Badania wp•ywu osadów na zu ycie zaworu

(1)

Badania wp•ywu osadów na zu ycie zaworu

PIOTR JÓ WIAK, KRZYSZTOF SICZEK

Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechnika "ódzka

Streszczenie

W artykule przedstawiono analiz^✁ wp!ywu obecno^✂ci osadów na zaworach rozrz^✄du silnika spalinowego na zu^☎ ycie tych zaworów. Celem przeprowadzonych bada^✆ by!o rozpoznanie procesu osadzania si^✁ nagaru na zaworach silnika spalinowego oraz oszacowanie wspó!czynnika opo- rów ruchu podczas ^✂lizgania si^✁ przylgni zaworu po przylgni gniazda w warunkach wyst^✁powania nagaru. Omówiono na podstawie przegl^✄du literatury wp!yw smarowania, powstawania osadów i obracania si^✁ zaworów na ich zu^☎ ycie. Przeanalizowano wp!yw paliwa na tworzenie si^✁ osadów, st^✁^☎ enie masowe cz^✄ steczek tych osadów. Przedstawiono mechanizmy osadzania si^✁ cz^✄steczek na powierzchni przylgni zaworu wylotowego, mechanizmy narastania osadu. Przeanalizowano pr^✁dko^✂^✝ osadzania cz^✄ steczek i zjawisko z!uszczania osadu. Przedstawiono model zu^☎ ycia zaworu oraz stanowisko do badania momentu tarcia mi^✁ dzy stalow^✄ kulk^✄ i p!ask^✄ stalow^✄ próbk^✄, pokryt^✄ warstw^✄ osadu. W artykule zamieszczono tak^☎ e wyniki bada^✆ eksperymentalnych oraz wyci^✄gni^✁ te wnioski.

Spis oznacze

α, β – wspó!czynniki, e- energia uderzenia, f – cz stotliwo wymusze , k - sta!a zu- ycia przy po lizgu, j, n, K – sta!e zu ycia przy uderzeniu, m – suma masy zaworu i po!owy masy spr yny, pg – szczytowa warto ci nienia gazów w cylindrze, r – g! boko ubytku, w – d!ugo przylgni, x – droga po lizgu przylgni zaworu wzgl dem przylgni gniazda, Ai – pocz tkowe pole styku zawór – gniazdo, A – pole styku po N cyklach, H – twardo powierzchni gniazda, N – liczba cykli, P – rednia si!a obci aj ca pole styku zaworu z gniazdem, R – promie otworu gniazda w g!owicy, Rmax – parametr chropowato ci, T – temperatura, V – pr dko zaworu podczas uderzenia, W – obj to zu ycia, ZI – zap!on iskrowy, ZS – zap!on samo- czynny, – wzgl dny stosunek powietrza do paliwa, µ – wspó!czynnik tarcia w styku zawór – gniazdo,θ - k t przylgni zaworu,. Ri – pocz tkowy promie przylgni gniazda, wi – pocz tkowa d!ugo przylgni gniazda, Mt – moment tarcia.

(2)

1. Wprowadzenie

W wi kszo ci czterosuwowych silników spalinowych, zarówno ZI, jak i ZS, wy- korzystywany jest rozrz d z zaworami grzybkowymi. Zawory te mog by nap dzane krzywkowo lub bezkrzywkowo. Powrót zaworów nap dzanych krzywkowo odbywa si za pomoc spr yn, a nap dzanych bezkrzywkowo za pomoc spr yn lub si!ow- ników. Trzonek ka dego zaworu wspó!pracuje z prowadnic , za przylgnia grzybka zaworu z przylgni gniazda osadzonego w g!owicy cylindrowej. Praca tych zaworów przebiega w zmiennych warunkach obci enia (od ci nienia spalania, si! nap dowych i bezw!adno ci), temperatury oraz sk!adu i parametrów otoczenia. Zmiany te s wy- muszone cyklem roboczym silnika. Temperatura pracy zaworu wylotowego jest z regu!y znacznie wy sza ni zaworu dolotowego.

Wspomniane ró nice powoduj , e intensywno ci zu ycia zaworów dolotowych i wylotowych zdecydowanie si od siebie ró ni . Na intensywno zu ycia przylgni gniazd i zaworów wp!ywa tak e smarowanie, powstaj ce osady oraz wyst powanie lub brak zjawiska obracania si zaworów podczas pracy silnika.

