Der Cummins QSK60-Motor ist ein Hochleistungsdieselmotor mit einem V-förmigen 16-Zylinder-Motor, einem Hubraum von 60 l und einer Nennleistung von 1985 kW. Er wird hauptsächlich in der Bergbau-, Energie- und Schifffahrtsindustrie eingesetzt und ist ein Flaggschiffmodell von Cummins.
Die Abgasrauchfarbe eines Dieselmotors ist eine wichtige und sehr intuitive Voraussetzung zur Feststellung, ob der Motor in einem guten Betriebszustand ist.
Wenn der Motor seine Normaltemperatur erreicht hat, ist das ausgestoßene Abgas normalerweise farbloser Rauch.
Bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung kann die Farbe des Abgasrauchs leicht gräulich sein.
Wenn schwarzer, blauer oder weißer Rauch austritt, weist dies darauf hin, dass am Motor ein ungewöhnlicher Abgasfehler vorliegt.
1. Der Auspuff stößt schwarzen Rauch aus
Beim Ausstoß von schwarzem Rauch handelt es sich um ein Phänomen, bei dem kleine Partikel, die durch die unvollständige Verbrennung von Diesel entstehen, mit dem Abgas ausgestoßen werden.
Wenn ungewöhnliche Abgasemissionen beim QSK60-Motor festgestellt werden, sollten bei der Überprüfung folgende Aspekte berücksichtigt werden.
1. Überprüfen Sie die Qualität des Dieselkraftstoffs
Bei der Beurteilung ungewöhnlicher Fehler im Motorabgas sind zunächst eine minderwertige Dieselqualität oder die falsche Marke zu berücksichtigen.
Aufgrund der Verwendung eines PT-Kraftstoffeinspritzsystems im QSK60-Motor ist die Injektoröffnung klein und die Präzision hoch, was strenge Anforderungen an die Qualität und Güteklasse des Diesels erfordert.
Angesichts der sehr stabilen Dieselversorgung in Bergbauunternehmen werden alle Geräte an festen Tankstellen oder speziellen Tankwagen mit Diesel betankt. Wenn die Motorabgase aufgrund von Dieselqualitätsproblemen abnormal sind, treten bei mehreren Geräten gleichzeitig ähnliche Ausfälle auf.
2. Überprüfen Sie das Luftfilterelement
Eine Verstopfung oder Verschmutzung des Luftfilters kann zu einer schlechten Saugleistung des Motors führen. Wenn die Abgase im Leerlauf normal sind und keine anderen ungewöhnlichen Phänomene auftreten und die Abgase nur bei Betrieb mit hoher Last ungewöhnlich sind, ist in der Regel zunächst zu überlegen, ob ein Problem mit dem Luftfilter vorliegt.
Bauen Sie den Luftfilter aus, um ihn auf Verschmutzungen und Verstopfungen zu prüfen, und ersetzen oder reinigen Sie ihn gegebenenfalls.
Der QSK60 ist mit einem Primärluftfilter und einem Sicherheitsluftfilter ausgestattet. Bei nicht zu starker Verschmutzung kann dieser mit Druckluft gereinigt und bei Bedarf durch ein neues Filterelement ersetzt werden. Gleichzeitig sollte der Staubsammelbehälter gereinigt werden.
3. Überprüfen Sie die Ansaugleitung
Luftlecks im Ansaugrohr können zu einer unzureichenden Luftzufuhr in den Motor und auch zu einem anormalen Auspuffausfall führen.
Der QSK60-Motor verfügt über ein bipolares Turbolader- und Sekundär-Ladeluftkühler-Ansaugsystem mit 8 installierten Turboladern und 6 Ladeluftkühlern. Die Ansaugleitung ist komplex und weist viele Verbindungen auf.
Überprüfen Sie die Gummimanschette am Rohrleitungsanschluss auf Alterung, Risse oder andere Beschädigungen, überprüfen Sie, ob die Gummimanschette locker ist, überprüfen Sie, ob der Sensor oder Stecker am Querrohr des Ladeluftkühlers locker ist, überprüfen Sie, ob das Gehäuse des Ladeluftkühlers Risse aufweist, ob die Befestigungsschrauben locker sind, ob die Dichtung beschädigt ist und ob Fremdkörper das Innere blockieren oder beschädigen.
