कमिंस K38 इंजन में पिस्टन बर्नआउट के मुख्य कारण

कमिंस K38 इंजन में पिस्टन बर्नआउट के मुख्य कारण

डीजल इंजन के उपयोग में पिस्टन का क्षरण एक आम घटना है, जिसमें अधिकांश क्षरण पिस्टन के शीर्ष, पहले और दूसरे पिस्टन रिंग खांचे और पिस्टन सिर की परिधि पर होता है। आम तौर पर, मुख्य रूप पिस्टन की ऊपरी सतह पर पिघले हुए छेद, छिद्र और सिर की परिधि पर कीवे के आकार के पायदान और छत्ते की आंख होते हैं। मुख्य दोष घटना इंजन के नीचे निकास गैस की वृद्धि है, और यहां तक ​​कि श्वास छिद्र से तेल का बाहर निकलना भी है।

पिस्टन के जलने से डीजल इंजन का असामान्य संचालन होगा, जिससे प्रत्यक्ष रूप से सिलेंडर के दबाव और शक्ति में कमी आएगी, तथा अप्रत्यक्ष रूप से सिलेंडर खिंचेगा, ब्रेक अटकेगा, तथा टर्बोचार्जर और सिलेंडर हेड जैसे घटकों को नुकसान पहुंचेगा।

नीचे, कमिंस K38 इंजन में पिस्टन क्षरण की मरम्मत के अनुभव और प्रासंगिक तकनीकी जानकारी के आधार पर, लेखक कमिंस K38 इंजन में पिस्टन क्षरण के कारणों का विश्लेषण करता है।

पिस्टन क्षरण को चित्र 1 में दर्शाया गया है।

अत्यधिक निकास बैक प्रेशर

निकास बैक प्रेशर से तात्पर्य इंजन के निकास के प्रतिरोध दबाव से है।

K38 इंजन का निकास दबाव 0.09kPa से कम है। यदि मफलर अवरुद्ध है या निकास पाइप अनुचित तरीके से संशोधित है, तो यह निकास प्रतिरोध को बढ़ाएगा, जिससे अत्यधिक निकास बैकप्रेशर होगा।

इंजन के उच्च निकास बैक प्रेशर के कारण, सिलेंडर में मिश्रण के दहन से उत्पन्न निकास गैस को डिस्चार्ज करना मुश्किल होता है, और निकास गैस केवल वापस प्रवाहित हो सकती है। सिलेंडर में अपेक्षाकृत गर्मी जमा होती है, जिसके परिणामस्वरूप सिलेंडर का तापमान अधिक होता है और अंततः पिस्टन बर्नआउट होता है।

खराब गुणवत्ता वाला पिस्टन

पिस्टन उच्च तापमान, उच्च दबाव, उच्च गति और खराब स्नेहन की कठोर परिस्थितियों में सीधी रेखा में आगे-पीछे चलता है, सीधे उच्च तापमान वाली गैस के संपर्क में आता है। तात्कालिक तापमान 2500 डिग्री से अधिक तक पहुंच सकता है, जो गंभीर रूप से गर्म होता है और खराब गर्मी अपव्यय की स्थिति होती है। इसलिए, ऑपरेशन के दौरान पिस्टन का तापमान बहुत अधिक होता है, शीर्ष 600-700 डिग्री तक पहुंच जाता है, और तापमान वितरण बहुत असमान होता है;

पिस्टन का शीर्ष गैस के दबाव की एक बड़ी मात्रा को सहन करता है, विशेष रूप से पावर स्ट्रोक के दौरान अधिकतम दबाव, जो डीजल इंजन में 6-9 एमपीए तक पहुंच सकता है। इससे पिस्टन को प्रभाव का अनुभव होता है और पार्श्व दबाव का प्रभाव सहन करना पड़ता है;

पिस्टन सिलेंडर में उच्च गति (8-12मी/सेकेंड) से आगे-पीछे चलता है, और गति लगातार बदलती रहती है, जिससे एक बड़ा जड़त्वीय बल उत्पन्न होता है, जो पिस्टन पर एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त भार डालता है।

ऐसी कठोर परिस्थितियों में काम करने से पिस्टन विकृत हो जाएंगे और घिसने लगेंगे, साथ ही अतिरिक्त भार और तापीय तनाव भी उत्पन्न होगा।

