康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋損壞原因分析

【摘要】發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室一部分，它的工況的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，因此保證缸蓋的良好狀況是至關(guān)重要的。康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)配備在630E卡車上，發(fā)動(dòng)機(jī)大修后，運(yùn)行3000小時(shí)左右，發(fā)動(dòng)機(jī)就出現(xiàn)掉氣門現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸套以及增壓器損壞，造成的損失很大，針對(duì)康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的異常損壞情況做以下分析。

【關(guān)鍵詞】康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)；氣門掉塊；氣門燒蝕

1、缸蓋的結(jié)構(gòu)

缸蓋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中有進(jìn)、排氣道，冷卻水道、燃油道，并安裝有座圈、導(dǎo)管、氣門組件等附件。缸蓋結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1

其中14為排氣口，19為進(jìn)氣口，11為水道堵頭，18 為油道。

2、缸蓋損壞形式

2.1 缸蓋裂紋。主要發(fā)生在缸蓋鼻梁區(qū)及與缸墊接觸的邊緣部位。造成原因：（1）缸蓋固定螺栓力矩不均勻或擰螺栓時(shí)沒有按照順序緊固。（2）氣缸爆燃造成的沖擊。（3）由于冷卻液缺少，造成發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，或者是在高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)上直接補(bǔ)充冷卻液造成。缸蓋裂紋一般導(dǎo)致漏防凍液，如果往外漏的好檢查，而有些漏在里面就比較麻煩，需要觀察排氣口的顏色及附著物的成分來判斷。

2.2 氣門組件的損壞。

2.2.1 氣門密封面及頸部的腐蝕磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，進(jìn)、排氣門關(guān)閉頻繁，與氣門座往復(fù)撞擊，同時(shí)受到強(qiáng)烈廢氣流的侵襲和酸性物質(zhì)的腐蝕，氣門密封面就會(huì)逐漸發(fā)生氧化而產(chǎn)生早期磨損。其重要特征 氣門密封面出現(xiàn)凹陷，頸部有麻點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)表面呈蜂窩狀，這種狀況通常由于燃油中含有硫化物高，在燃燒過程中產(chǎn)生酸性物質(zhì)腐蝕造成氣門密封面麻點(diǎn)，在受到氣門關(guān)閉的沖擊力，有可能氣門裂紋或者掉塊，而導(dǎo)致活塞損壞，增壓器損壞，造成很大的損失。氣門掉塊如圖2。

圖2

2.2.2 氣門的燒蝕。

（1）由于燃油在壓燃溫度達(dá)到2000℃以上，氣缸壓力達(dá)到30—50千克/平方離米，如果密封面有麻點(diǎn)，凹陷或腐蝕產(chǎn)生的斑痕、蝕點(diǎn)，氣門密封性大大降低，在壓縮終了時(shí)，高溫、高壓氣體從氣門密封處泄漏導(dǎo)致氣門邊緣的燒蝕。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)由于保養(yǎng)不及時(shí)，使?jié)櫥到y(tǒng)工作不良，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過熱，氣門長(zhǎng)期得不到冷卻，使氣門長(zhǎng)期在高溫下工作，產(chǎn)生燒蝕、裂紋，嚴(yán)重的掉塊產(chǎn)生重大機(jī)械故障，同時(shí)氣門和導(dǎo)管間缺少潤(rùn)滑而發(fā)生氣門卡滯，從而導(dǎo)致氣門回位不及時(shí)和活塞頂部撞擊，重復(fù)的撞擊而使氣門頭部斷裂發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械故障。燒蝕的氣門如圖3。

圖3

2.2.3 氣門間隙不正確。

（1）氣門間隙過大，造成進(jìn)氣不足，排氣不充分，伴隨有氣門響，而且氣門組件長(zhǎng)時(shí)間在這種狀況下運(yùn)行，在反復(fù)的撞擊下，搖臂及丁字壓板疲勞磨損，氣門的密封部位及座圈易產(chǎn)生早期磨損，嚴(yán)重的甚至使氣門和座圈產(chǎn)生裂紋以及座圈掉落而發(fā)生大的故障。

（2）氣門間隙過小，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到正常的溫度后，由于熱脹冷縮的原因，使的氣門及座圈密封不嚴(yán)，如果是進(jìn)氣門，那么會(huì)影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，功率下降，如果是排氣門，那么沒有燃燒完的燃油會(huì)排出來在排煙管和增壓器等部位繼續(xù)燃燒，而使排煙管和增壓器燒紅等異常現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成氣門燒蝕，嚴(yán)重的使氣門與活塞頂部撞擊，使氣門彎曲，活塞化頂?shù)葒?yán)重故障相續(xù)可能產(chǎn)生。

3、采取措施

針對(duì)康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的故障，多方查找原因，尤其是氣門掉塊，和康明斯2000E發(fā)動(dòng)機(jī)作比較，相同的大修工藝和方法可是2000E發(fā)動(dòng)機(jī)卻沒有這樣的故障發(fā)生，唯一不同的是2000E發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門和K50發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的頭部的材質(zhì)不同，因此在大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，使用2000E發(fā)動(dòng)機(jī)氣門及座圈。使用2000E發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的K50發(fā)動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行6000小時(shí)后，未出現(xiàn)氣門掉塊現(xiàn)象。在更換新氣門后，還應(yīng)該做好如下措施：

（1）加強(qiáng)了日常的點(diǎn)檢工作，尤其是對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的檢查，對(duì)進(jìn)氣膠套和進(jìn)氣卡子有破損的做到早發(fā)現(xiàn)早處理，避免故的擴(kuò)大。

（2）加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)工作，尤其是2000小時(shí)的保養(yǎng)，對(duì)氣門和噴油器進(jìn)行調(diào)整，以使氣門和噴油器達(dá)到最佳的狀態(tài)。

（3）在冬季啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱避免冷啟動(dòng)，嚴(yán)禁使用啟動(dòng)液。

（4）避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的怠速運(yùn)行。