Двигатель Cummins QSK60 — это мощный дизельный двигатель с V-образным 16-цилиндровым двигателем, рабочим объемом 60 л и номинальной мощностью 1985 кВт. Он в основном используется в горнодобывающей, энергетической и судоходной промышленности и является флагманской моделью производства Cummins.
Цвет выхлопного дыма дизельного двигателя является важным и наиболее интуитивным критерием для определения того, находится ли двигатель в хорошем рабочем состоянии.
Когда двигатель достигает нормальной температуры, выхлопные газы обычно представляют собой бесцветный дым.
При работе на высоких оборотах и больших нагрузках цвет выхлопного дыма может быть слегка серым.
Если выделяется черный, синий или белый дым, это указывает на неисправность выхлопной системы двигателя.
1. Выхлопная система испускает черный дым
Выброс черного дыма из выхлопных газов — это явление, при котором мелкие частицы, образующиеся в результате неполного сгорания дизельного топлива, выбрасываются вместе с выхлопными газами.
При обнаружении ненормальных выбросов выхлопных газов двигателя QSK60 при проверке следует учитывать следующие аспекты.
1. Проверьте качество дизельного топлива.
Низкое качество дизельного топлива или неправильная марка — это первая причина, которую следует учитывать при оценке неисправностей выхлопных газов двигателя.
Благодаря использованию в двигателе QSK60 системы впрыска топлива PT отверстие форсунки мало, а точность высокая, что предъявляет высокие требования к качеству и сорту дизельного топлива.
Учитывая очень стабильную поставку дизельного топлива на горнодобывающих предприятиях, все оборудование заправляется дизельным топливом на стационарных заправочных пунктах или на специальных заправочных автомобилях. Если выхлоп двигателя ненормальный из-за проблем с качеством дизельного топлива, несколько устройств одновременно столкнутся с аналогичными отказами.
2. Проверьте элемент воздушного фильтра.
Засорение или грязь в воздушном фильтре могут стать причиной плохого всасывания двигателя. Если выхлоп нормальный на холостом ходу и нет других ненормальных явлений, а выхлоп ненормальный только при работе с высокой нагрузкой, то первым делом обычно следует проверить, нет ли проблем с воздушным фильтром.
Снимите воздушный фильтр, проверьте его на наличие грязи и засоров, при необходимости замените или очистите его.
QSK60 оснащен первичным воздушным фильтром и предохранительным воздушным фильтром. Если загрязнение не сильное, его можно очистить сжатым воздухом и при необходимости заменить на новый фильтрующий элемент. В то же время следует очистить пылесборник.
3. Проверьте впускной трубопровод.
Утечка воздуха во впускной трубе может привести к недостаточному поступлению воздуха в двигатель, а также к нештатному отказу выхлопной системы.
Двигатель QSK60 использует двухполюсный турбонаддув и вторичную систему впуска с промежуточным охладителем, с установленными 8 турбонагнетателями и 6 промежуточными охладителями. Схема впускного трубопровода сложная, и имеется много соединений.
Проверьте резиновую муфту на соединении трубопровода на предмет старения, трещин или других повреждений, проверьте, не ослаблен ли хомут резиновой муфты, проверьте, не ослаблен ли датчик или заглушка на поперечной трубе интеркулера, проверьте, нет ли трещин в корпусе интеркулера, не ослаблены ли установочные болты, не повреждена ли уплотнительная прокладка, нет ли посторонних предметов, блокирующих или повреждающих внутреннюю часть.
Если во впускной трубе имеется утечка, двигатель обычно издает резкий свистящий звук при работе под нагрузкой.
4. Проверьте систему турбонаддува.
Неправильная работа турбокомпрессора может привести к недостаточному поступлению воздуха, что приведет к появлению черного дыма в двигателе.
Установите 4 турбокомпрессора низкого давления и 4 турбокомпрессора высокого давления на двигатель QSK60. Проверьте наличие трещин в корпусах турбокомпрессоров и поврежденных крыльчаток, замените или отремонтируйте поврежденные турбокомпрессоры.
Проверьте, нет ли утечки в выпускном коллекторе. Утечка в выпускном коллекторе может привести к плохой работе турбопривода.
Явление поломки болтов выпускного коллектора двигателя QSK60 встречается довольно часто. Необходимо тщательно осматривать и своевременно заменять сломанные болты выпускного коллектора и уплотнительные стальные прокладки во время проведения работ по техническому обслуживанию.
5. Проверьте клапанный механизм.
Проверьте пружину клапана и уплотнитель клапана. Повреждение пружины клапана и деформация или износ уплотнительного кольца клапана приведут к ослаблению уплотнительного кольца клапана, что приведет к снижению давления в цилиндре.
