某柴油发动机排气门断裂的原因浅析.pdf

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1、李来硕：某柴油发动机排气门断裂的原因浅析23某柴油发动机排气门断裂的原因浅析AnAnalysisoftheFractureCauseofDieselEngineExhaustValve李来硕(欧意德发动机研发中心)[摘要]某柴油发动机在做冷热冲击的试验过程中，由于排气门断裂，气门头掉入气缸．而使发动机不能正常运转。本文就该发动机排气门断裂的故障，对相关零件进行分析。通过对比进行逐个排除，最后筛选出故障的原因以及引起的环节，找到了正确的解决措施，使问题从根本上解决，确保不再出现类似现象，以提高发动机的可靠性。[关键词]排气门进气门气门导管气门弹簧气门座圈活塞气缸盖Keywords：

2、ExhaustvalveIntakevalveValveguideValvespringValveseatinsertPistonCylinderhead虽吉’，_目在发动机研发过程中，必不可少的就是在实验室进行各种性能试验，出现这样那样的问题在所难免，关键是问题出在哪一个环节需要从哪些方面加以改进，才是实验的真正目的。只有试验成功了，产品才可以投放市场。排气门断裂是发动机的大故障．通过分析比较也不难找到故障的原因以及问题引起的环节。本文就是要从朴溯迷离的现象中，理出清晰的头绪。找到解决问题的办法。保证发动机可靠运行。1问题产生的背景某1．5L排量的柴油发动机在做300t],时冷

3、热冲击试验过程中，运行到282／J、时后，当再次起动时，发动机已不能运转。顺时针转动曲轴，曲轴转不动，反时针转动曲轴接近一周，曲轴便不能转动。由于事出发动机内部，看不见，摸不着，只能想象而已，估计可能是气门座圈脱落。2拆机前后检查情况2．1拆机前检查情况拆机前检查了发动机正时情况，正时是正确的．这就排除了正时齿带跳齿的情况。在正常工况下．活塞是不可能与气门相撞的。2．2拆机后检查情况拆下气缸盖，令人始料不及的是：所有气门座圈都安然无恙，第一缸的两个排气门头断裂后，双双嵌在活塞顶部．活塞顶部和与之相对应的缸盖部分已经面目全非。见图1究竟是什么原因造成排气门断裂，一时成了人们难以解开

4、的谜团。参·‘乏、麓11P-薯k’，』；‘：{i。÷型j孓≥I!_二盗!签■-一▲图12．2．1气门的损坏情况1)第一缸的两个排气门头部附近发生弯曲变形后断裂：2)其中排2气门杆中也发生断裂，即断为三截；见图2。内燃机与配件2013年第4期3)第一缸的两个进气门头部附近发生弯曲。2．2．2相关零件的变异情况1)排2气门导管向上升高lOmm，下端有撞痕；2)排1气门导管下端有脱落的痕迹；3)第二缸排1气门导管的下端也有脱落的痕迹，无论是脱落的量还是脱落后下端的形状与第一缸排l气门导管几乎没有两样(为了比较分析起见)：4)气门弹簧完好，弹力在正常值范围内；5)液压挺柱完好。3分析对比

5、过程3．1活塞与气门相撞的条件1)在正时失当的情况下，当活塞运行到上止点附近，气门不能关闭时；2)在正时恰当的情况下，只有当气门在其导管中运动阻力太大，气门弹簧克服阻力后，不能将气门及时关闭时：3)在正时恰当的情况下，气门弹簧折断或者弹力不足不能使气门及时关闭时：4)在正时恰当的情况下．当有硬支撑物导致气门不能关闭时。3．2分析比较1)根据拆机前的检查情况和拆机后相关零件的检查结果第一种情况和第三种情况显然不会成为可能：2)第一缸排l气门导管下端虽有脱落现象，通过和第二缸排l气门导管下端脱落的情况比较，其脱落物均不至于导致气门不能关闭．而与活塞相撞。可见，第四种情况也不具备条件。

6、从以上的分析可以看出：排1气门的弯曲折断和进1气门进2气门的弯曲都不是事发初期的结果．问题就出在排2气门上。下面我们重点分析排2气门的损坏情况：排2气门折在导管中的部分从导管中取出时有阻力，但不是很大。这个阻力是不是能导致气门不能及时关闭，使活塞与之相撞，准也说不清楚。我们从最坏的角度来分析，就算是活塞和气门相撞了，气门与导管是动配合，运动方向又一致，即便有点阻力气门也不可能弯曲，断裂。排2气门导管上移了lOmm，即使气门卡死在导管里，也不会将导管推到如此高度，因为凸轮轴凸轮的最大升程只有4．5ram。综上分析：只有一种解释，那就是排2气门杆中有瑕疵．使排2气门未到疲劳极限就先从

7、缺陷处断裂．断裂后．下面的部分摆脱了气门弹簧和气门导管的束缚，随活塞下行后再上行，当上行到气门杆顶住气门导管时，在活塞向上推力的作用下，气门杆推动气门导管上移。在这个过程中，由于气门受力超限．在头部附近发生弯曲断裂。排2气门的中间段就成为其余气门不能关闭的支撑物，这才导致排1气门弯曲断裂，进1气门进2气门弯曲。这种解释能不能成立．还必须用数据来验证。排气门导管的下端到气缸盖下端的距离为30．5mm，排2气门导管又上移了lOmm，如果排2气门第一次断裂后，落人气缸的那部分长度小于等