Bei einer Undichtigkeit im Ansaugrohr kommt es bei Belastung des Motors meist zu einem schrillen Pfeifgeräusch.
4. Überprüfen Sie das Turboladesystem
Eine Fehlfunktion des Turboladers kann zu unzureichender Ansaugluft und damit zur Bildung schwarzen Rauchs aus dem Motor führen.
Installieren Sie 4 Niederdruck-Turbolader und 4 Hochdruck-Turbolader am QSK60-Motor. Überprüfen Sie die Turboladergehäuse auf Risse und beschädigte Laufräder und ersetzen oder reparieren Sie beschädigte Turbolader.
Überprüfen Sie, ob es im Abgaskrümmer Leckagen gibt. Leckagen im Abgaskrümmer können zu einem schlechten Turboantrieb führen.
Das Phänomen des Bolzenbruchs im Abgaskrümmer des QSK60-Motors kommt recht häufig vor. Es ist notwendig, die gebrochenen Bolzen und Stahldichtungen des Abgaskrümmers bei Wartungsarbeiten sorgfältig zu prüfen und rechtzeitig auszutauschen.
5. Überprüfen Sie den Ventilmechanismus
Überprüfen Sie die Ventilfeder und die Ventildichtung. Eine Beschädigung der Ventilfeder und eine Verformung oder Abnutzung der Ventildichtung führen dazu, dass die Ventildichtung locker wird, was zu einem Abfall des Zylinderdrucks führt.
Überprüfen Sie das Ventilspiel. Dieses hat direkte Auswirkungen auf die Ventilsteuerung und kann zu anormalen Ansaug- und Abgasvolumina im Brennraum führen, was wiederum zu einem Ungleichgewicht im Luft-Kraftstoff-Gemisch und zu schwarzem Rauch führt.
Zur Prüfung des Ventilspiels ist ein spezieller Grenzlehrdorn erforderlich.
Das maximale Spiel des Auslassventils des QSK60-Motors beträgt 0,81 mm und das maximale Spiel des Einlassventils beträgt 0,36 mm [4].
Das Ventilspiel muss regelmäßig geprüft werden, das empfohlene Inspektionsintervall für QSK60-Motoren beträgt 10.000 Stunden.
Ein falsches Ventilspiel kann außerdem mit geringer Leistung, Startschwierigkeiten und sogar starken Metallschlaggeräuschen im Ventiltrieb einhergehen.
6. Überprüfen Sie den Kompressionsdruck des Zylinders
Bei starkem Verschleiß der Zylinderlaufbuchsen und Kolbenkomponenten kann es sein, dass die Zylinderdichtung undicht ist. Dies führt zu einem Abfall des Kompressionsdrucks im Zylinder und kann sogar dazu führen, dass Öl in die Brennkammer gelangt. Die Folge ist eine unvollständige Kraftstoffverbrennung und die Emission von schwarzem Rauch.
Dieser Fehler geht normalerweise mit dem Verbrennen des Motoröls, blauem Rauch, erhöhtem Abfalldruck im Kurbelgehäuse, verringerter Leistung und sogar einer automatischen Abschaltung einher.
Mit speziellen Zylinderdruckerkennungswerkzeugen kann der Zylinderkompressionsdruck gemessen und die Einzelzylindererkennung Zylinder für Zylinder durchgeführt werden.
Pumpen Sie Druckluft durch das an der Injektoröffnung angebrachte Luftventil in den Zylinder ein, beobachten Sie die Druckentlastungsgeschwindigkeit und vergleichen Sie sie mit dem Standardwert, um festzustellen, ob der Druck zu niedrig ist.
Wenn die Druckentlastungszeit eines Zylinders deutlich unter dem Normwert oder bei anderen Zylindern liegt, kann man davon ausgehen, dass die Zylinderlaufbuchsen oder Kolbenkomponenten dieses Zylinders stark verschlissen sind.
