صمام العادم التلقائي

لا يؤدي الاحتراق السيئ إلى ارتفاع درجة حرارة العادم فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تكوين الكربون في غرفة الاحتراق. تؤدي الزيادة في درجة حرارة العادم إلى تفاقم بيئة عمل صمام العادم، ويمكن أن تؤدي الظروف المركبة الأخرى إلى زيادة تفاقم احتراق الصمام. سيتم تفريغ بعض الكربون الموجود في غرفة الاحتراق مع غاز العادم، لكنه قد يعلق على سطح الختم الخاص بصمام العادم ومقعد الصمام، على غرار الجسيمات المذكورة أعلاه. على وجه الخصوص، إذا لم يتم التحكم في درجة حرارة تسخين الزيت الثقيل بشكل جيد، فإن لزوجته العالية تجعل من الصعب تفتيت الوقود المحقون في الأسطوانة. يمكن أن يؤدي التحول الخلفي للاحتراق الناتج عن تآكل مكبس مضخة الزيت ذات الضغط العالي إلى احتراق سيئ، مما يؤدي إلى تلوث صمام العادم وأسطح إغلاق مقعد الصمام برواسب الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تترسب الشوائب الموجودة في الوقود على قرص صمام العادم ومخروط إغلاق مقعد الصمام، مما يشكل طبقة من الزجاج ممزوجة بجزيئات الكربون، والتي تصبح صلبة وهشة بشكل متزايد. وقد يشتمل هذا الخليط على كبريتات الصوديوم وكبريتات الكالسيوم وأكسيد الحديد ومواد أخرى. عندما يصبح سمك هذه الطبقة الزجاجية كبيرًا جدًا، يمكن أن تتشكل شقوق تحت قوة الاصطدام عند إغلاق صمام الغاز. بعد الصدمات المتكررة، يمكن أن تؤدي هذه الشقوق إلى التقشير، مما يؤدي إلى إنشاء قناة نفث غاز ذات درجة حرارة عالية وحرق صمام الغاز.

عندما يختلط الزيت الذي يدخل غرفة الاحتراق مع جزيئات شوائب غير قابلة للاحتراق، يمكن لهذه الجزيئات أن تخرج من الأسطوانة مع غاز العادم. أثناء عملية العادم، هناك احتمال أن تلتصق على سطح الختم الخاص بصمام العادم ومقعد الصمام عند إغلاق الصمام. ونتيجة لذلك، لا يمكن لصمام العادم أن يغلق بالكامل. قد يتطابق قطر الشوائب الجسيمية العالقة مع فتحة الصمام. على الرغم من أن الشوائب الجسيمية التي يمكن أن تدخل غرفة الاحتراق من خلال فوهة حاقن الوقود صغيرة نسبيًا، إلا أن الاحتراق المتفجر يمكن أن يخلق ضغطًا مرتفعًا جدًا في غرفة الاحتراق، مما يتسبب في انفجار غاز الاحتراق عالي الحرارة من خلال فتحة الصمام الصغيرة. في هذا الوقت، يمكن أن تصل درجة حرارة غاز الاحتراق المتسرب إلى حوالي 2000 درجة، وهو أعلى بكثير من درجة حرارة غاز العادم المتدفق على سطح الختم لصمام العادم أثناء شوط العادم. في حين أن المادة السطحية الختمية لصمام العادم يمكن أن تتحمل التآكل الطبيعي لغاز العادم، إلا أنها لا تستطيع تحمل التآكل الناتج عن غاز الاحتراق ذو الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية، مما يؤدي إلى الاحتراق السريع لصمام العادم. وينطبق هذا بشكل خاص إذا كان الصمام عالقًا بجزيئات صلبة للغاية مثل الألومينا والسيليكا الممزوجة بالزيت الثقيل. نظرًا لأن مخروط الختم الخاص بصمام العادم العادي ليس قاسيًا جدًا في درجات حرارة التشغيل، فإن التأثير الناتج عن الصمام المغلق يمكن أن يؤدي إلى تضمين جزيئات منتج الاحتراق الصلبة في سطح الختم، مما يؤدي إلى إنشاء حفر. بمجرد اختراق هذه الحفر لسطح الختم، يحدث تسرب للهواء، مما يؤدي إلى حرق الصمام.

وفي الوقت الحالي، يحتوي الوقود منخفض الجودة المستخدم بشكل شائع في سوق الشحن على كميات كبيرة من الفاناديوم والصوديوم والكبريت. أثناء الاحتراق، تشكل عناصر مثل الكبريت والفاناديوم والصوديوم أكاسيد الكبريت وخامس أكسيد الفاناديوم وأكسيد الصوديوم (يعتمد التركيب الكيميائي لهذه الأكاسيد على الأكسجين الزائد ودرجة حرارة الاحتراق). يمكن أن تتفاعل هذه الأكاسيد مع بعضها البعض ومع الكالسيوم الموجود في زيت التشحيم لتكوين أملاح ذات نقطة انصهار منخفضة، مثل كبريتات الصوديوم، وكبريتات الكالسيوم، وفانادات الصوديوم. تحتوي مخاليط الملح بشكل عام على نقاط انصهار تبلغ حوالي 535 درجة وهي شديدة التآكل. عندما تتجاوز درجة حرارة أحد المكونات 550 درجة، يمكن لمركبات الفاناديوم والصوديوم أن تذوب وتلتصق بسطحها. عندما يعمل صمام العادم عند درجات حرارة تصل إلى 550 درجة أو أعلى بسبب عوامل مختلفة، يمكن لهذه المركبات أن تترسب على قرص الصمام ومقعده، وكذلك على السطح الانتقالي بين ساق الصمام وسطح الصمام، في شكل سائل. عند هذه النقطة، يمكن أن تتآكل حتى سبائك الفولاذ الصلبة شديدة المقاومة للتآكل. نتيجة هذا التآكل هي تكوين حفر على مخروط الختم. بمجرد اتصال هذه الحفر واختراق سطح الختم، فإنها يمكن أن تسبب تسرب الهواء وحرق الصمام. علاوة على ذلك، بمجرد حدوث الحفر على سطح الختم للصمام ومقعد الصمام، يمكن أن تترسب المحاليل المسببة للتآكل، مما يؤدي إلى تسريع تكوين الحفر. ولأن هذا التآكل يحدث عند درجات حرارة عالية، فإنه يطلق عليه "التآكل عالي الحرارة"، حيث يكون الفاناديوم ضارًا بشكل خاص بين العناصر المسؤولة عنه.

تم تصميم محرك الديزل رباعي الأشواط الذي يستخدم الزيت الثقيل بآلية تسمح لصمام العادم بالدوران تلقائيًا بزاوية معينة في كل مرة يتم فيها الفتح والإغلاق. يساعد هذا التدوير على إزالة الجزيئات ورواسب الكربون العالقة على سطح الختم، مما يمنع تراكمها. إذا فشلت آلية الدوران، ولا يمكن لصمام العادم الاستمرار في الدوران أثناء التشغيل، أو إذا كان الدوران غير متسق مع شوط الإغلاق، فقد يحترق صمام العادم بسرعة، مما يقلل بشكل كبير من عمر الخدمة.

يمكن أن تؤثر الجودة الإجمالية للصمام أيضًا على أدائه وعمره.

قد يؤدي الطحن غير الصحيح لصمام العادم ومقعد الصمام إلى تسرب الهواء على أسطح الغلق الخاصة بهما.