El motor Cummins QSK60 es un motor diésel de alta potencia con 16 cilindros en forma de V, una cilindrada de 60 l y una potencia nominal de 1985 kW. Se utiliza principalmente en las industrias minera, energética y naviera y es un modelo emblemático producido por Cummins.
El color del humo del escape de un motor diésel es una condición importante y muy intuitiva para determinar si el motor está en buenas condiciones de funcionamiento.
Cuando el motor alcanza la temperatura normal, el gas de escape emitido suele ser humo incoloro.
Durante el funcionamiento a alta velocidad y alta carga, el color del humo del escape puede ser ligeramente gris.
Si se emite humo negro, azul o blanco, indica que el motor tiene una falla anormal en el escape.
1, El escape emite humo negro.
La emisión de humo negro por el escape es un fenómeno en el que pequeñas partículas generadas por la combustión incompleta del diésel se descargan con los gases de escape.
Al descubrir emisiones de escape anormales del motor QSK60, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos para la inspección.
1. Compruebe la calidad del combustible diésel
La mala calidad del diésel o una marca incorrecta es la primera razón a tener en cuenta al juzgar fallas anormales en el escape del motor.
Debido al uso del sistema de inyección de combustible PT en el motor QSK60, la apertura del inyector es pequeña y la precisión es alta, lo que requiere requisitos estrictos de calidad y grado del diésel.
Teniendo en cuenta que el suministro de diésel en las empresas mineras es muy estable, todos los equipos se reabastecen con diésel en puntos de reabastecimiento fijos o camiones de reabastecimiento especiales. Si el escape del motor es anormal debido a problemas de calidad del diésel, varios dispositivos experimentarán fallas similares simultáneamente.
2. Compruebe el elemento del filtro de aire
La obstrucción o la suciedad en el filtro de aire pueden provocar una mala succión del motor. Si el escape es normal durante el funcionamiento en ralentí y no hay otros fenómenos anormales, y el escape es anormal solo durante el funcionamiento con carga alta, la primera consideración suele ser si hay un problema con el filtro de aire.
Retire el filtro de aire para verificar si hay suciedad u obstrucciones y reemplácelo o límpielo según corresponda.
El QSK60 está equipado con un filtro de aire primario y un filtro de aire de seguridad. Si la suciedad no es excesiva, se puede limpiar con aire comprimido y, en caso necesario, sustituir por un elemento filtrante nuevo. Al mismo tiempo, se debe limpiar el depósito de recogida de polvo.
3. Compruebe la tubería de admisión
Una fuga de aire en el tubo de admisión puede provocar una entrada de aire insuficiente al motor y también provocar una falla anormal del escape.
El motor QSK60 adopta un sistema de admisión con turbocompresor bipolar y un intercooler secundario, con 8 turbocompresores y 6 intercoolers instalados. El diseño de la tubería de admisión es complejo y hay muchas conexiones.
Inspeccione el manguito de goma en la conexión de la tubería para ver si está desgastado, agrietado u otros daños, verifique si la abrazadera del manguito de goma está floja, verifique si el sensor o el tapón en el tubo transversal del intercooler está flojo, verifique si la carcasa del intercooler está agrietada, si los pernos de instalación están flojos, si la junta de sellado está dañada y si hay objetos extraños que bloqueen o dañen el interior.
Si hay una fuga en el tubo de admisión, el motor generalmente producirá un silbido agudo cuando funcione bajo carga.
4. Compruebe el sistema de turbocompresor
Un mal funcionamiento del turbocompresor puede provocar una admisión de aire insuficiente, lo que provoca que el motor emita humo negro.
Instale 4 turbocompresores de baja presión y 4 turbocompresores de alta presión en el motor QSK60. Verifique que no haya grietas en las carcasas de los turbocompresores ni impulsores dañados, y reemplace o repare los turbocompresores dañados.
Verifique si hay alguna fuga en el colector de escape. La fuga en el colector de escape puede provocar un mal funcionamiento del turbo.
El fenómeno de rotura de pernos en el colector de escape del motor QSK60 es bastante frecuente. Es necesario inspeccionar cuidadosamente y reemplazar los pernos del colector de escape rotos y las juntas de acero de sellado de manera oportuna durante los trabajos de mantenimiento.
5. Compruebe el mecanismo de la válvula.
Revise el resorte y el sello de la válvula. Si el resorte de la válvula está dañado y el sello de la válvula está deformado o desgastado, el sello de la válvula se aflojará, lo que provocará una disminución de la presión del cilindro.
Verifique la holgura de las válvulas, que afecta directamente la sincronización de las válvulas y puede provocar volúmenes de admisión y escape anormales en la cámara de combustión, lo que genera un desequilibrio en la relación de la mezcla aire-combustible y da como resultado emisiones de humo negro.
