O motor Cummins QSK60 é um motor diesel de alta potência com um motor de 16 cilindros em forma de V, um deslocamento de 60L e uma potência nominal de 1985kW. É usado principalmente nas indústrias de mineração, energia e transporte e é um modelo carro-chefe produzido pela Cummins.
A cor da fumaça do escapamento de um motor a diesel é uma condição importante e muito intuitiva para determinar se o motor está em boas condições de operação.
Quando o motor atinge a temperatura normal, o gás de escape emitido geralmente é fumaça incolor.
Durante a operação em alta velocidade e alta carga, a cor da fumaça do escapamento pode ficar levemente cinza.
Se for emitida fumaça preta, azul ou branca, isso indica que o motor tem uma falha anormal no escapamento.
1, O escapamento emite fumaça preta
A emissão de fumaça preta pelo escapamento é um fenômeno no qual pequenas partículas geradas pela combustão incompleta do diesel são descarregadas com os gases de escape.
Ao descobrir emissões anormais de escapamento do motor QSK60, os seguintes aspectos devem ser levados em consideração na inspeção.
1. Verifique a qualidade do combustível diesel
A má qualidade do diesel ou a marca incorreta são os primeiros motivos a serem considerados ao julgar falhas anormais no escapamento do motor.
Devido ao uso do sistema de injeção de combustível PT no motor QSK60, a abertura do injetor é pequena e a precisão é alta, o que exige requisitos rigorosos de qualidade e grau do diesel.
Considerando o fornecimento muito estável de diesel dentro das empresas de mineração, todos os equipamentos são reabastecidos com diesel em pontos de reabastecimento fixos ou caminhões de reabastecimento dedicados. Se o escapamento do motor estiver anormal devido a problemas de qualidade do diesel, vários dispositivos apresentarão falhas semelhantes simultaneamente.
2. Verifique o elemento do filtro de ar
Bloqueio ou sujeira no filtro de ar pode causar sucção ruim do motor. Se o escapamento estiver normal durante a operação em marcha lenta e não houver outros fenômenos anormais, e o escapamento estiver anormal apenas durante a operação de alta carga, a primeira consideração geralmente é se há um problema com o filtro de ar.
Remova o filtro de ar para verificar se há sujeira e bloqueios e substitua-o ou limpe-o conforme apropriado.
O QSK60 é equipado com um filtro de ar primário e um filtro de ar de segurança. Se a sujeira não for grave, ele pode ser limpo com ar comprimido e substituído por um novo elemento filtrante, se necessário. Ao mesmo tempo, o copo coletor de pó deve ser limpo.
3. Verifique o encanamento de admissão
Vazamento de ar no tubo de admissão pode causar entrada insuficiente de ar no motor e também levar a falha anormal do escapamento.
O motor QSK60 adota um sistema de turbocompressão bipolar e admissão de intercooler secundário, com 8 turbocompressores e 6 intercoolers instalados. O layout do pipeline de admissão é complexo e há muitas conexões.
Verifique se a luva de borracha na conexão da tubulação apresenta envelhecimento, rachaduras ou outros danos, verifique se a braçadeira da luva de borracha está solta, verifique se o sensor ou o plugue no tubo transversal do intercooler está solto, verifique se a carcaça do intercooler está rachada, se os parafusos de instalação estão soltos, se a junta de vedação está danificada e se há objetos estranhos bloqueando ou danificando o interior.
Se houver um vazamento no tubo de admissão, o motor normalmente produzirá um som agudo de assobio quando estiver funcionando sob carga.
4. Verifique o sistema de turbocompressão
O mau funcionamento do turbocompressor pode levar à admissão insuficiente de ar, resultando na emissão de fumaça preta pelo motor.
Instale 4 turbocompressores de baixa pressão e 4 turbocompressores de alta pressão no motor QSK60. Verifique se há carcaças de turbocompressor rachadas e impulsores danificados, e substitua ou repare turbocompressores danificados.
Verifique se há algum vazamento no coletor de escape. Vazamento no coletor de escape pode causar turbo drive ruim.
O fenômeno de quebra de parafusos no coletor de escape do motor QSK60 é bastante frequente. É necessário inspecionar cuidadosamente e substituir os parafusos quebrados do coletor de escape e as juntas de aço de vedação em tempo hábil durante o trabalho de manutenção.
5. Verifique o mecanismo da válvula
Verifique a mola da válvula e a vedação da válvula. Danos à mola da válvula e deformação ou desgaste da vedação da válvula farão com que a vedação da válvula fique frouxa, levando a uma diminuição na pressão do cilindro.
Verifique a folga das válvulas, que afeta diretamente o sincronismo das válvulas e pode causar volumes anormais de admissão e escape na câmara de combustão, levando a um desequilíbrio na proporção da mistura ar-combustível e resultando em emissões de fumaça preta.