W wi kszo ci silników zawory s smarowane olejem silnikowym dop!ywaj cym do styku trzonków zaworów z prowadnicami od magistrali olejowej w g!owicy poprzez szczelin mi dzy trzonkiem i prowadnic . Ilo oleju jest ograniczana przez zastosowanie specjalnych uszczelniaczy wspó!pracuj cych z trzonkami zaworów.

Styk przylgni grzybka zaworu i prowadnicy jest smarowany za pomoc oleju do- staj cego si przez wspomnian szczelin mi dzy trzonkiem zaworu i prowadnic oraz w mniejszym stopniu z mg!y olejowej pochodz cej z cylindra.

Tak e produkty zu ycia mog uczestniczy w smarowaniu tych w z!ów ciernych.

Zmieniaj one warto ci wspó!czynnika tarcia mi dzy przylgniami zaworu i gniazda.

Wp!yw powstaj cych osadów na zu ycie gniazd i zaworów by! rozpatrywany w literaturze angloj zycznej, np. [1-8]. Nie natrafiono w literaturze krajowej na opra- cowania dotycz ce tej tematyki.

Celem przeprowadzanych bada jest rozpoznanie procesu osadzania si nagaru na zaworach silnika spalinowego, opracowanie modelu zu ycia zaworu z osadem oraz oszacowanie warto ci wyst puj cego w modelu wspó!czynnika oporów ruchu podczas lizgania si przylgni zaworu po przylgni gniazda w warunkach wyst powania nagaru.

2. Zu ycie zaworów z uwzgl dnieniem powstawania osadu i czynniki na wp•y- waj cych

2.1. Wp•yw smarowania na zu ycie zaworów

W dost pnej literaturze [1], [4] napotkano stwierdzenie, e smary silnikowe powoduj zarówno wzrost, jak i zmniejszenie zu ycia zaworów i gniazd, w zale no ci od sk!adu, dodatków, jak i ilo ci oleju, który dociera do styku zaworu i gniazda.

W zaworach dolotowych p!ynne smarowanie filmem olejowym jest najbardziej domi-

(3)

nuj ce, gdy temperatury nie s zwykle wystarczaj co wysokie, aby dochodzi!o do ulatniania w glowodorów oleju i dodatki. Zawory wydechowe s smarowane przede wszystkim sta!ymi filmami formowanymi w wy szych temperaturach pracy przez sk!adniki popio!u dodatków oleju, takie jak ziemia alkaliczne i inne tlenki metali, siarczany, fosforany (np. wapnia, baru, magnezu, sodu, cynku i molibdenu). Bardzo cien- kie warstwy tlenków metali okaza!y si by korzystne dla zmniejszania zu ycia zaworu [1] jednak zbyt du a warstwa sta!ego filmu smarowego, mo e by szkodliwa i prowadzi do !obienia lub przepalania zaworu ze wzgl du na !uszczenie si osadów.

W wi kszo ci czterosuwowych silników spalinowych, zarówno o zap!onie iskrowym (ZI), jak i samoczynnym (ZS), stosuje si specjalne uszczelniacze, zabezpieczaj ce przed nadmiernym przedostawaniem si oleju do komory spalania silnika, przez szczeliny mi dzy trzonkami zaworów i prowadnicami.

2.2. Wp•yw osadów na zuycie zaworów

Przeprowadzono szerokie badania mechanizmów powstawania, wp!ywu i metod redukcji osadów zaworu dolotowego w silnikach benzynowych [2-8]. Wynika z nich, e osady powstaj z oleju, paliwa, jak i podobnych do sadzy cz steczek [4, 7], i e gromadzenie si osadów wp!ywa na sterowalno , emisj spalin i zu ycie paliwa w silnikach benzynowych. Wiele eksperymentów wykaza!o, e parametry silnika, takie jak wycieki oleju przez prowadnice zaworowe i dodatnia wentylacja wa!u kor- bowego, temperatura zaworu i recyrkulacja gazów spalinowych wp!ywa na powstawanie osadów. Jednak bardzo ma!o prac obejmuje mechanizmy powstawania osadów na zaworach dolotowych w silnikach ZS. Stwierdzono, e osady zaworu wydechowego, powsta!e z produktów spalania, okaza!y si korzystne dla zapewnienia smarowania na powierzchni styku przylgni. Ich wp!yw na zu ycie zaworu dolotowego jednak nie by! badany. W pracy [4] scharakteryzowano tworzenie si osadów na zaworach dolotowych w silnikach ZS.