Se requiere un calibre de bujía especializado para verificar la holgura de la válvula.
La holgura máxima de la válvula de escape del motor QSK60 es de 0,81 mm, y la holgura máxima de la válvula de admisión es de 0,36 mm [4].
La holgura de la válvula debe comprobarse periódicamente y el intervalo de inspección recomendado para los motores QSK60 es de 10.000 horas.
Una holgura incorrecta de las válvulas también puede ir acompañada de baja potencia, dificultad para arrancar e incluso fuertes ruidos de impacto de metal en el tren de válvulas.
6. Verifique la presión de compresión del cilindro.
Cuando los componentes del revestimiento del cilindro y del pistón están muy desgastados, el sello del cilindro puede no estar bien ajustado, lo que genera una disminución en la presión de compresión del cilindro e incluso el ingreso de aceite a la cámara de combustión, lo que resulta en una combustión incompleta del combustible y emisiones de humo negro.
Esta falla suele ir acompañada de quema de aceite del motor, humo azul, aumento de presión residual en el cárter, disminución de potencia e incluso apagado automático.
Se pueden utilizar herramientas especiales de detección de presión de cilindros para medir la presión de compresión de cilindros y detectar cilindros individuales, cilindro por cilindro.
Inyecte aire comprimido en el cilindro a través de la válvula de aire instalada en el orificio del inyector, observe la velocidad de alivio de presión y compárela con el valor estándar para determinar si la presión es demasiado baja.
Si el tiempo de alivio de presión de un cilindro es significativamente menor que el valor estándar de otros cilindros, se puede concluir que el revestimiento del cilindro o los componentes del pistón de ese cilindro se han desgastado gravemente.
Además, un cierre flojo de la válvula y una junta del cilindro dañada también pueden provocar una disminución de la presión de compresión del cilindro y la emisión de humo negro.
7. Verifique el sistema de combustible
El sistema de combustible del motor QSK60 está controlado por un sistema electrónico Quantum basado en HPI (inyección de alta presión).
El sistema recibe señales de varios sensores, las analiza y procesa a través del ECM (Módulo de Control Electrónico), y envía comandos de control a los actuadores, logrando así un control preciso sobre la inyección, el tiempo, la cantidad de combustible y la presión del combustible del motor.
1) Un sistema de control de combustible anormal puede provocar un suministro excesivo de combustible, un tiempo de inyección de combustible anormal o una presión de inyección en el motor.
La inyección excesiva de combustible puede provocar que entre una cantidad excesiva de diésel en la cámara de combustión y no se queme por completo, lo que produce humo negro.
La sincronización anormal de la inyección de combustible, la inyección prematura de combustible en la cámara de combustión aumenta la cantidad de combustible premezclado, mientras que la inyección tardía de combustible en la cámara de combustión hace que se descargue una gran cantidad de combustible antes de la combustión, ambos pueden provocar la emisión de humo negro.
Una presión de inyección anormal afectará el tiempo de inyección. Una presión de inyección más baja hará que la inyección comience antes, mientras que una presión de inyección más alta retrasará el tiempo de inyección, lo que dará como resultado humo negro.
Un sistema de control de combustible anormal también puede provocar una escasez de potencia del motor, un mayor consumo de combustible e incluso dificultades para arrancar.
Verifique el sistema de control de combustible leyendo primero el código de falla a través del software de control del sistema para determinar el alcance de la falla.
Verifique si el valor de calibración del ECM es consistente con el valor nominal y vuelva a calibrar si hay una diferencia.
Mida las señales en cada terminal del ECM. Si no hay señal o el voltaje de la señal excede el valor límite, se puede determinar que el módulo ECM está dañado.
Retire el actuador para verificar si hay suciedad y limpiarlo si es necesario.
Verifique la resistencia entre los pines del actuador. Si el valor de la resistencia no cumple con las especificaciones técnicas, se puede determinar que el actuador tiene una falla [5].
2) El combustible inyectado en el cilindro debe estar completamente atomizado y mezclado con el aire dentro del cilindro.
Los inyectores de combustible dañados pueden provocar una atomización deficiente del combustible o incluso goteo directo en el cilindro, lo que resulta en una combustión incompleta del combustible y emisiones de humo negro.
Utilice Cense para diagnosticar la temperatura de cada cilindro y reemplace el inyector de combustible en el cilindro con temperatura anormal.
Junta tórica de inyector de motor QSK60, junta de culata de cobre
Los daños en las pastillas y la deposición de carbón son fenómenos comunes.
2. Humo azul emitido por el escape.
El humo azul emitido por el escape se refiere a la combustión del aceite del motor que ingresa al cilindro, lo que genera humo azul y se descarga, comúnmente conocido como "aceite de motor quemado".