यदि पिस्टन की गुणवत्ता मानक के अनुरूप नहीं है और कास्टिंग के दौरान छिद्र, ढीलापन, माइक्रोक्रैक और स्लैग समावेशन जैसे दोष हैं, तो ये छिद्र, ढीलापन और माइक्रोक्रैक उच्च तापमान और दबाव के तहत थकान क्षति का कारण बनेंगे; पिस्टन में स्लैग समावेशन पहले पिघलता है, जिससे पिस्टन पिघल जाता है और पिस्टन क्षरण विफलता होती है।

जलता हुआ काला धुआँ और पिस्टन पर कार्बन का अत्यधिक जमाव

कार्बन जमा की उत्पत्ति काफी जटिल है और इंजन की संरचना, प्रयुक्त ईंधन और चिकनाई तेल के प्रकार, साथ ही इंजन की कार्य स्थितियों और संचालन की स्थिति से निकटता से संबंधित है।

दहन कक्ष में ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त है, और दहन कक्ष में प्रवेश करने वाले ईंधन और चिकनाई तेल को पूरी तरह से जलाया नहीं जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप तेल का धुआं और टार कण बनते हैं। चिकनाई तेल के साथ मिश्रण करने के बाद, वे आगे तरल हाइड्रॉक्सी एसिड की तरह एक चिपचिपे जेल में ऑक्सीकरण करते हैं, जो आगे चलकर राल की तरह एक अर्ध तरल राल में ऑक्सीकरण करता है, जो भागों से मजबूती से चिपक जाता है। फिर, उच्च तापमान की निरंतर कार्रवाई के तहत, राल एक अधिक जटिल बहुलक में बहुलकीकृत होता है, जो एक कठोर सीमेंटेड कार्बन बनाता है, यानी कार्बन जमा होता है।

कार्बन जमा के घटकों में चिकनाई तेल, हाइड्रोक्सी एसिड, डामर, तेल कोक, कार्बन ब्लू, सल्फेट्स, सिलिकॉन यौगिक (सेवन में राख और रेत से), तथा धातु छीलन और उनके यौगिकों की सूक्ष्म मात्रा शामिल हैं।

इंजन का तापमान जितना अधिक होगा, कार्बन जमा उतना ही अधिक कठोर और सघन होगा, तथा धातु के साथ आसंजन उतना ही अधिक मजबूत होगा।

पिस्टन रिंग के खांचे में कार्बन जमा होने से पिस्टन रिंग अपनी लोच खो सकती है और अटक सकती है, जिसके परिणामस्वरूप पिस्टन रिंग के सीलिंग प्रदर्शन में कमी आती है और तेल जलने लगता है, जिससे कार्बन जमा होने की प्रक्रिया और भी तीव्र हो जाती है।

प्रवेश और निकास वाल्वों पर कार्बन जमा होने के कारण वाल्व कसकर बंद नहीं हो पाते हैं, तथा वाल्वों पर चिपकने वाले उच्च तापमान वाले कार्बन कण भी वाल्व और वाल्व सीट के क्षरण का कारण बन सकते हैं, जिससे वाल्व रिसाव बढ़ जाता है।

वाल्व लीकेज के कारण उच्च तापमान वाली गैस वाल्व और वाल्व सीट को धो देती है, जिससे वाल्व और वाल्व सीट जल जाती है और लीक हो जाती है, जिससे अंततः सिलेंडर के दबाव में कमी आती है। दहन के धुएं की बड़ी मात्रा पिस्टन में कार्बन जमा होने को बढ़ावा देती है।

पिस्टन पर कार्बन जमा होने से उसका ऊष्मा अपव्यय प्रभाव कमज़ोर हो जाता है और तापमान बढ़ जाता है। जब तापमान पिस्टन की ऊष्मीय सहनशीलता सीमा से अधिक हो जाता है, तो यह पिस्टन क्षरण का कारण बनता है।

पिस्टन पर कार्बन जमाव चित्र 2 में दिखाया गया है

इंजन दहन में बड़ी मात्रा में काले धुएं और गंभीर कार्बन संचय के मुख्य कारण हैं:

यदि सेवन और निकास वाल्व कसकर बंद नहीं हैं, तो यह उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले दहनशील मिश्रण को वाल्व और वाल्व सीट की कार्यशील सतह को नष्ट कर देगा, जिससे दोनों कार्यशील सतहों पर गड्ढे, कार्बन संचय और क्षरण हो सकता है। गड्ढे, कार्बन संचय और क्षरण सेवन और निकास वाल्व के ढीले बंद होने को तेज कर देंगे, जिससे एक दुष्चक्र बन जाएगा।