Darüber hinaus können ein lockerer Ventilschluss und eine beschädigte Zylinderdichtung zu einem Abfall des Zylinderkompressionsdrucks und zur Emission von schwarzem Rauch führen.
7. Überprüfen Sie das Kraftstoffsystem
Das Kraftstoffsystem des QSK60-Motors wird durch ein auf HPI (Hochdruckeinspritzung) basierendes elektronisches Quantum-System gesteuert.
Das System empfängt Signale von verschiedenen Sensoren, analysiert und verarbeitet sie über das ECM (Electronic Control Module – Elektronisches Steuermodul) und sendet Steuerbefehle an die Aktuatoren, wodurch eine präzise Steuerung der Einspritzung, des Zeitpunkts, der Kraftstoffmenge und des Drucks des Motorkraftstoffs erreicht wird.
1) Ein abnormales Kraftstoffkontrollsystem kann zu übermäßiger Kraftstoffzufuhr, abnormalem Einspritzzeitpunkt oder Einspritzdruck im Motor führen.
Durch übermäßige Kraftstoffeinspritzung kann zu viel Diesel in die Brennkammer gelangen und dort nicht vollständig verbrennen, was zu schwarzem Rauch führt.
Abnormaler Einspritzzeitpunkt und vorzeitiges Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer erhöhen die Menge des vorgemischten Kraftstoffs, während spätes Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer dazu führt, dass vor der Verbrennung eine große Kraftstoffmenge ausgestoßen wird. Beides kann zur Emission von schwarzem Rauch führen.
Ein anormaler Einspritzdruck beeinflusst den Einspritzzeitpunkt. Ein niedrigerer Einspritzdruck führt dazu, dass die Einspritzung früher beginnt, während ein höherer Einspritzdruck den Einspritzzeitpunkt verzögert, was zu schwarzem Rauch führt.
Ein fehlerhaftes Kraftstoffkontrollsystem kann auch zu Leistungseinbußen beim Motor, erhöhtem Kraftstoffverbrauch und sogar zu Startschwierigkeiten führen.
Überprüfen Sie das Kraftstoffkontrollsystem, indem Sie zuerst den Fehlercode über die Systemsteuerungssoftware auslesen, um den Umfang des Fehlers zu bestimmen.
Überprüfen Sie, ob der ECM-Kalibrierungswert mit dem Nennwert übereinstimmt, und führen Sie bei Abweichungen eine Neukalibrierung durch.
Messen Sie die Signale an jedem Anschluss des ECM. Wenn kein Signal vorhanden ist oder die Signalspannung den Grenzwert überschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass das ECM-Modul beschädigt ist.
Den Aktuator ausbauen und auf Verschmutzungen prüfen und ggf. reinigen.
Überprüfen Sie den Widerstand zwischen den Pins des Aktuators. Wenn der Widerstandswert nicht den technischen Spezifikationen entspricht, kann davon ausgegangen werden, dass der Aktuator einen Defekt aufweist [5].
2) Der in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff muss gründlich zerstäubt und mit der Luft im Zylinder vermischt werden.
Beschädigte Einspritzdüsen können eine mangelhafte Kraftstoffzerstäubung oder sogar ein direktes Tropfen in den Zylinder verursachen, was eine unvollständige Kraftstoffverbrennung und schwarzen Rauchausstoß zur Folge hat.
Verwenden Sie Cense, um die Temperatur jedes Zylinders zu diagnostizieren und den Kraftstoffeinspritzer im Zylinder mit abnormaler Temperatur auszutauschen.
QSK60 Motorinjektor "O" Ring, Kopfdichtung Kupfer
Belagschäden und Kohlenstoffablagerungen kommen häufig vor.
2. Blauer Rauch aus dem Auspuff
Blauer Rauch aus dem Auspuff entsteht durch die Verbrennung von Motoröl, das in den Zylinder gelangt, blauen Rauch erzeugt und ausgestoßen wird. Dies wird allgemein als „brennendes Motoröl“ bezeichnet.
