Automatický výfukový ventil

Špatné spalování způsobuje nejen zvýšení teploty výfukových plynů, ale také tvorbu uhlíku ve spalovací komoře. Zvýšení teploty výfukových plynů zhoršuje pracovní prostředí výfukového ventilu a další podmínky složení mohou dále zhoršit hoření ventilu. Část karbonu ve spalovací komoře bude vypuštěna spolu s výfukovými plyny, ale může se zaseknout na těsnicí ploše výfukového ventilu a sedla ventilu, podobně jako výše uvedené částice. Zejména pokud není dobře řízena teplota ohřevu těžkého oleje, jeho vysoká viskozita znesnadňuje rozprašování paliva vstřikovaného do válce. Zpětné řazení spalování způsobené opotřebením plunžru vysokotlakého olejového čerpadla může mít za následek špatné spalování, což vede ke znečištění výfukového ventilu a těsnicích ploch ventilového sedla uhlíkovými usazeninami. Nečistoty v palivu se navíc mohou usazovat na kotouči výfukového ventilu a těsnícím kuželu sedla ventilu a vytvářet vrstvu skla smíchanou s uhlíkovými částicemi, která se stává stále tvrdší a křehčí. Tato směs může obsahovat síran sodný, síran vápenatý, oxid železa a další látky. Když se tloušťka této sklovité vrstvy příliš zvětší, mohou se při zavření plynového ventilu vlivem nárazové síly vytvořit trhliny. Po opakovaných nárazech mohou tyto praskliny vést k exfoliaci, vytvoření vysokoteplotního kanálu paprsku plynu a spálení plynového ventilu.

Když se olej vstupující do spalovací komory smísí s nespalitelnými částicemi nečistot, mohou tyto částice opustit válec spolu s výfukovými plyny. Během výfukového procesu existuje možnost, že se při zavření ventilu přilepí na těsnicí plochu výfukového ventilu a sedla ventilu. V důsledku toho se výfukový ventil nemůže zcela uzavřít. Průměr zachycených částicových nečistot může odpovídat otvoru ventilu. Přestože částice nečistot, které se mohou dostat do spalovací komory přes trysku vstřikovacího ventilu paliva, jsou relativně malé, výbušné spalování může vytvořit velmi vysoký tlak ve spalovací komoře, což způsobí, že spalovací plyn o vysoké teplotě vyrazí ven malým otvorem ventilu. V této době může teplota unikajícího spalovacího plynu dosáhnout kolem 2000 stupňů, což je mnohem více než teplota výfukových plynů proudících přes těsnící plochu výfukového ventilu během výfukového zdvihu. Zatímco materiál těsnícího povrchu výfukového ventilu může odolat běžné erozi výfukových plynů, nemůže tolerovat erozi od takového vysokotlakého a vysokoteplotního spalovacího plynu, což vede k rychlému spálení výfukového ventilu. To platí zejména v případě, že je ventil ucpán extrémně tvrdými částicemi, jako je oxid hlinitý a oxid křemičitý smíchaný s těžkým olejem. Vzhledem k tomu, že těsnicí kužel běžného výfukového ventilu není při pracovních teplotách příliš tvrdý, náraz uzavřeného ventilu může zapustit tvrdé částice spalin do těsnicí plochy a vytvořit důlky. Jakmile tyto důlky proniknou těsnicí plochou, dojde k úniku vzduchu, což má za následek spálení ventilu.

V současnosti nekvalitní paliva běžně používaná na lodním trhu obsahují velké množství vanadu, sodíku a síry. Během spalování tvoří prvky jako síra, vanad a sodík oxidy síry, oxid vanadičný a oxid sodný (chemické složení těchto oxidů závisí na přebytku kyslíku a teplotě spalování). Tyto oxidy mohou reagovat mezi sebou a s vápníkem v mazacím oleji za vzniku solí s nízkou teplotou tání, jako je síran sodný, síran vápenatý a vanadičnan sodný. Tyto solné směsi mají obecně body tání kolem 535 stupňů a jsou vysoce korozivní. Když teplota součásti překročí 550 stupňů, sloučeniny vanadu a sodíku se mohou roztavit a přilnout k jejímu povrchu. Když výfukový ventil v důsledku různých faktorů pracuje při teplotách 550 stupňů nebo vyšších, mohou se tyto sloučeniny usazovat na talíři a sedle ventilu a také na přechodové ploše mezi dříkem ventilu a povrchem ventilu v kapalné formě. V tomto okamžiku může být zkorodována i velmi odolná tvrdá legovaná ocel. Výsledkem této koroze je tvorba důlků na těsnícím kuželu. Jakmile se tyto důlky spojí a proniknou těsnicí plochou, mohou způsobit únik vzduchu a spálit ventil. Kromě toho, jakmile se na těsnicím povrchu ventilu a sedla ventilu objeví důlky, mohou se usazovat korozivní roztoky, které urychlují tvorbu důlků. Protože k této korozi dochází při vysokých teplotách, nazývá se „vysokoteplotní koroze“, přičemž mezi prvky, které jsou za ni zodpovědné, je zvláště škodlivý vanad.

Čtyřtaktní vznětový motor, který používá těžký olej, je navržen s mechanismem, který umožňuje, aby se výfukový ventil automaticky otáčel o určitý úhel při každém otevření a zavření. Tato rotace pomáhá odstraňovat částice a uhlíkové usazeniny nalepené na těsnicím povrchu, což zabraňuje hromadění. Pokud dojde k poruše rotačního mechanismu a výfukový ventil se nemůže během provozu dále otáčet, nebo pokud rotace není v souladu s uzavíracím zdvihem, může výfukový ventil rychle shořet a výrazně zkrátit jeho životnost.

Celková kvalita ventilu může také ovlivnit jeho výkon a životnost.

Nesprávné broušení výfukového ventilu a sedla ventilu může způsobit únik vzduchu na jejich těsnicích plochách.