वाल्व का ढीला बंद होना, सिलेंडर में दबाव में कमी, खराब दहन, सिलेंडर में अत्यधिक कार्बन निर्माण, जिसके परिणामस्वरूप इंजन की शक्ति और अर्थव्यवस्था में कमी आती है।

पंप नोजल बेमेल, अत्यधिक ईंधन इंजेक्शन

K38 इंजन पर दो मॉडल हैं, CPL844 और CPL1628। दो नियंत्रण संख्याओं, CPL1628 और CPL844 के ईंधन पंप और इंजेक्टर में अंतर हैं। उनमें से, BA94 ईंधन पंप और 3077760 इंजेक्टर का उपयोग CPL1628 से मेल खाने के लिए किया जाता है, जबकि B844 ईंधन पंप और 3058802 या 3076132 इंजेक्टर का उपयोग CPL844 से मेल खाने के लिए किया जाता है।

B844 पंप की तुलना में, BA94 पंप की ईंधन खपत अधिक है, और 3058802 या 3076132 इंजेक्टर की ईंधन खपत 3077760 इंजेक्टर की तुलना में अधिक है।

सख्त उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, कमिंस इंजनों ने एक नए प्रकार की हाइड्रोलिक चालित परिवर्तनीय ईंधन इंजेक्शन समय नियंत्रण प्रणाली विकसित की है, जिसे एसटीसी (स्टेप टाइमिंग कंट्रोल) कहा जाता है।

एसटीसी प्रणाली इंजन ईंधन इंजेक्शन टाइमिंग को दो भागों में विभाजित करती है: यांत्रिक टाइमिंग (टाइमिंग गियर और कैमशाफ्ट द्वारा नियंत्रित), जिसे "सामान्य टाइमिंग मोड" के रूप में भी जाना जाता है, और यांत्रिक हाइड्रोलिक टाइमिंग (इंजन ईंधन दबाव द्वारा नियंत्रित, जिसे "ईंधन इंजेक्शन अग्रिम टाइमिंग मोड" के रूप में भी जाना जाता है)।

स्टार्ट-अप और हल्के लोड की स्थिति में, संपीड़न चक्र में पहले ईंधन को इंजेक्ट करने के लिए "ईंधन इंजेक्शन अग्रिम समय विधि" को अपनाया जाता है;

मध्यम और भारी भार की स्थितियों में, "सामान्य समय मोड" को अपनाया जाता है, और ईंधन को संपीड़न चक्र में बाद में इंजेक्ट किया जाता है।

एसटीसी वाल्व एक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व के रूप में कार्य करता है, जिसमें ईंधन का दबाव पायलट तेल के दबाव के बराबर होता है। एसटीसी वाल्व का खुलने का दबाव 27 Psi है, और बंद होने का दबाव 65 Psi है।

यदि एसटीसी वाल्व ठीक से काम नहीं कर रहा है, तो इंजन इंजेक्शन समय बदल जाएगा, ईंधन दहन अच्छा नहीं होगा, दहन के बाद की अवधि बढ़ जाएगी, सिलेंडर में बड़ी मात्रा में कार्बन जमा उत्पन्न होगा, पिस्टन गर्मी अपव्यय खराब होगा, और दीर्घकालिक संचालन से अंतिम पिस्टन क्षरण, सिलेंडर हेड विस्फोट और अन्य दोष हो जाएंगे।

खराब शीतलन के कारण उच्च तापमान होता है

इंजन का सामान्य ऑपरेटिंग तापमान 82 ~ 93 डिग्री के बीच होता है। यदि इसमें अपर्याप्त शीतलक या अन्य तेल मिलाया जाता है, रेडिएटर अवरुद्ध है, या पंखा ठीक से काम नहीं कर रहा है, तो इससे इंजन सिलेंडर का तापमान बहुत अधिक हो जाएगा।

इसके अलावा, इंजन पिस्टन और सिलेंडर लाइनर मुख्य रूप से तेल शीतलन नोजल द्वारा छिड़के गए तेल द्वारा दूर ले जाए जाते हैं।

यदि कूलिंग नोजल नोजल में विकृति, रेत के छेद, गलत इंजेक्शन स्थिति या कम तेल का दबाव है, तो यह इंजेक्ट किए गए तेल की मात्रा में कमी का कारण होगा, जो सीधे पिस्टन और सिलेंडर लाइनर के उच्च तापमान की ओर ले जाएगा।