การวิเคราะห์เชิงลึกของการสะสมภายในและการเกิดโค้กในหัวฉีดดีเซลระบบคอมมอนเรล

การสะสมภายในและการเกิดโค้กเป็นหนึ่งในกลไกความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดและสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างในหัวฉีดดีเซลระบบคอมมอนเรลแรงดันสูงสมัยใหม่ การสะสมเหล่านี้ไม่ใช่แค่คราบสกปรกบนพื้นผิว แต่เป็นการสะสมของคาร์บอน เรซิน และสารอนินทรีย์ที่ซับซ้อน ซึ่งเกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อน การเกิดพอลิเมอร์จากการออกซิเดชัน การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และการปนเปื้อนจากเชื้อเพลิง โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่องเก็บน้ำมันของหัวฉีด รูหัวฉีด บริเวณที่นั่งเข็ม และทางเดินควบคุมภายใน ซึ่งแม้แต่ชั้นบางๆ ก็สามารถรบกวนประสิทธิภาพของระบบไฮดรอลิกและลักษณะการฉีดพ่นได้อย่างรุนแรง

กลไกการก่อตัวเริ่มต้นจากน้ำมันเชื้อเพลิงที่ตกค้างในหัวฉีดหลังจากการฉีด เมื่อหัวฉีดไม่ทำงาน ปลายหัวฉีดจะสัมผัสกับอุณหภูมิห้องเผาไหม้ซึ่งมักจะเกิน 400°C ภายใต้ความเค้นจากความร้อนนี้ ส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนหนักในดีเซลจะเกิดการสลายตัวด้วยความร้อนและดีไฮโดรจิเนชัน เปลี่ยนรูปเป็นพอลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุลสูงและในที่สุดก็กลายเป็นโค้กคาร์บอนแข็ง ดีเซลคุณภาพต่ำที่มีส่วนประกอบจุดเดือดสูง ความเสถียรต่ำ และไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวจะเร่งกระบวนการนี้ นอกจากนี้ ละอองน้ำมันหล่อลื่นที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้จะนำพาเถ้า สารประกอบซัลเฟอร์ และออกไซด์ของโลหะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้น ส่งเสริมการยึดเกาะและการแข็งตัวของคราบสะสม

สภาวะการทำงานมีอิทธิพลอย่างมากต่อความรุนแรงของการเกิดโค้ก การเดินเบาเป็นเวลานาน การทำงานที่โหลดต่ำ การสตาร์ทเครื่องยนต์เย็นบ่อยครั้ง และอัตราการหมุนเวียนไอเสีย (EGR) ที่สูงเกินไป นำไปสู่การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ เพิ่มการสะสมของเขม่าและไฮโดรคาร์บอนที่เผาไหม้ไม่หมด แรงดันฉีดสูงในระบบคอมมอนเรลจะเพิ่มความหนาแน่นของการสะสม ทำให้ยากต่อการกำจัด เมื่อคราบสะสมเพิ่มขึ้น รูหัวฉีดจะแคบลงหรืออุดตันบางส่วน ทำให้การเจาะทะลุของละอองน้ำมัน มุมกรวย และคุณภาพการทำให้เป็นละอองผิดเพี้ยนไป การก่อตัวของละอองน้ำมันที่ไม่ดีทำให้เชื้อเพลิงกระเด็นใส่ผนังกระบอกสูบ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ การปล่อยเขม่าสูงขึ้น การสูญเสียกำลัง การเดินเบาไม่เรียบ และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น

คราบสะสมใกล้กับที่นั่งเข็มยังทำให้การปิดผนึกไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลภายใน การฉีดหลังฉีด และการหยดของเชื้อเพลิง สิ่งนี้สร้างวงจรที่เสริมแรงตัวเอง: การเผาไหม้ที่บกพร่องจะสร้างคราบสะสมมากขึ้น ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการฉีดแย่ลงไปอีก ในระยะที่รุนแรง คราบสะสมสามารถทำให้เกิดการสึกหรอถาวรต่อส่วนประกอบที่แม่นยำ ทำให้ไม่สามารถฟื้นฟูได้

การบำบัดที่มีประสิทธิภาพรวมถึงการทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกโดยผู้เชี่ยวชาญด้วยสารละลายเคมีพิเศษเพื่อละลายคราบอินทรีย์ สำหรับโค้กที่แข็งตัว อาจต้องใช้การล้างด้วยแรงดันสูง หากรูปทรงของหัวฉีดสึกกร่อนหรือเสียรูปถาวร จำเป็นต้องเปลี่ยนหัวฉีด มาตรการป้องกันรวมถึงการใช้ดีเซลที่มีซัลเฟอร์ต่ำและมีความเสถียรสูง การเปลี่ยนไส้กรองน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นประจำ การทำความสะอาดหัวฉีดเป็นระยะ และการหลีกเลี่ยงการทำงานที่โหลดต่ำเป็นเวลานาน ด้วยการจัดการกับทั้งเส้นทางการก่อตัวด้วยความร้อนและเคมี ความล้มเหลวของหัวฉีดที่เกี่ยวข้องกับคราบสะสมสามารถลดลงได้อย่างมาก