姜卓群　任素華　鄒吉田

摘 要：隨著柴油機排放標準的升級，四氣門柴油機已經(jīng)成為市場的主流發(fā)動機。該結(jié)構(gòu)柴油機對燃油和潤滑油的品質(zhì)要求較高，一旦使用了不符合國家標準的柴油和潤滑油，發(fā)動機除達不到設計的排放要求外，同時會影響柴油機的性能和壽命，甚至導致發(fā)動機報廢。氣門斷裂是柴油機的惡性故障之一，引起氣門斷裂的原因很多，其中柴油中的S含量超標也是導致四氣門柴油機氣門斷裂的原因之一，但這種原因往往被忽略。

關鍵詞：劣質(zhì)柴油;四氣門;氣門斷裂

1 劣質(zhì)柴油導致四氣門發(fā)動機氣門斷的故障現(xiàn)象

1.1 此故障多發(fā)生在使用劣質(zhì)柴油后車輛放置一段時間后重新啟動，某一缸或多缸排氣門斷裂，進氣門正常。

1.2 故障現(xiàn)象。

清洗后的故障氣門，氣門頭部斷裂，桿部點蝕。排氣系統(tǒng)內(nèi)壁上附著大量銹紅色膠狀結(jié)晶物，且非常堅硬，活塞及活塞環(huán)處附著有大量膠狀結(jié)晶物。

2 銹紅色膠狀結(jié)晶物產(chǎn)生原因分析

2.1 銹紅色膠狀結(jié)晶成分

通過能譜儀對紅色粉末的主要成份進行分析，其主要成份為氧化鐵和焦炭，具體各成分見表1。

2.2 故障發(fā)動機使用的柴油

表2是故障機所使用的柴油的檢測結(jié)果，檢測表明該柴油硫含量為3638mg/kg，遠遠超出國家五柴油標準≤10mg/kg的要求，同時酸度超標。

2.3 產(chǎn)生焦炭類結(jié)晶物的原因分析

柴油中的硫及硫的衍生物在柴油機燃燒中生成的硫化物，不但腐蝕柴油機的組件，而且還會對氣缸壁上的潤滑油和尚未燃燒的柴油起催化作用，加速烴類的聚合反應，使燃燒室、活塞頂和排氣門等部位的膠狀物與積炭增加。在有硫存在的條件積炭層會更加堅硬，不僅加劇機件磨損而且清除困難。當氣態(tài)硫的氧化物遇水將生成亞硫酸與硫酸會強烈腐蝕機件，同時也會加速潤滑油老化變質(zhì)。[1]因此，該故障機之所以積碳和膠狀物非常嚴重且堅硬，是由于使用了S嚴重超標的劣質(zhì)柴油導致。

3 S超標柴油易導致四氣門發(fā)動機氣門斷機理分析

3.1 下置凸輪軸四氣門柴油機配氣機構(gòu)傳動原理

圖1是四氣門下置凸輪軸機型常見結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用下置凸輪軸，通過挺柱、推桿驅(qū)動搖臂，進、排氣搖臂分別通過氣門過橋控制2個進氣門和2個排氣門的開啟和關閉。

該結(jié)構(gòu)氣門過橋，一端為圓孔，用于定位，另一端為長口。正常工作情況下，氣門過橋是水平的，同一氣門過橋下的兩個氣門同步運動，氣門只受豎直方向的壓力，不受彎曲應力。

3.2 氣門斷裂機理分析

當該結(jié)構(gòu)柴油機使用S超標的劣質(zhì)柴油后，氣門各部位結(jié)膠嚴重，同時存在嚴重的腐蝕，特別是使用劣質(zhì)柴油后車輛放置一段時間，結(jié)焦物變得堅硬，氣門不同程度出現(xiàn)卡滯。當氣門出現(xiàn)卡滯時，運動受限，同一過橋下的兩個氣門卡滯的位置不同，使氣門過橋歪斜，此時，氣門桿部除了受豎直方向的壓力外，還受更大的側(cè)向彎曲力作用。在側(cè)向彎曲應力的作用下，氣門從最薄弱的桿頂部鎖夾槽上端折斷。

3.3 失效氣門分析

氣門是從比較薄弱的頭部環(huán)槽處斷裂（圖3），從其斷口的宏觀形貌（圖4）看，氣門桿的斷口表面磨損成光亮表面，但是從磨損的痕跡可判斷斷口上的裂紋從一側(cè)（圖中箭頭所指的位置）產(chǎn)生，然后向另一側(cè)擴展。

在外表面鍍鉻層看似完好的部位，也可以觀察到鍍鉻層與基體分開，同時鍍鉻層的厚度方向上有小裂紋（圖4）。綜上說明氣門受到很大彎曲應力的作用。

4 結(jié)論

當柴油機使用S超標的劣質(zhì)柴油時，柴油中的硫及硫的衍生物在柴油機燃燒中生成大量膠狀物與積炭，會導致柴油機氣門卡滯，對于下置凸輪軸結(jié)構(gòu)的四氣門，此時氣門受到非常大的彎曲應力，從而導致氣門斷裂。

對于兩氣門結(jié)構(gòu)發(fā)動機或其他結(jié)構(gòu)發(fā)動機，由于氣門卡滯時主要承受垂直于氣門端面的作用力，不承受較大彎曲力，所以氣門不易發(fā)生斷裂，但會導致氣門腐蝕、拉傷氣缸過度磨損、其他機件擦傷、活塞環(huán)膠結(jié)燒毀等故障。

參考文獻：

[1]王寶仁、胡偉光.《油品檢驗技術》[M]北京：化學工業(yè)出版社，2005.