Es normal que una pequeña cantidad de aceite de motor participe en la combustión. El motor QSK60 integra el sistema de gestión de aceite Centinel, que permite que una pequeña cantidad de aceite de motor participe en la combustión.
Si en la combustión participa demasiado aceite de motor y el tubo de escape emite continuamente humo azul, indica que hay un mal funcionamiento en el motor.
La solución de problemas del motor QSK60 que emite humo azul comienza principalmente por los siguientes aspectos.
1. Compruebe el nivel de aceite
Cuando el nivel de aceite en el cárter de aceite es demasiado alto, el aceite salpicará sobre la pared interna del cilindro con el cigüeñal de alta velocidad y entrará en la cámara de combustión con el pistón alternativo para participar en la combustión.
El simple hecho de tener un nivel alto de aceite puede provocar humo azul. Debido a la participación del aceite del motor en la combustión, se genera una gran cantidad de calor, lo que aumenta la potencia del motor y no es controlado por el sistema de control de combustible, lo que da como resultado un aumento de la velocidad de ralentí del motor.
El nivel de aceite correcto para el motor QSK60 debe estar entre la marca "H" y la marca "L" en la varilla medidora.
Detenga el motor durante 5-10 minutos para permitir que el aceite en las partes superiores del motor fluya nuevamente por completo.
Verifique el indicador de nivel de aceite. Si el nivel de aceite está por encima de la "H", se debe drenar el exceso de aceite.
Al mismo tiempo, se debe verificar el estado del aceite en el tanque de reserva de aceite del sistema de gestión de aceite Centinel.
Si el nivel de aceite en el motor es alto y el nivel de aceite en el tanque de reposición de aceite es bajo, indica que hay un problema con el sistema de reposición automática de aceite y debe repararse.
2. Compruebe la varilla guía de la válvula.
La falla del sello de aceite de la guía de la válvula o una holgura excesiva entre la guía de la válvula y el vástago de la válvula pueden provocar que una gran cantidad de aceite se introduzca en la cámara del balancín de admisión y participe en la combustión en el cilindro.
Abra la tapa de la cámara del balancín, verifique el sello de aceite en el extremo superior de la guía de la válvula y el espacio entre la guía y el vástago de la válvula, y reemplace las piezas desgastadas o defectuosas.
3. Compruebe los componentes del cilindro y del pistón.
La alineación del anillo del pistón, la instalación inversa, el desgaste, la rotura, el tirón del cilindro y el juego excesivo entre el pistón y el desgaste del cilindro pueden causar un sellado deficiente entre el anillo del pistón y el cilindro, lo que da como resultado una gran cantidad de aceite succionado hacia el cilindro para participar en la combustión y emitir humo azul, acompañado de una disminución en la potencia del motor, alta presión de desechos en el cárter y una grave acumulación de carbón o aceite en el inyector de combustible.
Verifique la presión de aire de cada cilindro, realice una prueba de presión en cada cilindro y verifique si el tiempo de mantenimiento de la presión de aire es suficiente.
Si el motor acaba de sufrir reparaciones importantes, existe una mayor posibilidad de que los anillos del pistón se alineen o se instalen incorrectamente.
Cada pistón del motor QSK60 está equipado con tres anillos de pistón, a saber, el anillo superior, el anillo intermedio y el anillo de aceite. Durante el montaje, sus aberturas deben estar escalonadas en un cierto ángulo para evitar que estén en la misma línea recta. Se recomienda escalonarlas 120 grados.
El reemplazo del pistón está marcado con el número de pieza, que debe mirar hacia la parte superior del pistón durante la instalación.
Verifique si hay rayones verticales o pulido en la pared interna del cilindro girando el disco del pistón hasta el punto muerto superior.
Si hay rayones o más del 20% del área de la carrera del anillo del pistón está pulida, se debe reemplazar el cilindro.
Si hay una fractura en el anillo del pistón o un daño más grave, generalmente se ven restos de metal en el cárter de aceite.
4. Compruebe el turbocompresor
Los daños en el turbocompresor también pueden provocar que salga humo azul del escape del motor.
Un turbocompresor consta de dos partes: un compresor y una turbina. Si falla el sello de aceite del rotor del compresor, puede ingresar aceite al conducto de admisión y participar en la combustión.
Si la turbina está dañada y pierde aceite, el aceite del motor se vaporizará por los gases de escape a alta temperatura, lo que generará humo azul que se descarga por el tubo de escape. Si el turbocompresor pierde aceite, se puede descubrir desmontando el tubo de admisión.
3. El escape emite humo blanco.
La razón básica para la emisión de humo blanco del escape del motor diésel es que hay humedad en el sistema de combustible que se calienta y se convierte en vapor de agua blanco, que se descarga con el gas de escape, o algún combustible no quemado que se convierte en humo blanco grisáceo (vapor de aceite) se descarga con el gas de escape.