Es ist normal, dass eine kleine Menge Motoröl an der Verbrennung teilnimmt. Der QSK60-Motor verfügt über das Centinel-Ölmanagementsystem, das eine kleine Menge Motoröl an der Verbrennung teilnehmen lässt.
Wenn zu viel Motoröl an der Verbrennung teilnimmt und ständig blauer Rauch aus dem Auspuff kommt, deutet dies auf eine Störung im Motor hin.
Die Fehlersuche bei einem QSK60-Motor, der blauen Rauch ausstößt, beginnt hauptsächlich mit den folgenden Aspekten.
1. Ölstand prüfen
Wenn der Ölstand in der Ölwanne zu hoch ist, spritzt das Öl bei hochtouriger Kurbelwelle auf die Innenwand des Zylinders und gelangt bei hin- und hergehendem Kolben in den Brennraum, um an der Verbrennung teilzunehmen.
Ein hoher Ölstand allein kann blauen Rauch verursachen. Durch die Beteiligung des Motoröls an der Verbrennung entsteht eine große Wärmemenge, die die Motorleistung erhöht und nicht durch das Kraftstoffsteuersystem kontrolliert wird, was zu einer Erhöhung der Leerlaufdrehzahl des Motors führt.
Der richtige Ölstand für den QSK60-Motor sollte zwischen der Markierung „H“ und der Markierung „L“ auf dem Ölmessstab liegen.
Stoppen Sie den Motor für 5-10 Minuten, damit das Öl in den oberen Teilen des Motors vollständig zurückfließen kann.
Überprüfen Sie die Ölstandsanzeige. Liegt der Ölstand über „H“, muss überschüssiges Öl abgelassen werden.
Gleichzeitig sollte der Ölzustand im Ölreservetank des Centinel-Ölmanagementsystems überprüft werden.
Wenn der Ölstand im Motor hoch und der Ölstand im Ölnachfüllbehälter niedrig ist, weist dies darauf hin, dass ein Problem mit dem automatischen Ölnachfüllsystem vorliegt und es repariert werden muss.
2. Überprüfen Sie die Ventilführungsstange
Ein Ausfall der Ventilführungs-Öldichtung oder ein übermäßiges Spiel zwischen Ventilführung und Ventilschaft kann dazu führen, dass große Ölmengen in die Kipphebel-Ansaugkammer gelangen und an der Verbrennung im Zylinder teilnehmen.
Öffnen Sie die Kipphebelkammer-Abdeckung, überprüfen Sie die Öldichtung am oberen Ende der Ventilführung und den Spalt zwischen Führung und Ventilschaft und ersetzen Sie verschlissene oder defekte Teile.
3. Überprüfen Sie die Zylinderlauf- und Kolbenkomponenten
Kolbenringausrichtung, umgekehrter Einbau, Verschleiß, Bruch, Ziehen des Zylinders und übermäßiger Abstand zwischen Kolben und Zylinder können allesamt eine mangelhafte Abdichtung zwischen Kolbenring und Zylinder verursachen, was dazu führt, dass große Ölmengen in den Zylinder gesaugt werden und an der Verbrennung teilnehmen und blauen Rauch abgeben, was mit einer Verringerung der Motorleistung, hohem Abfalldruck im Kurbelgehäuse und erheblicher Kohlenstoff- oder Ölansammlung im Einspritzventil einhergeht.
Überprüfen Sie den Luftdruck jedes Zylinders, führen Sie an jedem Zylinder einen Drucktest durch und prüfen Sie, ob die Haltezeit des Luftdrucks ausreichend ist.
Wenn der Motor gerade einer größeren Reparatur unterzogen wurde, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die Kolbenringe falsch ausgerichtet oder eingebaut sind.
Jeder Kolben des QSK60-Motors ist mit drei Kolbenringen ausgestattet, nämlich dem oberen Ring, dem mittleren Ring und dem Ölring. Während der Montage sollten ihre Öffnungen in einem bestimmten Winkel versetzt sein, um zu vermeiden, dass sie auf derselben geraden Linie liegen. Es wird empfohlen, sie um 120 Grad zu versetzen.