É necessário um medidor de vela especializado para verificar a folga da válvula.
A folga máxima da válvula de escape do motor QSK60 é de 0.81 mm, e a folga máxima da válvula de admissão é de 0,36 mm [4].
A folga das válvulas deve ser verificada regularmente, e o intervalo de inspeção recomendado para motores QSK60 é de 10.000 horas.
A folga incorreta das válvulas também pode ser acompanhada de baixa potência, dificuldade de partida e até mesmo fortes sons de impacto de metal no conjunto de válvulas.
6. Verifique a pressão de compressão do cilindro
Quando o revestimento do cilindro e os componentes do pistão estão muito desgastados, a vedação do cilindro pode não ficar bem apertada, o que leva à diminuição da pressão de compressão do cilindro e até mesmo à entrada de óleo na câmara de combustão, resultando em combustão incompleta do combustível e emissões de fumaça preta.
Essa falha geralmente é acompanhada por queima de óleo do motor, fumaça azul, aumento da pressão de resíduos no cárter, diminuição de potência e até desligamento automático.
Ferramentas especiais de detecção de pressão de cilindro podem ser usadas para medir a pressão de compressão do cilindro, detecção de cilindro único, cilindro por cilindro.
Injete ar comprimido no cilindro através da válvula de ar instalada no furo do injetor, observe a velocidade de alívio de pressão e compare-a com o valor padrão para determinar se a pressão está muito baixa.
Se o tempo de alívio de pressão de um cilindro for significativamente menor que o valor padrão de outros cilindros, pode-se concluir que o revestimento do cilindro ou os componentes do pistão desse cilindro estão severamente desgastados.
Além disso, o fechamento frouxo da válvula e a junta do cilindro danificada também podem levar à diminuição da pressão de compressão do cilindro e à emissão de fumaça preta.
7. Verifique o sistema de combustível
O sistema de combustível do motor QSK60 é controlado pelo sistema eletrônico Quantum baseado em HPI (injeção de alta pressão).
O sistema recebe sinais de vários sensores, analisa e processa-os através do ECM (Módulo de Controle Eletrônico) e envia comandos de controle aos atuadores, obtendo assim controle preciso sobre a injeção, tempo, quantidade de combustível e pressão do combustível do motor.
1) Um sistema de controle de combustível anormal pode levar ao fornecimento excessivo de combustível, tempo de injeção de combustível anormal ou pressão de injeção no motor.
A injeção excessiva de combustível pode fazer com que muito diesel entre na câmara de combustão e não queime completamente, resultando em fumaça preta.
O tempo anormal de injeção de combustível e a injeção prematura de combustível na câmara de combustão aumentam a quantidade de combustível pré-misturado, enquanto a injeção tardia de combustível na câmara de combustão faz com que uma grande quantidade de combustível seja descarregada antes da combustão, o que pode levar à emissão de fumaça preta.
Pressão de injeção anormal afetará o tempo de injeção. Uma pressão de injeção mais baixa fará com que a injeção comece mais cedo, enquanto uma pressão de injeção mais alta atrasará o tempo de injeção, resultando em fumaça preta.
Um sistema de controle de combustível anormal também pode causar falta de potência do motor, aumento do consumo de combustível e até mesmo dificuldade na partida.
Verifique o sistema de controle de combustível lendo primeiro o código de falha por meio do software de controle do sistema para determinar o escopo da falha.
Verifique se o valor de calibração do ECM é consistente com o valor nominal e recalibre se houver diferença.
Meça os sinais em cada terminal do ECM. Se não houver sinal ou a tensão do sinal exceder o valor limite, pode ser determinado que o módulo ECM está danificado.
Remova o atuador para verificar se há sujeira e limpe se necessário.
Verifique a resistência entre os pinos do atuador. Se o valor da resistência não atender às especificações técnicas, pode-se determinar que o atuador apresenta uma falha [5].
2) O combustível injetado no cilindro deve ser completamente atomizado e misturado ao ar dentro do cilindro.
Injetores de combustível danificados podem causar má atomização do combustível ou até mesmo gotejamento direto no cilindro, resultando em combustão incompleta do combustível e emissões de fumaça preta.
Use o Cense para diagnosticar a temperatura de cada cilindro e substituir o injetor de combustível no cilindro com temperatura anormal.
Anel "O" do injetor do motor QSK60, vedação do cabeçote em cobre
Danos nas pastilhas e deposição de carbono são fenômenos comuns.
2, Fumaça azul emitida pelo escapamento
A fumaça azul emitida pelo escapamento se refere à combustão do óleo do motor que entra no cilindro, gerando fumaça azul e sendo descarregado, comumente conhecido como "queima de óleo do motor".