Na rysunku 1 przedstawiono typowe miejsca gromadzenia si czarnych i szarych osadów na zaworze oraz warto ci temperatury sprzyjaj ce powstawaniu tych osadów.

Szary / Gray Czarny / Black

523 K

623 K

723 K

Gniazdo / Seat Insert

Zawór / Valve 700 K

Rys. 1. Zgromadzone osady na zaworach dolotowych silnika ZS, na bazie [4]

(4)

Czarny osad sk!ada! si g!ównie z zag szczonego oleju, produktów utleniania i produktów wczesnego zw glania. Wi ksz cz ci szarego osadu by! popió!. Sk!ada!

si on g!ównie z siarczanu wapnia. Wykazano, e gromadzeniu si tzw. czarnych osa- dów na powierzchni zaworu dolotowego sprzyja jego temperatura utrzymuj ca si w zakresie 230 do 300° C. W temperaturze zaworu dolotowego powy ej 350° C osady lub sk•adniki oleju silnikowego na zaworze dolotowym zosta•y zamienione w popió•.

2.3. Wp•yw zjawiska obracania si zaworu na jego zu ycie

Obrót zaworu mo na osi gn za pomoc wymuszaj cych rotatorów lub za pomo- c wielorowkowych obejm, a nie dociskanych obejm. Pozwalaj one zaworowi obraca si pod wp•ywem drga rozrz du i spr yn zaworów. Taka rotacja mo e by wy- muszona, je eli rodek krzywki jest przesuni ty wzgl dem osi zaworu. W pracy [9]

zamieszczono wyniki pomiarów obrotu zaworu wydechowego i stwierdzono, e w rozwa anym silniku zawór zacz • si obraca od przekroczenia pr dko ci obrotowej silnika 3000 obr/min, a nast pnie gwa•townie wzrós• przy wy szych pr dko-

ciach obrotowych silnika (jak pokazano na rys. 2).

Stwierdzono te , e przy niskiej pr dko ci pracy (3000 obr / min) zawór nie obraca• si stale, ale nieregularnie zmienia• kierunek obrotu. W pracy [10] stwierdzono równie , e obrót zaworu by• przypadkowy i wyst powa• w obu kierunkach. Zaob- serwowano, e zawory zatrzymywa•y si i ponownie zaczyna•y si obraca , gdy zmienia•a si pr dko obrotowa silnika. Pocz tek takiego obracania rozpoczyna• si przy 50 procentach maksymalnej pr dko ci obrotowej silnika. Istnieje zgodny pogl d,

e obrót zaworu jest korzystny w usuwaniu osadów. To zapobiega tworzeniu si lo- kalnych punktów zapalnych i pomaga utrzyma dobre uszczelnienie i styk termiczny zaworu z gniazdem [10-12]. Rola obrotu zaworu w zu yciu zaworu/gniazda, jednak nie jest w pe•ni poznana.

0 2 4 6 8 10 12 14

1000 2000 3000 4000 5000

pr^✁ dko^✂^✄ obrotowa silnika [obr/min] / engine rpm

pr

☎ dko

✆✝ obrotowa zaworu [obr/min] / valve rpm

Rys. 2. Pr^✁dko^✂^✝ obrotowa zaworu wylotowego w funkcji pr^✁ dko^✂ci obrotowej silnika, [9]

(5)

2.4. Wp•yw paliwa na powstawanie osadów na zaworze

Silniki lekkoobci one stosowane w pojazdach mog by zasilane benzyn lub olejem nap dowym, wysokoobci one silniki ci kich pojazdów s zasilane olejem nap dowym, za du e silniki stacjonarne s zasilane z regu•y ci kim olejem opa•o- wym. W silnikach stacjonarnych u ywanych do produkcji energii mo na u ywa paliw gorszej jako ci ni ci kie oleje opa•owe. Zawarto popio•u w takim „gorszym”

paliwie jest wy sza lub samo paliwo jest ni szej jako ci i zawiera ci sze frakcje.