Der Kolbenersatz ist mit der Teilenummer gekennzeichnet, die beim Einbau zur Kolbenoberseite zeigen muss.
Überprüfen Sie die Innenwand des Zylinders auf vertikale Kratzer oder Politur, indem Sie die Kolbenscheibe bis zum oberen Totpunkt drehen.
Sind Kratzer vorhanden oder ist mehr als 20 % der Kolbenring-Hubfläche poliert, ist ein Austausch des Zylinderrohres erforderlich.
Bei einem Kolbenringbruch oder größeren Schäden sind in der Regel Metallspäne in der Ölwanne sichtbar.
4. Turbolader prüfen
Schäden am Turbolader können außerdem zu blauem Rauch aus dem Motorauspuff führen.
Ein Turbolader besteht aus zwei Teilen: einem Kompressor und einer Turbine. Ein Ausfall der Öldichtung des Kompressorrotors kann dazu führen, dass Öl in den Ansaugkanal gelangt und an der Verbrennung teilnimmt.
Wenn die Turbine beschädigt ist und Öl verliert, wird das Motoröl durch das heiße Abgas verdampft, wodurch blauer Rauch entsteht, der aus dem Auspuffrohr austritt. Wenn der Turbolader Öl verliert, kann dies durch die Demontage des Ansaugrohrs festgestellt werden.
3. Auspuff gibt weißen Rauch ab
Der Hauptgrund für die Emission von weißem Rauch aus Dieselabgasen liegt darin, dass sich Feuchtigkeit im Kraftstoffsystem befindet, die erhitzt wird und in weißen Wasserdampf umgewandelt wird, der mit dem Abgas ausgestoßen wird, oder dass unverbrannter Kraftstoff zu grauweißem Rauch (Öldampf) wird und mit dem Abgas ausgestoßen wird.
1. Es befindet sich Feuchtigkeit im Kraftstoffsystem
Es gibt zwei Situationen, in denen sich Feuchtigkeit im Kraftstoffsystem befindet:
① Zu hoher Wassergehalt im Kraftstoff;
② Das Kühlmittel gelangt in den Brennraum.
Bei Feuchtigkeit im Kraftstoffsystem fühlt sich die Handfläche am Auspuffrohr spürbar feucht an [7].
1) Bei mangelhafter Kraftstoffqualität und zu hohem Wassergehalt wird das Wasser bei hohen Temperaturen im Zylinder zu Dampf verdampft und als weißer Rauch mit dem Abgas ausgestoßen.
Bauen Sie den Öl-Wasser-Abscheider aus und prüfen Sie, ob eine große Menge Feuchtigkeit vorhanden ist, da dies auf eine schlechte Dieselqualität hinweist.
Lassen Sie zuerst das Wasser im Ölkreislauf ab und lassen Sie anschließend das Wasser im Kraftstofftank und Kraftstofffilter über das Ablassventil ab.
2) Risse oder Sandlöcher im Zylinderkopf oder Zylinderlauf, beschädigte Zylinderdichtungen oder lose Zylinderkopfschrauben können dazu führen, dass Kühlmittel in den Brennraum sickert, sich in weißen Wasserdampf verwandelt und austritt.
Prüfen Sie, ob der Kühlmittelstand deutlich gesunken ist. Öffnen Sie beim Starten des Motors den Wassertankdeckel und beobachten Sie, ob auf der Wasseroberfläche Blasen entstehen.
Prüfen Sie, ob der Ölstand deutlich angestiegen ist und sich im Abfalldruckrohr der Kurbelgehäuseentlüftung milchig-weiße Flüssigkeit befindet.
Wenn die oben genannten Phänomene auftreten, deutet dies darauf hin, dass Kühlmittel in die Brennkammer gelangt ist.
Überprüfen Sie zunächst, ob die einzelnen Zylinderkopfschrauben ausreichend fest angezogen sind.
