Автоматический выпускной клапан

Плохое сгорание не только приводит к повышению температуры выхлопных газов, но и к образованию нагара в камере сгорания. Увеличение температуры выхлопных газов ухудшает рабочую среду выпускного клапана, а другие условия компаундирования могут еще больше усугубить прогорание клапана. Некоторая часть углерода в камере сгорания будет выброшена вместе с выхлопными газами, но он может застрять на уплотнительной поверхности выпускного клапана и седла клапана, подобно частицам, упомянутым выше. В частности, если температура нагрева тяжелого масла не контролируется должным образом, его высокая вязкость затрудняет распыление топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Смещение сгорания назад, вызванное износом плунжера масляного насоса высокого давления, может привести к ухудшению сгорания, что приводит к загрязнению выпускных клапанов и уплотнительных поверхностей седел клапанов нагаром. Кроме того, примеси в топливе могут откладываться на диске выпускного клапана и уплотнительном конусе седла клапана, образуя слой стекла, смешанный с частицами углерода, который становится все более твердым и хрупким. Эта смесь может включать сульфат натрия, сульфат кальция, оксид железа и другие вещества. Когда толщина этого стекловидного слоя становится слишком большой, под действием силы удара при закрытии газового клапана могут образовываться трещины. После многократных ударов эти трещины могут привести к отслоению, созданию высокотемпературного канала газовой струи и прожогу газового клапана.

Когда масло, попадающее в камеру сгорания, смешивается с частицами негорючих примесей, эти частицы могут покинуть цилиндр вместе с выхлопными газами. В процессе выпуска существует вероятность того, что они застрянут на уплотнительной поверхности выпускного клапана и седле клапана при закрытии клапана. В результате выпускной клапан не может полностью закрыться. Диаметр застрявших частиц примесей может соответствовать отверстию клапана. Хотя твердые примеси, которые могут попасть в камеру сгорания через сопло топливной форсунки, относительно невелики, взрывное сгорание может создать очень высокое давление в камере сгорания, в результате чего высокотемпературный дымовой газ вырывается через небольшое отверстие клапана. В это время температура выходящего дымового газа может достигать около 2000 градусов, что намного выше, чем температура выхлопного газа, протекающего по уплотнительной поверхности выпускного клапана во время такта выпуска. Хотя материал уплотнительной поверхности выпускного клапана может противостоять обычной эрозии выхлопных газов, он не может выдерживать эрозию от такого высокого давления и высокой температуры дымовых газов, что приводит к быстрому возгоранию выпускного клапана. Это особенно актуально, если клапан застрял чрезвычайно твердыми частицами, такими как оксид алюминия и кремнезем, смешанными с тяжелым маслом. Поскольку уплотнительный конус обычного выпускного клапана не очень тверд при рабочих температурах, удар закрытого клапана может привести к попаданию твердых частиц продуктов сгорания в уплотнительную поверхность, образуя ямки. Как только эти ямки проникают через уплотнительную поверхность, происходит утечка воздуха, что приводит к прогоранию клапана.

В настоящее время низкокачественное топливо, обычно используемое на судоходном рынке, содержит большое количество ванадия, натрия и серы. Такие элементы, как сера, ванадий и натрий, при горении образуют оксиды серы, пятиокись ванадия и оксид натрия (химический состав этих оксидов зависит от избытка кислорода и температуры горения). Эти оксиды могут вступать в реакцию друг с другом и с кальцием в смазочном масле с образованием солей с низкой температурой плавления, таких как сульфат натрия, сульфат кальция и ванадат натрия. Эти солевые смеси обычно имеют температуру плавления около 535 градусов и обладают высокой коррозионной активностью. Когда температура компонента превышает 550 градусов, соединения ванадия и натрия могут плавиться и прилипать к его поверхности. Когда выпускной клапан работает при температуре 550 градусов и выше из-за различных факторов, эти соединения могут откладываться на диске и седле клапана, а также на поверхности перехода между стержнем клапана и поверхностью клапана в жидкой форме. В этот момент даже очень устойчивая к коррозии твердая легированная сталь может подвергнуться коррозии. Результатом этой коррозии является образование ямок на уплотнительном конусе. Как только эти ямки соединятся и проникнут через уплотнительную поверхность, они могут вызвать утечку воздуха и сжечь клапан. Кроме того, как только на уплотнительной поверхности клапана и седла клапана возникает точечная коррозия, могут осаждаться коррозионные растворы, ускоряя образование язв. Поскольку эта коррозия происходит при высоких температурах, ее называют «высокотемпературной коррозией», причем среди элементов, ответственных за нее, особенно вреден ванадий.

Четырехтактный дизельный двигатель, работающий на тяжелом масле, оснащен механизмом, который позволяет выпускному клапану автоматически поворачиваться на определенный угол каждый раз, когда он открывается и закрывается. Такое вращение помогает удалить частицы и углеродистые отложения, застрявшие на уплотнительной поверхности, предотвращая их накопление. Если механизм вращения выйдет из строя, и выпускной клапан не сможет продолжать вращаться во время работы, или если вращение не будет соответствовать ходу закрытия, выпускной клапан может быстро сгореть, что значительно сократит срок его службы.

Общее качество клапана также может повлиять на его производительность и срок службы.

Неправильная шлифовка выпускного клапана и седла клапана может привести к подсосу воздуха на их уплотнительные поверхности.