Les principals causes de la cremada dels pistons al motor Cummins K38
L'erosió del pistó és un fenomen comú en l'ús de motors dièsel, amb la major part de l'erosió que es produeix a la part superior del pistó, les ranures del primer i segon anell del pistó i la circumferència del cap del pistó. En general, les formes principals són el forat de fusió de la superfície superior del pistó, la perforació i l'osca en forma de clau i l'ull de bresca a la circumferència del cap. El principal fenomen d'error és l'augment dels gasos d'escapament sota el motor i fins i tot l'oli que surt del forat de respiració.
L'esgotament del pistó provocarà un funcionament anormal del motor dièsel, que conduirà directament a una disminució de la pressió i la potència del cilindre, provocant indirectament la tracció del cilindre, la retenció del fre i danys a components com el turbocompressor i la culata.
A continuació, a partir de l'experiència de reparar l'erosió del pistó al motor Cummins K38 i la informació tècnica rellevant, l'autor analitza les causes de l'erosió del pistó al motor Cummins K38.
L'erosió del pistó es mostra a la figura 1.
Contrapressió excessiva d'escapament
La contrapressió d'escapament es refereix a la pressió de resistència de l'escapament del motor.
La pressió d'escapament del motor K38 és inferior a 0,09 kPa. Si el silenciador està bloquejat o el tub d'escapament es modifica incorrectament, augmentarà la resistència de l'escapament, provocant una contrapressió excessiva d'escapament.
A causa de l'alta contrapressió d'escapament del motor, els gasos d'escapament generats per la combustió de la mescla al cilindre són difícils de descarregar i els gasos d'escapament només poden retornar. La calor s'acumula relativament al cilindre, donant lloc a una temperatura elevada del cilindre i, en última instància, provocant la cremada del pistó.
Pistó de mala qualitat
El pistó es mou cap endavant i cap enrere en línia recta en condicions dures d'alta temperatura, alta pressió, alta velocitat i mala lubricació, directament en contacte amb gas a alta temperatura. La temperatura instantània pot arribar als 2500 graus, que s'escalfa molt i té condicions de dissipació de calor pobres. Per tant, la temperatura del pistó durant el funcionament és molt alta, amb la part superior que arriba a 600-700 graus i la distribució de la temperatura és molt desigual;
La part superior del pistó suporta una gran quantitat de pressió de gas, especialment la pressió màxima durant la carrera de potència, que pot arribar a 6-9 MPa en els motors dièsel. Això fa que el pistó experimenti impacte i suporti l'efecte de la pressió lateral;
El pistó es mou cap endavant i cap enrere al cilindre a una velocitat elevada (8-12m/s) i la velocitat canvia constantment, generant una gran força inercial, que suposa una càrrega addicional important sobre el pistó.
Els pistons que treballen en condicions tan dures es deformaran i acceleraran el desgast, a més de generar càrregues addicionals i estrès tèrmic.
Si la qualitat del pistó no està a l'alçada dels estàndards i hi ha defectes com porus, soltesa, microesquerdes i inclusions d'escòries durant la colada, aquests porus, soltesa i microesquerdes provocaran danys per fatiga a alta temperatura i pressió; La inclusió d'escòries al pistó es fon primer, fent que el pistó es fongui i condueix a una fallada per erosió del pistó.
Fum negre cremant i acumulació severa de carboni al pistó
La generació de dipòsits de carboni és força complexa i està molt relacionada amb l'estructura del motor, el tipus de combustible i oli lubricant utilitzat, així com les condicions de treball i condicions de treball del motor.
A la cambra de combustió, el subministrament d'oxigen és insuficient i el combustible i l'oli lubricant que entra a la cambra de combustió no es poden cremar completament, donant lloc a fum d'oli i partícules de quitrà. Després de barrejar-se amb l'oli lubricant, s'oxiden encara més en un gel viscós com l'hidroxiàcid líquid, que s'oxida encara més en una resina semi fluida com la resina, adherint-se fermament a les peces. Aleshores, sota l'acció contínua de l'alta temperatura, la resina es polimeritza en un polímer més complex, formant un carboni dur cimentat, és a dir, deposició de carboni.
Els components dels dipòsits de carboni inclouen oli lubricant, hidroxiàcids, asfalt, coc d'oli, blau de carboni, sulfats, compostos de silici (de cendra i sorra a la presa) i traces d'encenalls metàl·lics i els seus compostos.
Com més alta sigui la temperatura del motor, més durs i ajustats es formen els dipòsits de carboni i més forta serà l'adhesió al metall.
Els dipòsits de carboni a la ranura de l'anell del pistó poden fer que l'anell del pistó perdi elasticitat i s'enganxi, donant lloc a una disminució del rendiment de segellat de l'anell del pistó i provocar la crema d'oli, agreujant així la generació de dipòsits de carboni.
