การวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งของเข็มและที่นั่งและการเสียหายและการรั่วไหลในเครื่องฉีดยา Diesel CommonRail

การสึกหรอของเข็มและบ่าวาล์วและการรั่วไหลที่ตามมาถือเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญในหัวฉีดดีเซลระบบคอมมอนเรลแรงดันสูง ซึ่งบ่อนทำลายความแม่นยำในการควบคุมเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพการซีล และความเสถียรของการเผาไหม้โดยรวม ความล้มเหลวนี้ไม่ใช่การเสียดสีเพียงผิวเผิน แต่เป็นกลไกการเสื่อมสภาพแบบก้าวหน้าที่เกิดจากการกระแทกทางกลแบบเป็นรอบ ความล้าของระบบไฮดรอลิก การปนเปื้อน และความเค้นจากความร้อน ซึ่งเปลี่ยนแปลงรูปทรงและความสมบูรณ์ของพื้นผิวของคู่ซีลที่มีความแม่นยำอย่างถาวร

ชุดเข็มและบ่าวาล์วทำงานภายใต้ภาระแบบเป็นรอบที่รุนแรง: ในแต่ละรอบการฉีด เข็มจะยกขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้แรงดันไฮดรอลิกและกระแทกกลับลงบนบ่าวาล์วด้วยความถี่เกิน 100 Hz โดยแรงกดสัมผัสมักเกินกว่าหลายพันบาร์ เมื่อผ่านไปหลายล้านรอบ การกระแทกซ้ำๆ ทำให้เกิดความล้าของพื้นผิว การแตกร้าวระดับจุลภาค และการเสียรูปพลาสติกบนพื้นผิวซีลรูปกรวย ในตอนแรกจะเกิดหลุมขนาดเล็ก ซึ่งค่อยๆ ขยายออกเป็นร่องที่ไม่สม่ำเสมอ ทำลายพื้นผิวที่เหมือนกระจกเงาเดิมที่จำเป็นสำหรับการซีลที่มีประสิทธิภาพ การเสื่อมสภาพที่เกิดจากความล้านี้จะเร่งให้เร็วขึ้นจากการคืบของวัสดุภายใต้อุณหภูมิสูงเป็นเวลานานในห้องเผาไหม้ ซึ่งทำให้โลหะผสมที่แข็งตัวอ่อนตัวลงและลดความต้านทานต่อการเสียรูป

การปนเปื้อนทำให้การสึกหรอแย่ลงอย่างมาก อนุภาคปนเปื้อนที่แข็ง เช่น เศษโลหะ อนุภาคคาร์บอน และสารเติมแต่งที่เป็นผลึกในดีเซล จะติดอยู่ระหว่างเข็มและบ่าวาล์วระหว่างการปิด ทำให้เกิดการสึกหรอจากการเสียดสีแบบสามตัว อนุภาคเหล่านี้จะขีดข่วนและเป็นรอยบนกรวยซีล เพิ่มระยะห่างในแนวรัศมีและแนวแกน แม้การเปลี่ยนแปลงระยะห่างเพียงระดับไมโครเมตรก็เพียงพอที่จะทำลายซีลแรงดันสูง ทำให้เกิดการรั่วไหลของเชื้อเพลิงภายในอย่างต่อเนื่อง เชื้อเพลิงคุณภาพต่ำที่มีคุณสมบัติหล่อลื่นไม่เพียงพอจะกำจัดฟิล์มหล่อลื่นขอบเขตป้องกันออกไป ทำให้เกิดการสึกหรอจากการยึดติดหรือการเสียดสีระหว่างพื้นผิวที่ประกบกัน

ผลลัพธ์หลักของการสึกหรอคือการรั่วไหลที่ควบคุมไม่ได้ เชื้อเพลิงแรงดันสูงจะซึมผ่านบ่าวาล์วที่เสียหายเมื่อหัวฉีดปิด ทำให้แรงดันในห้องหัวฉีดลดลง การเปิดเข็มล่าช้า และการปิดไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้เชื้อเพลิงหยดหลังการฉีดและการจ่ายเชื้อเพลิงไม่สม่ำเสมอ การพ่นละอองไม่ดีและการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ตามมา ทำให้เกิดควันขาว การปล่อยไฮโดรคาร์บอนสูงขึ้น การสูญเสียกำลัง และการเดินเบาของเครื่องยนต์ที่ไม่เรียบ ในกรณีที่รุนแรง การรั่วไหลจะป้องกันไม่ให้แรงดันสะสมเพียงพอสำหรับการฉีดที่เหมาะสม ทำให้เกิดการจุดระเบิดผิดพลาดและความไม่สมดุลของกระบอกสูบ

สำหรับการแก้ไข การสึกหรอของพื้นผิวเล็กน้อยสามารถแก้ไขได้ด้วยการขัดละเอียดเพื่อคืนรูปทรงซีล อย่างไรก็ตาม การเป็นรอยลึกหรือการเสียรูปต้องเปลี่ยนเข็มและบ่าวาล์วเป็นชุดที่เข้าคู่กัน กลยุทธ์การป้องกันรวมถึงการใช้ระบบกรองเชื้อเพลิงประสิทธิภาพสูง การรักษาระบบเชื้อเพลิงให้สะอาด หลีกเลี่ยงดีเซลที่ปนเปื้อนหรือมีคุณสมบัติหล่อลื่นต่ำ และการตรวจสอบแรงบิดการติดตั้งหัวฉีดที่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวจากความร้อน การทดสอบวินิจฉัยเป็นประจำ เช่น การวัดการรั่วไหลกลับ ช่วยให้ตรวจจับได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ก่อนที่จะเกิดความเสียหายรุนแรง