U ycie niskiej jako ci olejów opa•owych mo e prowadzi do problemów z wyst po- waniem korozji i erozji na gor co. Korozja na gor co zazwyczaj jest zwi zana ze zja- wiskami utleniania przyspieszanych przez nasiarczanie, zachodz cymi w wysokich temperaturach (ok. T 500° C), w po• czeniu z osadzeniem si stopionych soli [13].

Mechanizmy powstawania cz stek w du ych silnikach stacjonarnych na ogó• ró ni si od tych w lekko lub wysokoobci onych silnikach ZS. Wynika to z ró nych specy- fikacji silnika i paliwa. Spalane substancje w du ych silnikach stacjonarnych zawiera- j zwykle du ilo zwi zków aromatycznych i popio•u (ok. 0,1% wag.), który sk•ada si z wanadu, sodu, wapnia, niklu, magnezu, aluminium i krzemu. Ponadto zawarto siarki w oleju jest zwykle wysoka, oko•o 3% wagowo. W zwi zku z tym, mog wyst powa wanadylowanadany o niskiej temperaturze topnienia [14]. Wysoka zawar- to wapnia w oleju smaruj cym mo e mie ogromny wp•yw na korozj niektórych materia•ów/pokry [15]. W dost pnej literaturze mo na spotka liczne artyku•y ([11, 16 - 20]) na temat powstania i struktury cz steczek w silnikach ZS. Artyku•y te jednak dotycz konkretnego zastosowania s•abo/wysoko obci onych silników i/lub powstawanie sadzy w silnikach ZS. Ich praca odbywa•a si z nie zanieczyszczonymi olejami opa•owymi o niskiej zawarto ci siarki i tylko ze ladowymi ilo ciami, lub brakiem, zanieczyszcze metalicznych. To, w po• czeniu z ró nymi konfiguracjami silnika mo e w istotny sposób wp•ywa na tworzenie si cz steczek, w porównaniu do du-

ych silników stacjonarnych. Stosowane podej cie w tych artyku•ach nie ma wi c bezpo redniego zastosowania do du ych silników ZS. Dopiero niedawno opublikowa- no artyku•y, które dotycz tworzenia cz steczek w du ych silnikach ZS ([21-24]).

Wyst puj ce w silnikach korozja i erozja ró nych materia•ów prawie zawsze po- ci gaj za sob wzrost warstwy osadów.

W du ych silnikach stacjonarnych mog pojawia si pewne ilo ci Cl, które mog by znaczne w przypadku silników morskich, eksploatowanych na przyk•ad na Jamaj- ce, gdzie Cl pochodzi z wody ch•odz cej i powietrza dolotowego. Ilo ci takich zwi z- ków, jak wanad (V) i siarka (S) mog by bardzo wysokie, w zale no ci od jako ci oleju opa•owego. Na przyk•ad oleje otrzymywane z ropy z okolic Wenezueli zawieraj du o V i S. Innymi szkodliwymi elementami obecnymi w olejach opa•owych s g•ów- nie Ni, Na, Ca, cho w silnikach ZS g•ównym ród•em Ca jest u ywany olej smarowy.

W niektórych silnikach do oleju opa•owego stosuje si dodatek na bazie magnezu (Mg). G•ówn funkcj tego dodatku jest zmniejszenie/utrudnienie powstawania osa- dów korozyjnych, szczególnie na przylgniach zaworów wydechowych.

(6)

Z bada przeprowadzonych nad ilo ci i rozk•adami cz steczek osadów w silnikach ZS, np. przez [21, 24-26] wynika•o, e st enia masowe cz steczek zosta-

•y zwi kszone podczas korzystania z ni szej jako ci pozosta•o ciowego oleju opa•o- wego (o wysokiej zawarto ci popio•u > 0,1% wag.), w porównaniu do ci kich olejów opa•owych. Obci enie silnika nie wp•ywa•o w istotny sposób na rozk•ady wielko ci cz steczek

Morfologia cz steczek popio•u w silniku ZS i ich sk•ad by•y badane przez np. [21, 26-27]. Ogólnie, popió• z pozosta•o ciowego oleju zawiera wi cej elementów nie- organicznych ni ci kie oleje opa•owe. W spalinach rednioobrotowych silników ZS cz steczki spalin zawiera•y (w % wag.) 25 sadzy, 10 w glowodorów (HC, pochodz - cych z paliwa i oleju smaruj cego), oraz 65 popio•u (tlenki metali, siarczany, [27])