É normal que uma pequena quantidade de óleo do motor participe da combustão. O motor QSK60 integra o sistema de gerenciamento de óleo Centinel, que permite que uma pequena quantidade de óleo do motor participe da combustão.
Se houver excesso de óleo do motor na combustão e o escapamento emitir fumaça azul continuamente, isso indica que há um mau funcionamento no motor.
A solução de problemas do motor QSK60 que emite fumaça azul começa principalmente pelos seguintes aspectos.
1. Verifique o nível do óleo
Quando o nível de óleo no cárter estiver muito alto, o óleo respingará na parede interna do cilindro com o virabrequim de alta velocidade e entrará na câmara de combustão com o pistão alternativo para participar da combustão.
Simplesmente ter um nível alto de óleo pode causar fumaça azul. Devido ao envolvimento do óleo do motor na combustão, uma grande quantidade de calor é gerada, o que aumenta a potência do motor e não é controlado pelo sistema de controle de combustível, resultando em um aumento na velocidade de marcha lenta do motor.
O nível correto de óleo para o motor QSK60 deve estar entre a marca "H" e a marca "L" na vareta.
Pare o motor por 5-10 minutos para permitir que o óleo nas partes superiores do motor retorne completamente.
Verifique o medidor de nível de óleo. Se o nível de óleo estiver acima de "H", o excesso de óleo deve ser drenado.
Ao mesmo tempo, a condição do óleo no tanque de reserva de óleo do sistema de gerenciamento de óleo Centinel deve ser verificada.
Se o nível de óleo no motor estiver alto e o nível de óleo no tanque de reposição de óleo estiver baixo, isso indica que há um problema com o sistema automático de reposição de óleo e ele deve ser reparado.
2. Verifique a haste guia da válvula
Falha na vedação de óleo da guia da válvula ou folga excessiva entre a guia da válvula e a haste da válvula pode fazer com que uma grande quantidade de óleo seja sugada para dentro da câmara do balancim de admissão e participe da combustão no cilindro.
Abra a tampa da câmara do balancim, verifique o retentor de óleo na extremidade superior da guia da válvula e a folga entre a guia e a haste da válvula e substitua as peças desgastadas ou com defeito.
3. Verifique os componentes do cilindro e do pistão
Alinhamento do anel do pistão, instalação reversa, desgaste, quebra, puxão do cilindro e folga excessiva entre o pistão e o cilindro podem causar má vedação entre o anel do pistão e o cilindro, resultando em uma grande quantidade de óleo sendo sugada para dentro do cilindro para participar da combustão e emitir fumaça azul, acompanhada por uma diminuição na potência do motor, alta pressão de resíduos no cárter e sério acúmulo de carbono ou óleo no injetor de combustível.
Verifique a pressão de ar de cada cilindro, realize um teste de pressão em cada cilindro e verifique se o tempo de retenção da pressão de ar é suficiente.
Se o motor tiver passado por grandes reparos, há uma maior possibilidade de os anéis do pistão estarem alinhados ou instalados incorretamente.
Cada pistão do motor QSK60 é equipado com três anéis de pistão, a saber, o anel superior, o anel do meio e o anel de óleo. Durante a montagem, suas aberturas devem ser escalonadas em um determinado ângulo para evitar estar na mesma linha reta. É recomendado escaloná-los em 120 graus.
A substituição do pistão é marcada com o número da peça, que deve ficar voltado para a parte superior do pistão durante a instalação.
Verifique se há arranhões verticais ou polimento na parede interna do cilindro girando o disco do pistão até o ponto morto superior.
Se houver arranhões ou mais de 20% da área do curso do anel do pistão estiver polida, o cilindro deverá ser substituído.
Se houver uma fratura no anel do pistão ou danos mais sérios, geralmente são visíveis resíduos de metal no cárter de óleo.
4. Verifique o turbocompressor
Danos ao turbocompressor também podem causar fumaça azul no escapamento do motor.
Um turbocompressor consiste em duas partes: um compressor e uma turbina. A falha do retentor de óleo do rotor do compressor pode fazer com que o óleo entre no duto de admissão e participe da combustão.
Se a turbina estiver danificada e vazar óleo, o óleo do motor será vaporizado pelo gás de escape de alta temperatura, gerando fumaça azul que é descarregada do tubo de escape. Se o turbocompressor vazar óleo, isso pode ser descoberto desmontando o tubo de admissão.
3, O escapamento emite fumaça branca
A razão básica para a emissão de fumaça branca do escapamento do motor a diesel é que há umidade no sistema de combustível que é aquecida e transformada em vapor de água branco, que é descarregado com os gases de escapamento, ou algum combustível não queimado que se transforma em fumaça branca acinzentada (vapor de óleo) é descarregado com os gases de escapamento.