Els dipòsits de carboni a les vàlvules d'admissió i d'escapament poden fer que les vàlvules no tanquin bé, i els dipòsits de carboni en partícules d'alta temperatura que s'adhereixen a les vàlvules també poden provocar l'erosió de la vàlvula i el seient de la vàlvula, agreujant les fuites de la vàlvula.
Les fuites de la vàlvula fan que el gas d'alta temperatura renti la vàlvula i el seient de la vàlvula, fent que la vàlvula i el seient de la vàlvula es cremin i es produeixin fuites, provocant, finalment, una disminució de la pressió del cilindre. La gran quantitat de fum de combustió afavoreix la generació de dipòsits de carboni al pistó.
La deposició de carboni al pistó debilita el seu efecte de dissipació de calor i augmenta la temperatura. Quan la temperatura supera el límit de resistència tèrmica del pistó, provocarà l'erosió del pistó.
Els dipòsits de carboni al pistó es mostren a la figura 2
Les principals raons de la gran quantitat de fum negre i l'acumulació severa de carboni en la combustió del motor són:
Si les vàlvules d'admissió i d'escapament no estan ben tancades, provocarà que la mescla combustible d'alta temperatura i alta pressió erosioni la superfície de treball de la vàlvula i el seient de la vàlvula, provocant picadura, acumulació de carboni i erosió a les dues superfícies de treball. La picada, l'acumulació de carboni i l'erosió acceleraran el tancament lax de les vàlvules d'admissió i d'escapament, formant un cercle viciós.
Tancament de la vàlvula solta, disminució de la pressió del cilindre, mala combustió, acumulació excessiva de carboni al cilindre, cosa que provoca una disminució de la potència i l'economia del motor.
Incompatibilitat de broquet de la bomba, injecció de combustible excessiva
Hi ha dos models al motor K38, CPL844 i CPL1628. Hi ha diferències en les bombes de combustible i els injectors dels dos números de control, CPL1628 i CPL844. Entre ells, la bomba de combustible BA94 i l'injector 3077760 s'utilitzen per coincidir amb CPL1628, mentre que la bomba de combustible B844 i l'injector 3058802 o 3076132 s'utilitzen per coincidir amb CPL844.
En comparació amb la bomba B844, la bomba BA94 té un consum de combustible més elevat, i l'injector 3058802 o 3076132 té un consum de combustible més elevat en comparació amb l'injector 3077760.
Per complir amb els estrictes requisits d'emissions, els motors Cummins han desenvolupat un nou tipus de sistema de control de temps d'injecció de combustible variable accionat hidràulic anomenat STC (Step Timing Control).
El sistema STC divideix el temps d'injecció de combustible del motor en dues parts: el temps mecànic (controlat per l'engranatge de sincronizació i l'arbre de lleves), també conegut com a "mode de temporització normal", i el temps mecànic hidràulic (controlat per la pressió del combustible del motor, també conegut com el "mode de temporització d'avançament d'injecció de combustible").
En condicions d'arrencada i càrrega lleugera, s'adopta el "mètode de cronometratge d'avançament d'injecció de combustible" per injectar combustible abans del cicle de compressió;
En condicions de càrrega mitjana i pesada, s'adopta el "mode de cronometratge normal" i el combustible s'injecta més tard en el cicle de compressió.
La vàlvula STC actua com una vàlvula de control direccional, amb una pressió de combustible equivalent a la pressió de l'oli pilot. La pressió d'obertura de la vàlvula STC és de 27 Psi i la pressió de tancament és de 65 Psi.
Si la vàlvula STC no funciona correctament, el temps d'injecció del motor canviarà, la combustió del combustible no serà bona, el període posterior a la combustió s'allargarà, es generarà una gran quantitat de dipòsits de carboni al cilindre, la dissipació de calor del pistó es produirà. ser deficient i el funcionament a llarg termini conduirà a l'erosió final del pistó, l'explosió de la culata i altres errors.
Un refredament deficient provoca temperatures elevades
La temperatura de funcionament normal del motor és d'entre 82 i 93 graus. Si no hi ha prou refrigerant o un altre oli barrejat, el radiador està bloquejat o el ventilador no funciona correctament, la temperatura del cilindre del motor serà massa alta.
A més, el pistó del motor i el revestiment del cilindre són enduts principalment per l'oli ruixat pel broquet de refrigeració d'oli.
Si el broquet de refrigeració té deformació, forats de sorra, posició d'injecció incorrecta o baixa pressió d'oli, provocarà una disminució de la quantitat d'oli injectat, provocant directament altes temperatures del pistó i la camisa del cilindre.