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柴油机气门研磨的目的和时机以及方法 |
摘要：气门研磨的主要目的是恢复因磨损、腐蚀导致的气门密封不严。可通过检查确认密封不良时，或在进行相关大修时作为决定是否研磨的金标准。遵循“检查决定，按需研磨”的原则，可以避免不必要的维修，也能在需要时有效恢复柴油发电机性能，延长其使用寿命。特别对于重型柴油机，气门密封的重要性尤为突出，建议由专业维修人员操作。
一、气门研磨的主要原因
气门研磨的根本目的是恢复气门与气门座圈之间的密封性。当密封不严时，会导致发动机出现一系列问题。具体原因包括：
1、正常磨损与老化
（1）机械磨损：发动机长期工作，气门在高温高压下以极高频率（每分钟数百至数千次）撞击座圈，即使有润滑，也会逐渐产生磨损，形成凹槽、麻点或磨损带，导致接触面变宽、密封不严。
（2）热腐蚀与氧化：燃烧室高温废气（尤其柴油机高硫分燃油）会腐蚀、氧化气门和座圈表面材料。
2、密封不良导致的直接后果
（1）压缩压力不足：气门漏气导致气缸压缩行程压力下降，直接影响柴油机压燃效率。
（2）功率下降、启动困难：由于压缩比不足，燃烧不充分，发动机无力，冷启动尤其困难。
（3）燃油消耗增加、冒烟：未完全燃烧的燃油会随废气排出，导致油耗上升、排气管冒黑烟（油烟）或蓝烟（机油参与燃烧）。
（4）气缸间工作不平衡：个别气缸气门漏气会使该缸不工作或工作不良，发动机剧烈抖动。
3、进、排气道窜气
（1）进气门泄漏：高温废气会窜入进气管，加热进气，降低充气效率，甚至烧坏进气歧管垫。
（2）排气门泄漏：燃烧火焰会窜入排气管，可能引起排气管放炮，严重时烧坏气门。
4、关联部件维修的必然操作
在进行气缸盖大修、更换活塞环、气缸垫修复时，即使气门密封尚可，通常也会“顺便”研磨气门，以确保整个燃烧室系统的密封性达到最佳状态，避免返工。
二、气门研磨的最佳时机
气门研磨不是定期保养项目，而是基于检查结果或大修需要的修复性操作。时机主要分为两种：
1、计划性维修时机（结合大修）
（1）发动机大修时：当发动机因油耗剧增、功率严重不足、烧机油等原因进行解体大修时，气门研磨是气缸盖修复的标准工序。
（2）气缸盖专项维修时：如更换气缸垫、处理缸盖平面变形、清除积碳时，往往会检查并研磨气门。
（3）定期保养中的检查发现：在深度保养中，通过气缸压力测试或内窥镜检查发现压力偏低或气门积碳异常时。
2、故障性维修时机（出现明显症状时）
当出现以下一个或多个症状时，就表明需要检查并很可能需要研磨气门：
（1）动力性能显著下降：感觉发动机乏力，加载没劲。
（2）启动异常困难：尤其是冷车启动非常困难，但电瓶和起动机正常。
（3）异响：在气缸盖附近听到“嘶嘶”或“噗噗”的气流泄漏声（在进、排气管附近更明显）。
（4）油耗与烟色异常：燃油消耗量明显增加，排气管持续冒黑烟。
（5）单缸工作不良：使用“断缸法”（逐缸松开高压油管）检查时，某缸断油后发动机转速变化不明显，说明该缸不工作，可能是气门漏气所致。
三、气门研磨方法
1、手工研磨
目测气门锥面上的轻微麻点、凹坑等，如不严重通常可用手工研磨方法消除，如图1所示。手工研磨气门可采取“一次涂砂两次检查”的方法，其研磨过程如图2所示。
（1）先将气门及其座圈和导管清洗干净，在气门斜面上涂少许气门砂（先用粗砂再用细砂）后插入导管，用气门皮碗吸住气门头，用手指转动木柄进行研磨（如气门顶上有凹槽，可在气门杆上套一根软弹簧，用起子嵌入凹槽内转动研磨）。
（2）在研磨过程中，略施压力使气门与座贴合后转动约1/4圈，放松压力离开座面后回转1/4圈。如此连续往复旋转，并经常变换气门与气门座的相对位置，使工作面上各点均能相互研磨。
（3）检查研磨质童应先用煤油洗净（脏油千万不能进入导管），擦净后将气门装入气门孔，轻拍数下检查其接触面。
