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Lors du fonctionnement d'un moteur à gaz, un mode de défaillance du produit existe : des particules anormales de métaux précieux apparaissent à l'espace entre les électrodes de la bougie, provoquant un rétrécissement de cet espace, ce qui entraîne une diminution de la tension d'allumage. Dans les cas extrêmes, les électrodes se court-circuitent directement à une tension de 0. Ceci se reflète dans les paramètres du panneau de commande du moteur à gaz par une diminution de la température du cylindre et une défaillance de l'allumage.
Les tests ont révélé que le matériau particulaire anormal est composé du matériau du corps en métal précieux de l'électrode de la bougie.
En service, l'électrode de la bougie est soumise à un environnement complexe de haute température, d'oxygène, de corrosion électrique, de corrosion par le soufre et de vapeur d'eau. Le sulfure d'hydrogène (H₂S) présent dans le gaz combustible réagit avec l'électrode en métal précieux sous les effets combinés de la haute température et de l'arc électrique, formant une fine couche de réaction à la surface de l'électrode à l'échelle nanométrique à submicronique. Les principaux composants sont le sulfure de platine (PtS) et le sulfure d'iridium (IrS₃), accompagnés de petites quantités d'oxyde de platine (PtO₂) et d'oxyde d'iridium (IrO₂). La couche de réaction est poreuse et cassante, présentant une très faible adhérence au substrat de l'électrode, ce qui est la raison fondamentale du détachement des particules de métaux précieux de la surface de l'électrode.
À l'instant où la couche de réaction en métal précieux se détache de la surface de l'électrode, sous l'influence de la haute température et d'une atmosphère réductrice forte (riche en CH₄, H₂ et CO) à l'intérieur du moteur à gaz, la couche de réaction décollée est directement réduite en élément métal précieux. Les réactions de réduction principales sont les suivantes :
PtS + H₂ → Pt (élémentaire) + H₂S↑
IrS₃ + H₂ → Ir (élémentaire) + H₂S↑
PtO₂ + CO → Pt (élémentaire) + CO₂↑
IrO₂ + CO → Ir (élémentaire) + CO₂↑
L'élément platine/iridium fraîchement réduit est sous forme de gouttelettes, à l'état liquide ou semi-fondu. Poussées par le vortex dans la chambre de pré-combustion, ces gouttelettes adhèrent à nouveau à la surface de l'électrode (l'effet mouillant du même métal à haute température fait que les gouttelettes adhèrent extrêmement fermement à l'électrode). Si les gouttelettes adhèrent à l'espace entre les électrodes, cela provoquera directement la défaillance d'allumage mentionnée précédemment.
Le soufre joue un rôle crucial dans l'accélération de la corrosion des électrodes et du décollement/remodelage des particules. L'étendue de son impact est déterminée par la teneur en soufre lors de la combustion du gaz, que l'industrie contrôle généralement en dessous de 20 ppm. Outre le soufre, d'autres facteurs clés induisant la formation de particules de métaux précieux comprennent la température élevée de l'électrode et le cliquetis du moteur à gaz.
La température élevée de l'électrode est souvent causée par un indice thermique de bougie d'allumage excessivement bas, empêchant une dissipation thermique rapide de l'électrode de la bougie, un problème de compatibilité du produit. Lors de l'analyse de ce type de défaillance, la compatibilité de l'indice thermique de la bougie doit être prioritaire : si la plupart des utilisateurs de la même unité ne rencontrent pas cette défaillance, les problèmes de conception de la bougie peuvent être largement exclus ; si la défaillance est généralisée sur la même unité, une optimisation de la conception est nécessaire pour réduire la température de l'électrode (l'optimisation englobe la structure de dissipation thermique en céramique, la construction de l'électrode, etc.).
Les problèmes de compatibilité entre la bougie et l'unité rendent la probabilité de défaillance fortement corrélée à la charge de l'unité : si l'unité fonctionne à faible charge pendant de longues périodes, les défaillances d'allumage causées par des particules de métaux précieux sont généralement peu probables.