Wenn sich herausstellt, dass die Zylinderkopfschraube locker ist, sollte die freie Länge der Schraube mit einem speziellen Messgerät oder Messschieber gemessen werden. Wenn das Messergebnis die angegebene maximal zulässige freie Länge überschreitet, sollte es verworfen werden.
Die korrekte Anziehmethode für QSK60-Zylinderkopfschrauben besteht darin, die Schrauben mit 300 N·M (221 ft lb) festzuziehen und sie dann im Uhrzeigersinn um 90 Grad zu drehen.
Wenn die Zylinderkopfschrauben nicht locker sind oder der Fehler nach dem Anziehen nicht behoben ist, muss Druck auf die Innenseite des Wassertanks ausgeübt werden, um die Stelle des Lecks genauer zu bestimmen. Der Druck im Wassertank des QSK60-Motors sollte 140 kPa (20 PSI) nicht überschreiten.
Lassen Sie das Motoröl ab und entfernen Sie die Ölwanne, um das austretende Wasser zu untersuchen.
Nach der Identifizierung der undichten Stelle öffnen Sie den entsprechenden Zylinderkopf, überprüfen den Zylinderkopf, die Zylinderkopfdichtung, den Zylinderlauf usw. auf Beschädigungen und ersetzen alle beschädigten Teile.
2. Schlechte Kraftstoffverbrennung
1) Die Umgebungstemperatur oder Motortemperatur ist zu niedrig, wodurch ein Teil des Kraftstoffs nicht verbrennt und sich in Öldampf verwandelt, der aus dem Auspuffrohr austritt.
Der QSK60-Motor ist mit einer Vorwärmvorrichtung ausgestattet. Überprüfen Sie zunächst, ob die Vorwärmvorrichtung ordnungsgemäß funktioniert.
Wenn die Vorwärmvorrichtung normal funktioniert und der weiße Rauch mit steigender Motortemperatur allmählich verschwindet, ist dies ein normales Phänomen und muss nicht weiter ausgeschlossen werden.
2) Wenn die Vorwärmvorrichtung ordnungsgemäß funktioniert, das Symptom des weißen Rauchs aber bei steigender Motortemperatur weiterhin auftritt, muss überprüft werden, ob der Einspritzzeitpunkt richtig ist.
Durch die späte Kraftstoffeinspritzung kommt es zu einer schlechten Vermischung von Öl und Gas, was bei der Verbrennung zur Bildung großer Mengen Wasserdampf und Rauch führt.
3) Wenn sich der weiße Rauch mit zunehmender Motortemperatur allmählich in schwarzen Rauch verwandelt, müssen die Einspritzdüsen jedes Zylinders überprüft werden.
Wenn die Zerstäubung des Kraftstoffeinspritzventils schlecht ist oder sogar Öl tropft, führt dies zu einem falschen Kraftstoff-Luft-Gemisch und damit zu einer unvollständigen Kraftstoffverbrennung sowie zur leichten Bildung von Wasserdampf und Rauch.
Wenn keine der oben genannten Methoden den Fehler behebt, dürfte die Ursache des Fehlers in einem unzureichenden Kompressionsdruck im Zylinder liegen.
Überprüfen Sie den Druck jedes Zylinders und reparieren Sie die Zylinder mit erheblichen Druckunterschieden.
Zylinderverschleiß, Verformung oder Bruch von Kolbenringkomponenten oder mangelhafte Ventilabdichtung können zu unzureichendem Zylinderdruck führen.
Die spezifischen Prüfmethoden für Einspritzdüsen und Zylinderdruck finden Sie im vorherigen Abschnitt zu Fehlern durch schwarzen Rauch im Auspuff.
4. Fazit
Eine abnormale Abgasmenge ist ein umfassender Hinweis auf interne Motorfehler. Und die Feststellung, ob der Motor in einem guten Betriebszustand ist, anhand der Abgasbedingungen ist eines der wichtigsten Mittel zur Beseitigung von Motorfehlern.
Wenn der Abgasfehler des Motors rechtzeitig behoben wird, kann dies den optimalen Betrieb des Motors sicherstellen, seine Lebensdauer verlängern und unnötige wirtschaftliche Verluste vermeiden.