（4）研磨气门不是以研磨的时间长短为标准，而是以密封程度为标准。研磨后的气门密封线要求在气门锥面的中部偏下位置，进气门带宽为1.2一1.5mm:排气门为1.5一2mm，其宽度过大、过小都将不利于密封的要求。
（5）气门面与座圈之间应为线接触，可提高气门面与座圈间的接触压力，有利于密封。
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图1 气门锥面手工研磨示意图 |
图2 气门研磨过程示意图 |
2、光磨机修磨
对于气门锥面上较深的麻点、凹坑和斑痕，则应在气门光磨机上进行修磨，如图3所示。
（1）光磨的气门可与气门座之间有0.5°~1.0°的气门密封干涉角，这样有利于气门与气门座磨合。
（2）要求磨削量尽量要小些，以延长气门使用期限。气门光磨后，其边缘逐渐变薄，工作时容易变形和烧毁，气门头最小边缘厚度，测量出的数据应在规定范围以内。
（3）气门磨损情况若测得尺寸不符合规定，应更换气门。
修理后的气门尺寸应符合规定，修理气门后还应铰修气门座，并进行气门研磨。气门密封锥面斑痕、沟槽或烧蚀严重时，应更换气门。
3、气门工作面锉磨
气门工作面锉磨可在台钻用锉刀进行，先将气门夹在台钻夹头的卡盘上（如图4所示），开动电动机，用细平钝刀沿气门原来的工作而角度，将麻点、凹陷、斑痕等缺陷锉去，最后在锉刀上包一层细砂布将气门工作面进行光磨。修磨时，应尽量减少金属的磨削量，以免影响斜面的光洁度，速度也不宜过快，以免出现击打锉刀的现象。钝磨时，如气门头斜面有明显的跳动现象，可能是由于气门固定不当或气门杆弯曲所造成，应重新夹持或校正气门杆。
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图3 使用光磨机修复气门工作面 |
图4 用台钻锉磨气门工作面 |
四、修复后试验与注意事项
1、密封性的试验
气门与气门座光磨或研磨后，需进行密封性试验。检验其密封性通常有以下五种方法。
（1）眼观法：
（2）划线法
（3）注油法：
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图5 气门与门座密封性检查（划线法） |
图6 气门与门座密封性检查（注油法） |
（4）涂油法：如图7所示，在气门工作面上均匀涂一层红丹油，将气门压在相配的气门座上旋转少许，然后察看气门工作面的印痕，若均匀布满且无间断，说明密封性良好。
（5）气压法
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图7 气门与门座密封性检查（涂油法 |
图8 气门与门座密封性检查（气压法） |
2、研磨气门注意事项
（1）一忌方法不对：研磨气门必须用气门吸子吸住气门，蘸少量气门研磨膏后，一边旋转，一边拍击，不能只注意拍击，而不旋转气门。
（2）二忌用研磨膏过多：研磨膏用量太多，会使砂粒进入气门导管内，引起气门与气门导管磨损。
（3）三忌时间过长研磨：研磨时间过长，会使气门密封带过宽，而不能密封引起漏气。
（4）四忌新气门不用研磨膏：有些柴油机维修工在换新气门与气门座时，不用研磨膏，只是将气门杆插入气门导管内，轻轻敲击几下。如此，由于气门密封带过窄，易引起气门与气门座烧损。
（5）五忌不检查配合间隙：如果气门杆与导管的配合间隙过大，导致气门中心线偏移，进而密封带偏移引起漏气。
总结：
综上所述，气门研磨是柴油机维修中的一项关键修复工艺，旨在恢复气门与气门座圈之间的金属对金属密封，对于保障柴油机强劲的动力、良好的启动性和经济性至关重要。其基本要求就是为了消除气门密封锥面上的磨损凹槽、麻点、斑痕和积碳，使其与座圈形成连续、光滑、贴合紧密的密封带。正确的气门研磨能有效恢复柴油机80%以上的性能，是缸盖维修的核心技术。
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