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平键严重磨损后，凸轮轴正时齿轮与凸轮轴配合松旷，配气相位相应改变，排气门延迟关闭,导致排气门与活塞撞击异响的故障案例
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康明斯活塞组合图 (2)
【故障现象】
一台车用六缸柴油机,
在运转中出现一种沉重而有节奏的撞击声，
这种声音与柴油机一般的异响有着明显的区别
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康明斯活塞组合图 (5)
【故障处理过程】
拆下柴油机的气缸盖检查,
发现柴油机的6个活塞顶面
都被排气门撞出一个
与排气门大头相同大小的凹坑，
排气门与活塞接触部位印痕光亮，
但进气门却没有与活塞发生撞击
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通常,
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
或配气相位失准等因素引起的。
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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。
检查柴油机的配气相位，
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，
使柴油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1.1mm士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
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经仔细检查，
除了平键磨损外，
正时齿轮内孔与凸轮轴配合表面均没有问题。
因此，
更换新的平键后，
柴油机再未出现此类故障
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康明斯活塞组合图 (8)
【故障原因分析】
平键严重磨损后，
凸轮轴正时齿轮与凸轮轴配合松旷，
使柴油机运转时配气相位相应改变。
因排气门延迟关闭,
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康明斯活塞组合图 (11)
【故障相关知识】
4.柴油机活塞碰撞气门的原因分析
导致柴油发动机活塞碰撞气门的原因主要有：
活塞顶平面凸出机体平面超过规定值，
即曲柄连杆机构中的机件装配有问题;
气门运动升程超过原设计值，
即配气机构中的配合件有问题;
柴油发动机配气相位偏差太大，
使配气机构与曲柄连杆机构工作不协调。
即正时齿轮室的正时齿轮啮合有问题。
现就以上三方面原因具体分析如下。
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(1)活塞顶平面凸出机体平面
超过规定值及装配不良。
更换活塞时活塞型号不配套，
使活塞销孔中心线至活塞顶平面距离过大。
更换汽缸垫时换用了过薄的汽缸垫，
装配后活塞顶平面与汽缸盖之间的距离缩短，
不能保证有1mm 左右的压缩间隙。
由于上述因素，
使活塞的上止点位置发生了位移，
其顶面凸出机体平面过多，
超过了原规定值，
从而使活塞与气门相碰撞。
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1)轴承、衬套配合间隙变大。
长时间使用后，
主轴承、连杆轴承与曲轴轴颈
及活塞销与连杆衬套的配合间隙
就会因磨损变大。
活塞在缸套内往复运动时，
由于惯性力作用的缘故，
使活塞顶平面超过原来的上止点位置，
从而与正在打开的气门头发生碰撞。
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2)连杆螺栓松动。
连杆螺栓松动，
使连杆轴承与连杆轴颈间隙增大，
在惯性力作用下
使连杆上行高度增加，
从而导致活塞与气门头撞击。
若不及时排除，
连杆螺栓极易折断，
造成捣缸。
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3)修理装配不当。
在修磨曲轴时，
不是以曲轴的标准回转半径为依据，
而是以磨损了的连杆轴颈表面为基准
来定位磨削中心，
从而使曲轴回转半径增大。
在镗削、刮削
或铰削连杆大端轴瓦和连杆小端衬套时，
使连杆大端、连杆小端上下方向中心不一致，
导致连杆大、小端中心距超过上限，
连杆大、小端轴心线距离过长。
缸盖或机体平面变形，
对其进行磨削修复时，
磨削量过大，
从而使活塞顶平面相对上升。
由于烧瓦、抱轴或发生其他事故等原因，
使曲轴弯曲变形，