En réponse à ce type de défaillance, en plus de réduire la température de l'électrode à la source par une optimisation de la conception, augmenter l'espace entre les électrodes est une mesure temporaire qui peut être prise.
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Analyse du joint de la bougie d'allumage
Le joint d'étanchéité extérieur de la bougie est le seul composant mobile de la bougie, et c'est aussi le "pont" qui relie la bougie et le moteur.
Prenons l'exemple du joint commun M18: les différents états du joint peuvent refléter les différents environnements de travail; ceux-ci peuvent être utilisés pour en déduire l'utilisation; ces différents états comprennent:couleur, déformation, exhaustivité, marques d'usage, etc.
Couleur
Couleur: la couleur initiale de la machine est galvanisée
État initial (avant et arrière)
Couleur après utilisation normale
Après utilisation, des signes évidents d'installation et d'utilisation peuvent être vus sur le joint. La partie la plus externe (le joint le plus à droite) ne touche pas le siège de la bougie d'allumage, de sorte que le revêtement n'est pas endommagé par frottement.L'anneau intérieur noir est la surface de contact qui s'adapte bien au siège de montage.
La surface avec quatre points tournés vers le haut est la surface qui correspond à la tête du cylindre du moteur.tandis que l'anneau extérieur est une couleur de revêtementEn effet, l'anneau extérieur s'adapte bien au siège de montage de la tête du cylindre et n'est pas exposé à l'environnement du cylindre.tandis que l'anneau noir intérieur est exposé dans le cylindre sur le côté filetéLes pièces noires sont des dépôts de carbone.
L'image ci-dessus montre un joint qui a changé de couleur en raison de l'oxydation. Le bloc blanc sur l'image de droite est le résidu du revêtement qui n'a pas été complètement éliminé.Le degré d'oxydation des faces d'extrémité des deux côtés du joint est le mêmeCette situation indique que le gaz a fui de ce joint pendant l'utilisation. Le gaz à haute température du cylindre a provoqué le changement de couleur du joint.
Déformation
Déformation: épaisseur du joint après installation
Après que la bougie d'allumage ait été installée au couple spécifié, l'épaisseur du joint doit se situer dans une certaine plage;
La valeur du couple d'installation de la machine à laver M18 est de 50 N.M. et la plage de déformation de la machine à laver est d'environ 1,45-1,65 mm (épaisseur initiale de la machine à laver 2,0 mm).
État de l'épaisseur initiale
État normal après installation
On peut observer qu'après déformation, l'écart au milieu disparaît en raison de la contraction par la force appliquée.
Exemple: il ressort de l'image ci-dessus que l'écart au milieu existe toujours (l'épaisseur peut être mesurée pour vérifier);la cause de la fuite de gaz dans ce cas est qu'il n'est pas installé correctement;
L'intégrité
Intégrité: modifications de l'apparence du joint
Se réfère principalement à l'intégrité des 4 "garres", en particulier lorsque le joint n'est pas retiré, observer l'état des 4 "garres"
Si la "garde" est cassée;
si la "garre" est fortement pliée vers le haut ou vers le bas;
Si la situation ci-dessus existe, cela signifie que, pendant le processus d'installation, la "garre" était coincée sur le fil, et sous l'installation de couple,la " griffe " se déforme et force la machine à laver à " revenir à sa position "Dans ce cas, après l'installation, la position du lave-linge et la concentricité du corps de la bougie d'allumage seront décalées (vérifier simultanément les traces d'installation).Il y a une certaine probabilité qu'une fuite se produise à partir du point faible.
Marque d'utilisation
Marquages d'utilisation: après installation, les marques d'indentation et de frottement laissées par le couple de la bougie d'allumage et de la tête de cylindre.
Les marques "étape" sur la surface de l'installation sont clairement visibles sur l'image.s'il existe une déviation au cours de l'installation et de l'utilisation, et le degré d'excentricité, etc. Ils jouent un rôle auxiliaire dans l'analyse et la détermination de la cause du défaut.
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