2.5. Wp•yw paliwa i dodatków do paliwa na st enia masowe cz steczek

W pracy [28] autorzy stwierdzili, e je li zawarto siarki w oleju (1,5-3% wag.) zostanie zwi kszona, a równocze nie wzgl dny stosunek powietrza do paliwa ( =1- 2.5) zmniejszy si , to st enie masowe cz steczek znacznie wzro nie. Je li tylko zawarto siarki w oleju wzros•aby, zwi kszenie st enia masowego cz steczek by•oby wyra nie mniejsze ni w poprzednim przypadku. Wed•ug autorów jest to nast pstwem wzrostu ilo ci siarczanów w cz steczkach. Ponadto zwi kszenie zwi zków aromatycznych (37.5-50% wag.) i siarki (0-2.8% wag.) w oleju opa•owym zwi ksza znacznie st enie masowe cz steczek. Je li olej ma wysok zawarto zwi zków aromatycznych powoduje to opó nienie zap•onu, a tym samym wy sze st enie masowe cz stek.

Dodanie wody do paliwa, tj. emulgacja, daje wyniki, które zale od jako ci oleju nap dowego. Dodatek ma•ej ilo ci wody zwi ksza st enia masowe cz steczek w oleju nap dowym o du ej zawarto ci w glowodorów aromatycznych (46% wag.), za zmniejsza ich st enie w oleju opa•owym o ni szej zawarto ci w glowodorów aromatycznych. Dla oleju nap dowego wp•yw dodatku wody jest prawie niezauwa-

alny.

Równie w pracy [26]; zauwa ono, e zwi kszenie ilo ci dodanej wody zwi ksza masow emisj cz stek sta•ych. Dodatki do ci kiego oleju opa•owego s zazwyczaj oparte na bazie zwi zków Mg ([29-32]). Jednak ich g•ównym celem jest zapobieganie tworzeniu si silnie r cych zwi zków wanadylowanadanów zawieraj cych g•ównie wanad, siark i sód o ró nym sk•adzie i niskiej temperaturze topnienia ([14, 29]).

W czasie bada eksperymentalnych osadów w du ych silnikach ZS, przeprowadzonych przez [23], stwierdzono, e popió• z oleju opa•owego ma bardzo zmienny charakter. G•ównymi przyczynami ró nic w rozk•adach wielko ci kropel by•y typ silnika i w•a ciwo ci oleju nap dowego. Na tworzenie cz steczek nie mia•y wp•ywu dodatki oleju nap dowego. Obserwowano ma•e i du e cz steczki popio•u. Ma•e cz - steczki powsta•y przez zarodkowanie cz steczek popio•ów ulatniaj cych si paliw, które wzrasta•y podczas kolejnych procesów kondensacji i aglomeracji. Z kolei du e by•y g•ównie aglomeratami cz steczek o ró nej wielko ci, sk•adaj cych si z jeszcze

(7)

mniejszych drobin, które by•y wtórnie tworzone z osadów i cz steczek pozosta•o ci paliwa o ró nych rozmiarach. Stwierdzono równie obecno aglomeratów sk•adaj - cych si z pierwotnych cz steczek sferycznych, które sk•ada•y si z jeszcze mniejszych struktur.

2.6. Mechanizmy osadzania si cz steczek na powierzchni przylgni zaworu wylotowego

Osadzanie si cz steczek jest zazwyczaj zdefiniowane jako transport masy z fazy gazowej poprzez cz steczki na powierzchnie rozpatrywanego systemu. Taki transport mo e wyst pi poprzez osadzanie cz steczek lub osadzanie par. Mechanizmami osadzania cz steczek obecnych w fazie gazowej s : bezpo rednie uderzenia, turbulentne uderzenia, termoforeza, ruchy Browna i grawitacja. Pary mog si osadza przez bezpo redni kondensacj lub chemisorbcj , tj. przez powierzchniow adsorbcj , poprze- dzaj c chemiczn reakcj [23].

Z regu•y przep•yw gazów spalinowych ma posta w pe•ni rozwini tego turbulentnego przep•ywu. Brzegowa warstwa p du przep•ywu mo e by podzielona na trzy cz ci: strefa turbulentna, strefa buforowa – w której turbulencje stopniowo zanikaj , i podwarstwa laminarna.

