維修中必須進行的一項工作，氣門間隙分為冷間隙和熱間隙2種。不同材質對氣門間隙有一定影響，鑄鐵缸蓋的氣門間隙在熱態時與冷態時基本一致或熱態間隙比冷態略小，而鋁合金缸蓋的熱態間隙比冷態稍大一些。

      發動機冷機狀態下測量的氣門間隙即為冷間隙，氣門間隙絕大多數指冷間隙。氣門間隙的檢查和調整一般在冷態下進行，調整前應檢查各傳動零部件狀態：挺桿能靈活轉動、氣門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、調整螺釘轉動靈活等。

（3）氣門間隙的調整方法

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

① 轉動曲軸，使所調氣門處于完全關閉的狀態。

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桿或氣門橋端面與搖臂之間（如圖3所示），同時旋轉調整螺釘，直至拉動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、氣門桿與氣門導管配合間隙的檢驗

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

（1）測量法

      將氣門置于氣門導管孔內，使氣門頂高出座口10mm左右，并在汽缸體的適當位置安裝百分表，使其量頭觸點抵住氣門頭的邊緣，然后將氣門頭部沿百分表觸點方向往復推動。百分表上測得的擺差的一半，即是氣門桿與導管孔間的近似間隙。進氣門為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，則重新裝配一個新的氣門；

③ 如果使用新的氣門時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導管內徑，減去用千分尺測得的氣門桿外徑。沿氣門桿的三點和氣門導管內的三點進行測量。導管最大測量值與氣門桿最小測量值之間的差值不應超出使用極限。

（2）經驗法

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

② 在不涂機油的情況下，用手堵住導管下端，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，應選配桿部經過鍍鉻加大至規定修理尺寸的氣門，或更換氣門導管，但更多的方法是更換氣門導管，使其配合間隙達到要求。

三、對策及效果驗證

（1）針對清潔度問題

      主要采用吸塵措施。康明斯公司在2009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月試車時根據發動機聲響判斷氣門間隙異常的數據統計和現場分析來看，故障率從吸塵前的0.26%下降到0.22%。拆檢了2臺發動機的搖臂和推桿，發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，還是會導致下道工序調整氣門間隙時基準出現偏差。而且這些鐵屑如果沒有徹底清除，試車工只是簡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，在發動機主機廠配套調試等繼續使用過程中氣門間隙將繼續發生變大的異常。所以目前要求試車工對氣門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，但因吸塵無法做到徹底清潔，而不能實現故障的根本消除，故障率也沒有顯著變化。目前還在采取電控發動機熱試后復校氣門間隙的后期動作予以彌補。

（2）調節螺釘球頭下落

      需要在調節螺釘球頭加工質量及采購進貨檢驗把關等環節加強改進和控制。

（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銷售了10萬臺以上的發動機，目前市場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改進為Ra0.8,并改用冷擠壓加工。改進后用戶報修中也未再發現。

（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有此類現象；挺柱卡滯現象在改進裝配操作要求后很少再現。

（6）日常保養問題

      康明斯發電機廠家采取了強保措施，在用戶使用250h后主動派服務人員上門為用戶做保養，包括調整氣門間隙。有效減少了因疏于保養而導致的發動機異常故障。

       氣門間隙對于發動機來說是極為重要的，因此在設計、工藝制造、裝配過程等各個環節都要十分重視這個問題。同樣，用戶也要嚴格按照柴油發電機廠家的使用保養說明書中的要求，定時調整氣門間隙。實踐證明，采用吸塵、強保等臨時性的輔助措施，對減少氣門間隙的異常情況是很有效的，而采取主要零件結構設計優化、材料升級等是消除氣門間隙異常的根本措施。