1. Hay humedad en el sistema de combustible.
Hay dos situaciones en las que hay humedad en el sistema de combustible:
① Contenido excesivo de agua en el combustible;
② El refrigerante entra en la cámara de combustión.
Cuando hay humedad en el sistema de combustible, la palma cerca del tubo de escape se sentirá notablemente húmeda [7].
1) Cuando la calidad del combustible es mala y el contenido de agua es demasiado alto, el agua se vaporiza a alta temperatura en el cilindro y se emite como humo blanco con los gases de escape.
Retire el separador de aceite y agua y verifique si hay una gran cantidad de humedad, lo que indica una mala calidad del diésel.
Primero, drene el agua del circuito de aceite y luego drene el agua del tanque de combustible y del filtro de combustible a través de la válvula de drenaje.
2) Las grietas o los agujeros de arena en la culata o en el cuerpo del cilindro, las juntas del cilindro dañadas o los pernos de la culata flojos pueden provocar que el refrigerante se filtre a la cámara de combustión, convirtiéndose en vapor de agua blanco y descargándose.
Compruebe si el nivel del refrigerante ha disminuido significativamente. Al arrancar el motor, abra la tapa del depósito de agua y observe si la superficie del agua burbujea.
Compruebe si el nivel de aceite ha aumentado significativamente y si hay algún líquido blanco lechoso en el tubo de presión de desechos del respiradero del cárter.
Si existen los fenómenos anteriores, indica que se ha producido una fuga de refrigerante en la cámara de combustión.
En primer lugar, verifique si el apriete de cada tornillo de la culata es suficiente.
Si se encuentra que el perno de la culata está flojo, se debe utilizar un calibre especial para medir la longitud libre del perno. Si el resultado de la medición excede la longitud libre máxima permitida especificada, se debe desechar el perno.
El método de apriete correcto para los pernos de la culata del motor QSK60 es apretar los pernos a 300 N · M (221 ft lb) y luego girarlos en el sentido de las agujas del reloj 90 grados.
Si los pernos de la culata no están flojos o la falla no se resuelve después de apretarlos, es necesario aplicar presión en el interior del tanque de agua para determinar con mayor precisión la ubicación de la fuga. La presión del tanque de agua del motor QSK60 no debe superar los 140 kPa (20 PSI).
Drene el aceite del motor y retire el cárter de aceite para observar la fuga de agua.
Después de identificar el área de la fuga, abra la culata correspondiente, verifique si hay daños en la culata, la junta de la culata, el cuerpo del cilindro, etc. y reemplace las piezas dañadas.
2. Mala combustión del combustible
1) La temperatura ambiente o la temperatura del motor es demasiado baja, lo que provoca que parte del combustible no se queme y se convierta en vapor de aceite, que se descarga por el tubo de escape.
El motor QSK60 está equipado con un dispositivo de precalentamiento. En primer lugar, compruebe si el dispositivo de precalentamiento funciona correctamente.
Si el dispositivo de precalentamiento funciona normalmente y el humo blanco desaparece gradualmente con el aumento de la temperatura del motor, es un fenómeno normal y no es necesario descartarlo.
2) Si el dispositivo de precalentamiento funciona correctamente y el síntoma de humo blanco persiste a medida que aumenta la temperatura del motor, es necesario verificar si el tiempo de inyección de combustible es correcto.
La inyección tardía de combustible produce una mezcla deficiente de aceite y gas, lo que lleva a la formación de una gran cantidad de vapor de agua y humo durante la combustión.
3) Si el humo blanco se transforma gradualmente en humo negro a medida que aumenta la temperatura del motor, es necesario revisar los inyectores de combustible de cada cilindro.
Si el inyector de combustible tiene una atomización deficiente o incluso gotea aceite, se obtendrá una relación incorrecta de mezcla de combustible y aire, lo que provocará una combustión incompleta del combustible y una fácil formación de vapor de agua y humo.
Si ninguno de los métodos anteriores elimina la falla, ésta debería ser causada por una presión de compresión insuficiente del cilindro.
Verifique la presión de cada cilindro y repare los cilindros con diferencias de presión significativas.
El desgaste del cilindro, la deformación o rotura de los componentes del anillo del pistón o un sellado deficiente de la válvula pueden provocar una presión insuficiente en el cilindro.
Los métodos de inspección específicos para los inyectores de combustible y la presión del cilindro pueden consultar la sección anterior sobre fallas de humo negro en el escape.
4. Conclusión
El escape anormal es un reflejo completo de fallas internas del motor, y determinar si el motor está en buenas condiciones de funcionamiento a través de las condiciones del escape es uno de los medios importantes para eliminar fallas del motor.
Si la falla del escape del motor se puede solucionar de manera oportuna, se puede garantizar el funcionamiento ideal del motor, extender su vida útil y evitar pérdidas económicas innecesarias.