Na osadzanie si cz steczek wp•ywaj g•ownie turbulencje przep•ywu i warstwa graniczna st e cz steczek, z•o ona z warstwy buforowej i podwarstwy laminarnej.

Turbulencje przep•ywu maj wp•yw na wszystkie wspomniane wy ej mechanizmy osiadania, poniewa one decyduj , jak du a ilo cz steczek b dzie w stanie penetro- wa do warstwy buforowej. Przy turbulentnym uderzeniu, wiry, o du ej pr dko ci przep•ywu, transportuj cz steczki przez warstw buforow do podwarstwy laminarnej. Aby móc si osadzi na powierzchniach systemu cz steczki b d musia•y pene- trowa przez podwarstw laminarn ; a to mo e wyst powa , je li cz steczki maj wystarczaj cy p d z turbulentnego przep•ywu. Taki mechanizm jest wtedy nazywany turbulentnym uderzeniem. Inne mechanizmy (termoforeza, ruchy Browna, oraz grawitacja) mog tak e transportowa cz steczki na powierzchnie, przy czym te mechanizmy mog wyst powa jednocze nie. Termoforeza jest definiowana gdy ruch cz steczek jest wywo•any przez gor ce, bardziej energetyczne gazowe moleku•y blisko zim- nych powierzchni [23].

2.7. Mechanizmy narastania osadu

Jak opisano w pracy [23] osadzanie si na powierzchni przylgni zaworu wylotowego mia•o posta osadzania si cz steczek, wywo•ane g•ownie mechanizmami uderzenia turbulentnego i termoforez . Turbulentne uderzenie powodowa•o osiadanie du ych cz steczek (10 µm), a termoforeza ma•ych cz steczek (0.08–0.1 µm). Ponie- wa efekt bezpo redniego uderzenia na przylgnie zaworu by• mniej istotny, by• on badany oddzielnie jako przypadek zgi cia w rurze. Oko•o 66% osadu by•o spowodo- wanych przez turbulentne uderzenie, a 34% przez termoforez w podstawowym przypadku. W przypadku ma•ej proporcji V/Na (zmiana w sk•adzie paliwa), udzia•

(8)

turbulentnego uderzenia by• najwi kszy – oko•o 75%. Turbulentne uderzenie i termoforeza by•y niemal równe w przypadku po•owicznego otwarcia zaworu (zmiana pr d- ko ci osadzania). W przypadku prowadzonego badania wspomnianego zgi cia w rurze ca•e osadzanie by•o spowodowane bezpo rednim uderzeniem.

2.8. Prdko^✁ osadzania cz steczek osadu

Pr dko osadzania du ych cz steczek (10-µm), wywo•anego przez turbulentne uderzenie by•a wi ksza ni pr dko osadzania ma•ych cz steczek (0.1-µm) wywo•a- nego przez termoforez . W przypadku pe•nego otwarcia zaworu efekt turbulentnego uderzenia rozci ga• si na cz steczki o rozmiarze nieco poni ej 1 µm, a w przypadku po•owicznego otwarcia zaworu na cz steczki o rozmiarze poni ej 0.1-µm. Pr dko osadzania cz steczek o rozmiarach pomi dzy 0.1 i 1 µm by•y dlatego kombinacjami turbulentnego uderzenia i termoforezy. W przypadku zgi cia w rurze efekt turbulentnego uderzenia rozci ga• si nawet dalej na cz steczki o rozmiarze do oko•o 0.01 µm [23].

