Katup Buang Otomatis

Pembakaran yang buruk tidak hanya menyebabkan suhu gas buang naik tetapi juga menyebabkan pembentukan karbon di ruang bakar. Peningkatan suhu gas buang memperburuk lingkungan kerja katup buang, dan kondisi peracikan lainnya dapat semakin memperburuk pembakaran katup. Sebagian karbon di ruang bakar akan keluar bersama gas buang, namun dapat tersangkut di permukaan perapat katup buang dan dudukan katup, serupa dengan partikel yang disebutkan di atas. Khususnya, jika suhu pemanasan minyak berat tidak dikontrol dengan baik, viskositasnya yang tinggi akan menyulitkan atomisasi bahan bakar yang disuntikkan ke dalam silinder. Pergeseran balik pembakaran yang disebabkan oleh keausan pada pendorong pompa oli bertekanan tinggi dapat mengakibatkan pembakaran yang buruk, menyebabkan kontaminasi pada katup buang dan permukaan penutup dudukan katup oleh endapan karbon. Selain itu, kotoran dalam bahan bakar dapat mengendap pada cakram katup buang dan kerucut penyekat dudukan katup, membentuk lapisan kaca bercampur partikel karbon, yang menjadi semakin keras dan rapuh. Campuran ini mungkin mengandung natrium sulfat, kalsium sulfat, oksida besi, dan zat lainnya. Ketika ketebalan lapisan kaca ini menjadi terlalu besar, retakan dapat terbentuk akibat gaya tumbukan ketika katup gas ditutup. Setelah benturan berulang kali, retakan ini dapat menyebabkan pengelupasan kulit, menciptakan saluran pancaran gas bersuhu tinggi dan membakar katup gas.

Ketika oli yang masuk ke ruang bakar bercampur dengan partikel pengotor yang tidak mudah terbakar, partikel tersebut dapat keluar dari silinder bersama dengan gas buang. Selama proses pembuangan, ada kemungkinan tersangkut pada permukaan perapat katup buang dan dudukan katup saat katup menutup. Akibatnya katup buang tidak bisa menutup sempurna. Diameter kotoran partikulat yang tersangkut mungkin cocok dengan bukaan katup. Walaupun partikulat pengotor yang dapat masuk ke ruang bakar melalui nosel injektor bahan bakar relatif kecil, namun pembakaran eksplosif dapat menimbulkan tekanan yang sangat tinggi di dalam ruang bakar sehingga menyebabkan gas pembakaran bersuhu tinggi keluar melalui bukaan katup yang kecil. Pada saat ini, suhu gas pembakaran yang keluar dapat mencapai sekitar 2000 derajat, yang jauh lebih tinggi daripada suhu gas buang yang mengalir di atas permukaan penutup katup buang selama langkah buang. Meskipun bahan permukaan penyekat katup buang dapat menahan erosi gas buang normal, bahan tersebut tidak dapat mentolerir erosi dari gas pembakaran bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, yang menyebabkan katup buang terbakar dengan cepat. Hal ini terutama terjadi jika katup tersumbat oleh partikel yang sangat keras seperti alumina dan silika yang tercampur dalam minyak berat. Karena kerucut penyegel katup buang biasa tidak terlalu keras pada suhu kerja, dampak dari katup tertutup dapat memasukkan partikel produk pembakaran yang keras ke dalam permukaan penyegelan, sehingga menimbulkan lubang. Setelah lubang-lubang ini menembus permukaan perapat, terjadi kebocoran udara, yang mengakibatkan katup terbakar.

Saat ini, bahan bakar berkualitas rendah yang biasa digunakan di pasar pelayaran mengandung vanadium, natrium, dan belerang dalam jumlah besar. Selama pembakaran, unsur-unsur seperti belerang, vanadium, dan natrium membentuk oksida belerang, vanadium pentoksida, dan natrium oksida (komposisi kimia oksida ini bergantung pada kelebihan oksigen dan suhu pembakaran). Oksida-oksida ini dapat bereaksi satu sama lain dan dengan kalsium dalam minyak pelumas untuk membentuk garam dengan titik leleh rendah, seperti natrium sulfat, kalsium sulfat, dan natrium vanadat. Campuran garam ini umumnya memiliki titik leleh sekitar 535 derajat dan sangat korosif. Ketika suhu suatu komponen melebihi 550 derajat, senyawa vanadium dan natrium dapat meleleh dan menempel pada permukaannya. Ketika katup buang beroperasi pada suhu 550 derajat atau lebih tinggi karena berbagai faktor, senyawa ini dapat mengendap pada cakram katup dan dudukannya, serta pada permukaan transisi antara batang katup dan permukaan katup, dalam bentuk cair. Pada titik ini, bahkan baja paduan keras yang sangat tahan korosi pun dapat terkorosi. Akibat dari korosi ini adalah terbentuknya lubang-lubang pada kerucut penyekat. Setelah lubang-lubang ini terhubung dan menembus permukaan perapat, dapat menyebabkan kebocoran udara dan membakar katup. Selain itu, ketika lubang terjadi pada permukaan penyegelan katup dan dudukan katup, larutan korosif dapat mengendap, sehingga mempercepat pembentukan lubang. Karena korosi ini terjadi pada suhu tinggi, maka disebut "korosi suhu tinggi", dengan vanadium yang sangat berbahaya di antara unsur-unsur yang menyebabkannya.

Mesin diesel empat langkah yang menggunakan oli berat ini dirancang dengan mekanisme yang memungkinkan katup buang berputar secara otomatis dengan sudut tertentu setiap kali membuka dan menutup. Rotasi ini membantu menghilangkan partikel dan endapan karbon yang menempel di permukaan penyegelan, sehingga mencegah penumpukan. Jika mekanisme putaran gagal, dan katup buang tidak dapat terus berputar selama pengoperasian, atau jika putaran tidak sesuai dengan langkah penutupan, katup buang dapat cepat terbakar, sehingga memperpendek masa pakainya secara signifikan.

Kualitas katup secara keseluruhan juga dapat memengaruhi kinerja dan masa pakainya.

Penggerindaan yang tidak tepat pada katup buang dan dudukan katup dapat menyebabkan kebocoran udara pada permukaan perapatnya.