Проверьте зазор клапанов, который напрямую влияет на фазы газораспределения и может привести к ненормальным объемам впуска и выпуска в камере сгорания, что приведет к дисбалансу соотношения воздушно-топливной смеси и, как следствие, к выбросам черного дыма.
Для проверки зазора клапанов необходим специальный щуп.
Максимальный зазор выпускного клапана двигателя QSK60 составляет 0.81 мм, а максимальный зазор впускного клапана составляет 0.36 мм [4].
Зазоры клапанов необходимо проверять регулярно, рекомендуемый интервал проверки для двигателей QSK60 составляет 10000 часов.
Неправильный зазор клапанов может также сопровождаться низкой мощностью, трудностями запуска и даже сильными металлическими ударами в клапанном механизме.
6. Проверьте давление сжатия цилиндра.
При сильном износе гильзы цилиндра и поршневых деталей уплотнение цилиндра может быть негерметичным, что приводит к снижению давления сжатия в цилиндре и даже попаданию масла в камеру сгорания, что приводит к неполному сгоранию топлива и выбросам черного дыма.
Эта неисправность обычно сопровождается угаром моторного масла, синим дымом, повышенным давлением в картере, снижением мощности и даже автоматическим отключением.
Специальные приборы для измерения давления в цилиндрах могут использоваться для измерения давления сжатия в цилиндрах, обнаружения отдельных цилиндров, цилиндр за цилиндром.
Впрыскивайте сжатый воздух в цилиндр через воздушный клапан, установленный на отверстии инжектора, наблюдайте за скоростью сброса давления и сравнивайте ее со стандартным значением, чтобы определить, не слишком ли низкое давление.
Если время сброса давления в цилиндре значительно ниже стандартного значения или других цилиндров, можно сделать вывод о том, что гильза цилиндра или поршневые детали этого цилиндра сильно изношены.
Кроме того, неплотное закрытие клапана и повреждение прокладки цилиндра также могут привести к снижению давления сжатия в цилиндре и выделению черного дыма.
7. Проверьте топливную систему.
Топливная система двигателя QSK60 управляется электронной системой Quantum на основе HPI (впрыск высокого давления).
Система получает сигналы от различных датчиков, анализирует и обрабатывает их с помощью электронного блока управления (ECM) и посылает команды управления исполнительным механизмам, тем самым обеспечивая точный контроль над впрыском, синхронизацией, количеством и давлением топлива в двигателе.
1) Неисправность системы управления подачей топлива может привести к чрезмерной подаче топлива, неправильному времени впрыска топлива или давлению впрыска в двигателе.
Чрезмерный впрыск топлива может привести к попаданию избыточного количества дизельного топлива в камеру сгорания и его неполному сгоранию, что приведет к появлению черного дыма.
Неправильный момент впрыска топлива, преждевременный впрыск топлива в камеру сгорания увеличивают количество предварительно смешанного топлива, в то время как поздняя подача топлива в камеру сгорания приводит к выбросу большого количества топлива до сгорания, что может привести к выделению черного дыма.
Ненормальное давление впрыска повлияет на время впрыска. Более низкое давление впрыска приведет к более раннему началу впрыска, в то время как более высокое давление впрыска задержит время впрыска, что приведет к черному дыму.
Неисправность системы управления подачей топлива также может привести к нехватке мощности двигателя, повышенному расходу топлива и даже затрудненному запуску.
Проверьте систему управления подачей топлива, сначала считав код неисправности с помощью программного обеспечения управления системой, чтобы определить масштаб неисправности.
Проверьте, соответствует ли значение калибровки ECM номинальному значению, и выполните повторную калибровку, если есть разница.
Измерьте сигналы на каждой клемме ECM. Если сигнала нет или напряжение сигнала превышает предельное значение, можно определить, что модуль ECM поврежден.
Снимите привод, чтобы проверить его на наличие грязи и при необходимости очистить.
Проверьте сопротивление между штифтами привода. Если значение сопротивления не соответствует техническим характеристикам, можно определить, что привод неисправен [5].
2) Впрыскиваемое в цилиндр топливо должно быть тщательно распылено и смешано с воздухом внутри цилиндра.
Поврежденные топливные форсунки могут стать причиной плохого распыления топлива или даже его прямого попадания в цилиндр, что приведет к неполному сгоранию топлива и выбросам черного дыма.
Используйте Cense для диагностики температуры каждого цилиндра и замены топливной форсунки в цилиндре с ненормальной температурой.
Уплотнительное кольцо форсунки двигателя QSK60, медное уплотнение головки
Повреждение колодок и отложение углерода — распространенные явления.
2. Синий дым из выхлопной трубы
Синий дым, выделяемый из выхлопной трубы, является результатом сгорания моторного масла, попадающего в цилиндр, в результате чего образуется синий дым и выбрасывается наружу, что обычно называется «горением моторного масла».