当变形量达到1mm时，
如不及时校正或更换就会造成活塞碰撞气门。
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(2)配气机构中选用的配件不符合技术要求。
1)气门头厚度过大或气门座圈过高。
气门头部圆柱面厚度
一般控制在1.5mm左右。
气门座圈高度一般为8~10mm，
打入汽缸盖座孔后应低于缸盖平面2~3mm。
若气门头厚度过大和气门座圈过高，
如果在修理时不经过磨削和铰削加工，
而且研磨后又不测量气门头
在汽缸盖内的下沉量，
使气门头下沉量不足
(气门头下沉量一般控制在1.0~1.3mm)，
甚至使气门头凸出汽缸盖平面，
气门在开启时，
气门伸入汽缸的距离相对增大，
气门升程超过原设计值，
因而与活塞发生相撞。
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2)气门座圈松动或气门弹簧失效。
气门座圈松动，
脱出汽缸盖座孔;
或气门弹簧弹力不足，
弹簧变软、折断，
都会引起气门关闭时回不到原位
或回位时速度变慢，
导致活塞顶平面到达上止点时
与气门发生碰撞。
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3)气门杆与气门导管配合间隙过大或过小。
当气门杆与气门导管的配合间隙
超过0.3mm时，
常因积炭过多造成气门杆运动卡滞，
气门开启后不能回复原位。
当气门杆与导管间隙过小时，
柴油发动机温度上升到一定数值后，
气门杆与导管因受热膨胀使运动发生卡滞，
也会使气门开启后不能回复到原位，
从而与活塞碰撞。
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4)气门间隙调整过小。
活塞在排气上止点时
进、排气门处于同时开启状态，
即气门开启重叠期，
活塞到达上止点时余隙只有0.75~0.95mm，
最大也只有1.50mm。
如气门间隙调整过小(<0.20mm)，
柴油发动机工作时机件受热膨胀，
摇臂撞头则顶开气门，
使气门不能回到原位，
造成活塞顶面碰撞气门头。
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(3)配气机构与曲柄连杆机构工作不协调。
配气机构与曲柄连杆机构
工作不协调的原如下。
1)减压机构间隙调整过小，
减压弹簧脱落或折断。
由于减压手柄弹簧弹力减弱、
弹簧脱落或折断，
使减压装置在工作中自行变位到减压位置，
而使减压螺钉或减压凸轮顶开气门，
再加上减压机构间隙调整过小，
机件受热膨胀后减压螺钉
或减压凸轮伸长顶压摇臂撞头，
迫使气门开启，
气门头不能回到原位，
从而被活塞撞击。
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2)正时齿轮记号打印错误、模糊不清
或不按记号装配。
按柴油发动机工作时旋转方向，
若凸轮轴正时齿轮齿牙啮合记号
向前打错几个齿，
就会使柴油发动机配气相位变化一个角度，
进气门则过早打开，
且提前开启角更大，
从而容易引起活塞碰撞进气门头。
若凸轮轴正时齿轮齿牙啮合记号
向后打错或装错几个齿，
同样会使柴油发动机配气相位变化一个角度，
排气门关闭时间将被推迟，
容易导致排气终了时排气门与活塞顶面碰撞。
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3)曲轴、凸轮轴与正时齿轮的装配位置
遭到破坏。
曲轴、凸轮轴与正时齿轮的固定键松动、
蹿出或键槽损坏等，
使曲轴、凸轮轴与正时齿轮的装配位置
遭到破坏。
例如，
由于固定键受剪切应力作用
和交变应力的冲击，
齿轮的记号依然不变，
但齿轮和轴不是相对于原来的位置，
而是错开了一个角度。
当遇到这样的情况时，
如果仍按记号装配，
将会引起排气门关闭过晚
或进气门因提前开启过早，
造成活塞顶面碰撞气门头。
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4)凸轮轴弯曲变形或凸轮轴衬套严重磨损。
当凸轮轴弯曲变形时，
柴油发动机配气相位偏差过大，
气门升程也随之增大;
当凸轮轴衬套严重磨损时，
相当于把凸轮轴的位置向上提高了一个距离，
这些原因都易使活塞顶面碰撞气门头。
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重庆康名士发动机光头老周
整理的这个表，
也许对找到故障原因有帮助
AL0641-正时齿轮平键有问题可能会观察到的多个故障现象
(001-043)活塞AL0641---G103活塞顶异响的一部分故障原因及故障表现简单描述
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故障现象千奇百怪，
故障原因简单，也复杂，
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