1. Há umidade no sistema de combustível
Existem duas situações em que há umidade no sistema de combustível:
① Teor excessivo de água no combustível;
② O líquido de arrefecimento entra na câmara de combustão.
Quando há umidade no sistema de combustível, a palma da mão perto do tubo de escape ficará visivelmente úmida [7].
1) Quando a qualidade do combustível é ruim e o teor de água é muito alto, a água é vaporizada em vapor em alta temperatura no cilindro e emitida como fumaça branca com os gases de escape.
Remova o separador de óleo e água e verifique se há grande quantidade de umidade, o que indica má qualidade do diesel.
Primeiro, drene a água do circuito de óleo e, em seguida, drene a água do tanque de combustível e do filtro de combustível através da válvula de drenagem.
2) Rachaduras ou furos de areia no cabeçote ou no cilindro, juntas do cilindro danificadas ou parafusos do cabeçote soltos podem fazer com que o líquido de arrefecimento vaze para a câmara de combustão, transformando-se em vapor de água branco e sendo descarregado.
Verifique se o nível do líquido de arrefecimento diminuiu significativamente. Ao dar partida no motor, abra a tampa do tanque de água e observe se a superfície da água está borbulhando.
Verifique se o nível do óleo aumentou significativamente e se há algum líquido branco leitoso no tubo de pressão de resíduos do respiro do cárter.
Se os fenômenos acima ocorrerem, isso indica que o líquido de arrefecimento vazou para a câmara de combustão.
Primeiro, verifique se o aperto de cada parafuso do cabeçote está suficiente.
Se o parafuso do cabeçote do cilindro estiver solto, um medidor ou paquímetro especial deve ser usado para medir o comprimento livre do parafuso. Se o resultado da medição exceder o comprimento livre máximo permitido especificado, ele deve ser descartado.
O método correto de aperto dos parafusos do cabeçote do motor QSK60 é apertar os parafusos a 300 N · M (221 ft lb) e depois girá-los no sentido horário em 90 graus.
Se os parafusos do cabeçote do cilindro não estiverem soltos ou a falha não for resolvida após o aperto, é necessário aplicar pressão no interior do tanque de água para determinar melhor a localização do vazamento. A pressão do tanque de água do motor QSK60 não deve exceder 140kPa (20PSI).
Drene o óleo do motor e remova o cárter de óleo para observar o vazamento de água.
Após identificar a área com vazamento, abra o cabeçote correspondente, verifique se há danos no cabeçote, na junta do cabeçote, no cilindro, etc., e substitua quaisquer peças danificadas.
2. Má combustão de combustível
1) A temperatura ambiente ou a temperatura do motor está muito baixa, fazendo com que parte do combustível não queime e se transforme em vapor de óleo, que é descarregado pelo tubo de escape.
O motor QSK60 é equipado com um dispositivo de pré-aquecimento. Primeiro, verifique se o dispositivo de pré-aquecimento está funcionando corretamente.
Se o dispositivo de pré-aquecimento funcionar normalmente e a fumaça branca desaparecer gradualmente com o aumento da temperatura do motor, é um fenômeno normal e não precisa ser descartado.
2) Se o dispositivo de pré-aquecimento estiver funcionando corretamente e o sintoma de fumaça branca persistir à medida que a temperatura do motor aumenta, é necessário verificar se o tempo de injeção de combustível está correto.
A injeção tardia de combustível resulta em má mistura de óleo e gás, levando à formação de uma grande quantidade de vapor de água e fumaça durante a combustão.
3) Se a fumaça branca gradualmente se transformar em fumaça preta à medida que a temperatura do motor aumenta, é necessário verificar os injetores de combustível de cada cilindro.
Se o injetor de combustível tiver atomização ruim ou até mesmo pingar óleo, isso resultará em uma proporção incorreta da mistura de combustível e ar, levando à combustão incompleta do combustível e fácil formação de vapor de água e fumaça.
Se nenhum dos métodos acima eliminar a falha, ela deve ser causada por pressão de compressão insuficiente do cilindro.
Verifique a pressão de cada cilindro e repare os cilindros com diferenças significativas de pressão.
Desgaste do cilindro, deformação ou quebra dos componentes do anel do pistão ou má vedação da válvula podem levar à pressão insuficiente do cilindro.
Os métodos de inspeção específicos para injetores de combustível e pressão do cilindro podem consultar a seção anterior sobre falhas de fumaça preta no escapamento.
4, Conclusão
O escapamento anormal é um reflexo abrangente de falhas internas do motor, e determinar se o motor está em boas condições de funcionamento por meio das condições de escapamento é um dos meios importantes para eliminar falhas do motor.
Se a falha no escapamento do motor puder ser tratada em tempo hábil, isso pode garantir a operação ideal do motor, estender sua vida útil e evitar perdas econômicas desnecessárias.