Нормально, когда небольшое количество моторного масла участвует в сгорании. Двигатель QSK60 интегрирует систему управления маслом Centinel, которая позволяет небольшому количеству моторного масла участвовать в сгорании.
Если в сгорании участвует избыточное количество моторного масла, а из выхлопной трубы постоянно идет синий дым, это указывает на неисправность двигателя.
Устранение неисправностей двигателя QSK60, выбрасывающего синий дым, в основном начинается со следующих аспектов.
1. Проверьте уровень масла.
Если уровень масла в масляном поддоне слишком высок, масло будет разбрызгиваться на внутреннюю стенку цилиндра при быстром вращении коленчатого вала и попадать в камеру сгорания при возвратно-поступательном движении поршня, где будет участвовать в сгорании.
Просто высокий уровень масла может вызвать синий дым. Из-за участия моторного масла в сгорании выделяется большое количество тепла, что увеличивает мощность двигателя и не контролируется системой управления подачей топлива, что приводит к увеличению оборотов холостого хода двигателя.
Правильный уровень масла для двигателя QSK60 должен находиться между отметками «H» и «L» на щупе.
Остановите двигатель на 5-10 минут, чтобы масло в верхних частях двигателя полностью стечь обратно.
Проверьте указатель уровня масла. Если уровень масла выше "H", излишки масла следует слить.
В то же время следует проверить состояние масла в резервном масляном баке системы управления маслом Centinel.
Если уровень масла в двигателе высокий, а уровень масла в масляном баке низкий, это указывает на неисправность автоматической системы пополнения масла и ее необходимо отремонтировать.
2. Проверьте направляющую штангу клапана.
Неисправность сальника направляющей втулки клапана или чрезмерный зазор между направляющей втулкой клапана и штоком клапана могут привести к попаданию большого количества масла в камеру впускного коромысла и его участию в сгорании в цилиндре.
Откройте крышку камеры коромысла, проверьте сальник на верхнем конце направляющей клапана и зазор между направляющей и штоком клапана, замените изношенные или вышедшие из строя детали.
3. Проверьте корпус цилиндра и поршневые компоненты.
Центровка поршневых колец, обратная установка, износ, поломка, вытягивание цилиндра и чрезмерный зазор между поршнем и цилиндром могут стать причиной плохого уплотнения между поршневым кольцом и цилиндром, что приведет к всасыванию большого количества масла в цилиндр для участия в сгорании и выделению синего дыма, что сопровождается снижением мощности двигателя, высоким давлением отработавших газов в картере и значительным накоплением нагара или масла в топливной форсунке.
Проверьте давление воздуха в каждом цилиндре, проведите испытание давлением на каждом цилиндре и проверьте, достаточно ли времени удержания давления воздуха.
Если двигатель только что подвергся капитальному ремонту, существует большая вероятность неправильной установки или совмещения поршневых колец.
Каждый поршень двигателя QSK60 оснащен тремя поршневыми кольцами, а именно верхним кольцом, средним кольцом и масляным кольцом. Во время сборки их отверстия должны быть смещены под определенным углом, чтобы не находиться на одной прямой линии. Рекомендуется смещать их на 120 градусов.
Сменный поршень маркируется номером детали, который при установке должен быть обращен к верхней части поршня.
Проверьте наличие вертикальных царапин или полировки на внутренней стенке цилиндра, повернув поршневой диск в верхнюю мертвую точку.
Если имеются царапины или более 20% поверхности хода поршневого кольца отполировано, гильзу цилиндра необходимо заменить.
При поломке поршневого кольца или более серьезных повреждениях в масляном поддоне обычно видны металлические частицы.
4. Проверьте турбокомпрессор.
Повреждение турбокомпрессора также может стать причиной появления синего дыма из выхлопных газов двигателя.
Турбокомпрессор состоит из двух частей: компрессора и турбины. Выход из строя масляного уплотнения ротора компрессора может привести к попаданию масла во впускной канал и участию в сгорании.
Если турбина повреждена и протекает масло, моторное масло будет испаряться под воздействием высокотемпературных выхлопных газов, образуя синий дым, который выходит из выхлопной трубы. Если турбокомпрессор протекает масло, это можно обнаружить, разобрав впускную трубу.
3. Выхлопная система испускает белый дым
Основной причиной выделения белого дыма из выхлопных газов дизельного двигателя является наличие в топливной системе влаги, которая нагревается и превращается в белый водяной пар, который выбрасывается с выхлопными газами, или некоторое количество несгоревшего топлива, которое превращается в серо-белый дым (масляные пары), выбрасывается с выхлопными газами.
