发动机活塞打顶故障分析

发动机活塞打顶故障分析摘要：活塞与气门打顶故障原因主要有三个方面：活塞压缩余隙超差、气门升程超差及配气相位超差。本文从这三个方面入手，通过计算值与实测值进行对比分析，以判断故障原因。对比表明：实际配气相位滞后于理论相位，从而导致活塞与排气门打顶。关键词：发动机；活塞；打顶；故障分析；配气机构；前言为该机型活塞凸高的计算值及检测值。图中红、绿色框范围为活塞凸高的理论计算值范导致柴油机活塞打顶气门的原因很多，围，黄色色框部分为实际工艺控制范围：红、归结下来主要有以下几点原因：原因一是活黄两条线为故障机实际检测的活塞凸高值。塞压缩余隙小于规定值；原因二是气门升程由图可知，故障机的活塞凸高实测值不仅在超过了原设计值，即配气机构发生了飞脱或工艺控制范围内，更是在概率法计算范围者反跳；原因三是柴油机配气相位偏差太内。说明故障机活塞凸高是没有问题的。另大，使配气机构和曲柄连杆机构工作不协检测缸垫压紧厚度及气门下沉量也是符合调。要求的。说明故障机活塞压缩余隙是满足要某款6缸柴油机在试验过程中发生活塞求的。打顶故障，故障现象为所有缸的排气门与活塞相碰。故障图片如图1 所示。作者针对这个故障从前述三个原因方面进行故障分析。图 2 活塞凸高计算值及检测值图 1 活塞与气门相碰打顶故障2 原因二：配气机构气门升程超差分1 原因一：活塞压缩余隙超差分析引起配气机构升程超差主要有两个原活塞压缩余隙主要与活塞凸出机体高因，a)：凸轮与挺住有飞脱现象产生；b)：度、缸垫压紧厚度及气门下沉量有关。图2气门发生反跳。本文运用AVL EXCITE TD作者简介：郑直(1982-)，男，重庆市九龙坡区人，工学学士；研究方向为发动机设计、开发。E-mail: zhengzhi820227对整个配气机构进行动力学分析，通过分析 观察配气机构排气系统是否存在上述两个 问题。图1为排气门升程，由图可知，排气 门是不存在反跳的。图 2为排气门凸轮与挺 柱的接触应力，由图可知，排气门开启过程 中不存在凸轮与挺柱接触应力为0的时候， 即排气门凸轮与挺柱没有发生飞脱。比。图5为气门升程测试装置。图6为气门升程计算值与实测值的比较。由图6可知，无论是进气门还是排气门、实测的气门升程比计算值都要整体滞后17度曲轴转角左右经查图纸，凸轮轴正时齿轮齿数为42齿，一个齿所占的角度为360/42=8.57/齿，转 换为曲轴角度则是17.14度。这个数值与气EEmn井气门升程最咼转速下门升程计算值和实测值相位相差的角度刚好一样，且进排滞后角度都是17度曲轴转 角，基于这两点基本上可以判断是曲轴正时 齿轮标记或者装配错误导致活塞与气门打 顶。经过拆检故障柴油机，发现曲轴、凸轮800图 3 排气门升程轴与正时齿轮的装配位置完好，没有招到破坏，凸轮轴也没有发生弯曲。排除原因b和Pressure at Cam(MPa)c A.11l| J | |H A -VV u A AA样气凸轮挺柱接触应力最咼转速下180360540equiv. crank angle(deg)0 0 0 0 0 0 0 706050钿3JO2010 (CDCL乏)LUBO-Sa)nssa)dIc。另对比凸轮轴正时齿轮实物与图纸，发 现齿轮的记号打印错误。图7为凸轮轴正时图 4 排气凸轮挺柱接触应力齿轮图纸与实物的一个对比关系。因此本故 障动机活塞与气门打顶故障确切原因是凸轮轴正时齿轮记号打印错误。3 原因三：配气相位超差分析Valve lift transducerof mounting dFixing nutAdjustment plateExtension rod with magnetic coreBolt with fixing nutTorsion lock坏; C）：凸轮轴发生弯曲。图5 气门升程测量装置引起配气相位超差的原因有三个：a）： 驱动凸轮轴正时齿轮的齿轮系中某个齿轮 的记号打印错误或者没按记号装配；b）:曲 轴、凸轮轴与正时齿轮的装配位置遭到破本文运用AVL EXCITE TD对发动机配气机构进行动力学分析，并将气门升程计算结果从TD中导出，然后与实测结果进行对2 AVL.EXCITE_TimingDrive_UsersGuide.AVL583玉柴试验规范.发动机配气机构试验.侶业心发动机试验方法，2011,.图 6 气门升程计算值与实测值比较图 7 凸轮轴正时齿轮图纸与实物比较连轮1-个 孔齿” 2 、 钉与号筌 过浚记相齿4 结语（1）本文通过计算值与实测值的对比， 对三个原因进行逐一排查。最后锁定发动机 活塞与排气门打顶故障根本原因是因为凸 轮轴正时齿轮记号打印错误，实物与图纸相 差了一个齿，从而导致配气相位滞后，引起 活塞与排气门相碰。（2）本文提出了从计算分析角度进行 发动机活塞与气门打顶故障分析的思路，可 以给其它工程技术人员一个借鉴。 参考文献1 段秋菊，谭影航.柴油发动机活塞碰撞 气门原因分析. 现代化农业， 2005,（4）： 2728.