玉柴发动机故障分析

故障现象

一台大修后的玉柴6105QC型柴油发动机,在走合期内,便出现了气门间隙越来越小的故障,导致气门关闭不严,气缸压力降低,发动机工作无力,动力不足。严重时,汽车无法正常运行。多次检查、调整气门间隙,均不奏效。每次将气门间隙调到标准值,发动机运行不到几个小时,气门间隙就变小,甚至完全消失。

故障检查

对气门摇臂、气门推杆、气门挺杆、气门调整螺钉进行检查,发现这些零件都没有磨损。检查发动机的配气相位也没有发现异常情况。拆下气缸盖,发现气门的下沉量都增大了。接着拆下气门,检查气门与气门座圈的配合面,发现气门座圈磨损相当严重,已经将整个气门座圈磨去了一半,而气门则基本没有磨损。可以断定,气门间隙减小是由于气门座圈质量太差而引起的。

据了解,该发动机大修时,因原来的气门座圈下沉量超过极限而全部换了新件,但新气门座圈不符合质量要求,不耐磨,也不耐高温。发动机工作时,由于燃烧气体的腐蚀作用,再加上高温下的撞击,使气门座圈磨损加剧。气门座圈磨损后,气门间隙就会减小,甚至完全消失。这样一来,由于气门关闭不严,气缸压缩力就会降低,柴油不能完全燃烧,使发动机工作状况变坏,动力不足。严重时,甚至不能工作。

玉柴柴油机推杆弯曲故障

有一台玉柴6105QC型柴油发动机,大修后发动机第1缸排气门的推杆接连发生弯曲变形。

经查,此气门推杆的长度符合标准,其硬度也符合要求。检查该缸的气门间隙在正常范围内,气门的下沉量也在标准范围内。

检查发动机的配气机构,未发现正时齿轮各齿轮的平键有松旷现象。再说,即使正时齿轮出现异常,也不会只将第1缸的排:气门推杆顶弯变形。

因未找到气门推杆弯曲的原因,只简单地更换气门推杆,结果刚换上的气门推杆又发生了弯曲变形。只好再度检查该缸的气门、气门挺杆、气门弹簧等零件。结果发现该气门弹簧钢丝比其他气门弹簧的钢丝要粗一些。原装玉柴6105QC型柴油发动机内、外气门弹簧钢丝的直径分别为φ2.5mm和φ4.2mm。而这根气门外弹簧钢丝的直径却有φ4.4mm(发动机大修时,因第1缸气门弹簧折断而更换此新弹簧的。)由此可知,发动机第1缸排气门推杆连续弯曲,是因为该缸气门外弹簧钢丝太粗而造成的。将此气门弹簧拆下,重新换上一根符合标准的气门弹簧后,再未出现气门推杆弯曲变形的故障。

由于该气门弹簧钢丝太粗,发动机运转时,气门弹簧预压缩后,其弹簧钢丝各圈之间的间隙过小,导致凸轮轴的凸轮还未到达最高位置,气门弹簧钢丝各圈之间的间隙便已消失,使气门弹簧成为一个无弹性的刚体结构,造成气门摇臂、气门推杆等均受到约束。当凸轮继续转向最高位置时,气门推杆、气门摇臂、气门挺杆只有依靠本身的塑性变形来满足凸轮轴旋转的要求。气门推杆的作用是将凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂,因推杆质量较小且又细长,不如气门挺杆和摇臂粗壮,故气门推杆便产生疲劳弯曲。

玉柴排气门撞击活塞故障

故障现象

排气门撞击活塞一台玉柴6105QC型柴油发动机,在运转中出现一种沉重而有节奏的撞击声,这种声音与发动机一般的异响有着明显的区别。

拆下发动机的气缸盖检查,发现发动机6个排气门都已将活塞顶面撞出了一个与排气门一样大小的凹坑,排气门与活塞接触部印痕光亮,而进气门却没有与活塞发生撞击。

一般来说,气门头部顶面碰活塞,是由于气门间隙过小、气门下沉量不够、连杆铜套严重松旷或配气相位失准引起的。经查,气门间隙和气门的下沉量符合标准,连杆铜套与活塞销配合也良好。检查发动机的配气相位,正时齿轮的记号没有对错,只发现凸轮轴上的正时齿轮与凸轮轴之间的配合松旷,起固定作用的平键磨损严重。

平键严重磨损后,凸轮轴正时齿轮与凸轮轴配合松旷,使发动机运转时配气相位相应改变。因排气门延迟关闭,在活塞到达上止点时,活塞顶面与气缸盖上的排气门头部平面之间的距离(气缸压缩余隙高度为1.1m土0.1mm)也相应地缩小,导致排气门头部平面与活塞的顶面发生碰撞。与此同时,尽管进气门也延迟关闭,且进气门的迟闭角要比排气门的迟闭角大得多,但由于进气门在活塞到达下止点后才开始关闭,故不存在进气门撞击活塞的问题。