1. В топливной системе присутствует влага.
Существуют две ситуации, когда в топливной системе присутствует влага:
① Избыточное содержание воды в топливе;
② Охлаждающая жидкость поступает в камеру сгорания.
Если в топливной системе есть влага, ладонь около выхлопной трубы будет заметно влажной [7].
1) Если качество топлива плохое, а содержание воды слишком высокое, вода при высокой температуре в цилиндре превращается в пар и выбрасывается в виде белого дыма с выхлопными газами.
Снимите маслоотделитель и проверьте, нет ли большого количества влаги, что указывает на плохое качество дизельного топлива.
Сначала слейте воду из масляного контура, затем слейте воду из топливного бака и топливного фильтра через сливной клапан.
2) Трещины или песчаные раковины в головке блока цилиндров или корпусе цилиндра, поврежденные прокладки цилиндров или ослабленные болты головки блока цилиндров могут привести к просачиванию охлаждающей жидкости в камеру сгорания, где она превращается в белый водяной пар и выбрасывается.
Проверьте, не снизился ли уровень охлаждающей жидкости значительно. При запуске двигателя откройте крышку бака для воды и посмотрите, пузырится ли поверхность воды.
Проверьте, значительно ли повысился уровень масла и нет ли в сливной напорной трубе сапуна картера молочно-белой жидкости.
Если наблюдаются вышеуказанные явления, это указывает на утечку охлаждающей жидкости в камеру сгорания.
Сначала проверьте, достаточно ли затянуты все болты головки блока цилиндров.
Если болт головки блока цилиндров оказался ослабленным, следует использовать специальный измеритель или штангенциркуль для измерения свободной длины болта. Если результат измерения превышает указанную максимально допустимую свободную длину, болт следует отбраковать.
Правильный метод затяжки болтов головки блока цилиндров двигателя QSK60 — затянуть болты с моментом 300 Н·м (221 фунт-сила-фут), а затем повернуть их по часовой стрелке на 90 градусов.
Если болты головки блока цилиндров не ослаблены или неисправность не устранена после затяжки, необходимо подать давление внутрь водяного бака, чтобы дополнительно определить место утечки. Давление водяного бака двигателя QSK60 не должно превышать 140 кПа (20 фунтов на кв. дюйм).
Слейте моторное масло и снимите масляный поддон, чтобы проверить наличие утечки воды.
После определения места утечки откройте соответствующую головку блока цилиндров, проверьте головку блока цилиндров, прокладку головки блока цилиндров, корпус цилиндра и т. д. на наличие повреждений и замените все поврежденные детали.
2. Плохое сгорание топлива
1) Температура окружающей среды или температура двигателя слишком низкая, из-за чего часть топлива не сгорает и превращается в масляные пары, которые выбрасываются через выхлопную трубу.
Двигатель QSK60 оснащен устройством предварительного подогрева. Сначала проверьте, работает ли устройство предварительного подогрева правильно.
Если устройство предварительного подогрева работает нормально и белый дым постепенно исчезает с повышением температуры двигателя, то это нормальное явление и не требует дальнейшего исключения.
2) Если устройство предварительного подогрева работает исправно, а симптом белого дыма сохраняется при повышении температуры двигателя, необходимо проверить правильность времени впрыска топлива.
Поздний впрыск топлива приводит к плохому смешиванию масла и газа, что приводит к образованию большого количества водяного пара и дыма при сгорании.
3) Если по мере повышения температуры двигателя белый дым постепенно переходит в черный, необходимо проверить топливные форсунки каждого цилиндра.
Если топливная форсунка плохо распыляет или даже капает масло, это приведет к неправильному соотношению топливовоздушной смеси, что приведет к неполному сгоранию топлива и легкому образованию водяного пара и дыма.
Если ни один из вышеперечисленных методов не устранил неисправность, то ее причиной, вероятно, является недостаточное давление сжатия в цилиндре.
Проверьте давление в каждом цилиндре и отремонтируйте цилиндры со значительными перепадами давления.
Износ цилиндра, деформация или поломка компонентов поршневых колец или плохое уплотнение клапана могут привести к недостаточному давлению в цилиндре.
Конкретные методы проверки топливных форсунок и давления в цилиндрах можно найти в предыдущем разделе, посвященном неисправностям, связанным с черным дымом выхлопных газов.
4. Заключение
Ненормальный выхлоп является комплексным отражением внутренних неисправностей двигателя, и определение того, находится ли двигатель в хорошем рабочем состоянии по состоянию выхлопа, является одним из важных средств устранения неисправностей двигателя.
Своевременное устранение неисправности выхлопной системы двигателя позволит обеспечить идеальную работу двигателя, продлить срок его службы и избежать ненужных экономических потерь.