2.9. Z•uszczenie osadu

Z•uszczenie osadu i powtórne wyrywanie cz steczek s kluczowymi przypadkami cz steczek o nieregularnych kszta•tach [23]. Ich wyst powanie jest bardziej lub mniej losowe. To mo e by wyja nione przez p kanie materia•u osadu i/lub ponownie wy- rywane cz steczki z powierzchni systemu spalania. Istnieje kilka czynników, które wywieraj wp•yw na •uszczenie si warstwy osadu lub lepko osadu, na przyk•ad sk•ad paliwa (ilo popio•u), dodatki paliwa, sk•ad oleju smaruj cego, chemiczne ro- dowisko pierwiastków, materia•y (materia•y zaworu, twarde pokrycia, materia•y •opa- tek turbiny etc.), temperatury systemu i pr dko przep•ywu. Innym wa nym czynnikiem jest w giel (C) obecny w ró nych formach w cz steczkach; poniewa te cz - steczki osadzaj si na powierzchniach, a najprawdopodobniej C obecny w cz steczkach jest wypalany i jest wtedy uwalniane ciep•o. Mo e to wp•ywa na lepko osadu z powodu wzrostu temperatury, który u•atwia zjawisko stopienia/spiekania. Chemicz- ne reakcje maj ce miejsce w osadzie mog tak e si znacz co zmienia , poniewa atmosfera gazu otaczaj cego osad mo e najpierw by redukuj ca, a nast pnie przej w utleniaj c . Gdy wszystkie te czynniki maj wp•yw na lepko osadu, g•ówny udzia• pochodzi prawdopodobnie ze sk•adu paliwa i oleju smaruj cego, ró nych materia•ów oraz temperatury procesu i materia•ów. To s g•ówne czynniki okre laj ce ten- dencj do stapiania/spiekania osadzanych cz steczek. Wp•yw sk•adu oleju nap dowego na sk•ad, struktur , i lepko osadu zmienia• si wyra nie, gdy o wysokiej zawarto- ci popio•u olej nap dowy (HA-HFO) by• domieszkowany przez dodatki oleju oparte na Mg-Si; grubo warstw osadu stanowi•a oko•o 1/10 tej uzyskanej dla samego oleju HA-HFO. Struktura osadu by•a tak e bardziej porowata, a u lowata struktura (kost- kowa) by•a mniej powszechna. Porowata i krucha struktura osadu przyczyni•a si do ma•ej ilo ci osadu i •atwo ci p kania. Najbardziej krytyczna zmienn w u ywaniu

(9)

dodatków olejowych w oleju nap dowym jest proporcja Mg-V i Si-Mg ([29-32]).

Magnez Mg w dodatku g•ownie s•u y jako zamiennik dla Na, obecnego w olejach nap dowych, przekszta•caj c wanadylowanadat sodu, który mo e prawdopodobnie formowa si w mniej lepkie wanadaty magnezu o wy szym punkcie topnienia, st d redukuj c ilo i korozyjno osadu.

3. Model zu ycia zaworu

Z przeprowadzonej analizy wynika, e zu ycie przylgni zaworów i ich gniazd mo- e zachodzi w ró nych warunkach. Mo e ono odbywa si bez powstawania osadu na powierzchni przylgni lub z jego powstawaniem, przy czym intensywno osadzania i morfologia osadów zale y od wielu opisanych wcze niej czynników. Dlatego do opisu zu ycia zaworów i ich gniazd celowe jest opracowanie odmiennych modeli zu-

ycia zaworu:

- bez osadzania si nagaru – co cz ciej wyst puje dla zaworu dolotowego, - z osadzaniem si nagaru –co ma cz ciej miejsce w przypadku zaworu wyloto-

wego, zw•aszcza je li nie wyst puje zjawisko wymuszonego obracania si zaworu.

W modelu wykorzystano dwa mechanizmy zu ycia zaworu: poprzez uderzenie i lizganie, jak sugerowano w pracy [33]. Mechanizmy zu ycia mog wp•ywa jeden na drugi i sumaryczne zu ycie mo e by wi ksze, ni warto wynikaj ca z prostego dodania zu ycia z poszczególnych mechanizmów. Przyk•adowo uszkodzenie powierzchni wynikaj ce z uderzenia mo e os•abi materia• gniazda i zwi kszy prawdo- podobie stwo zu ycia lizgowego wskutek wyrywania materia•u. Prawdopodobnie bardzo ma•y po lizg wyst puje przy uderzeniu zaworu o gniazdo.

Zu ycia cierne, adhezyjne i frettingowe mog wyst pi równocze nie podczas tarciowego po lizgu przylgni zaworu i gniazda, podczas dzia•ania ci nienia gazów w komorze spalania.

Model matematyczny zu ycia zaworu dolotowego W okre la równanie (1) [34]:

j n i

A KNe A H

Nx P W = αk +β

(1)

gdzie: α=10⁵ i β=10^-1 – wspó•czynniki, x = 5.24 m – droga po lizgu przylgni za- woru wzgl dem przylgni gniazda , H = 490 HV – twardo powierzchni gniazda,

=8053 N - rednia si•a obci aj ca pole styku zaworu z gniazdem, Ai = 211.7 mm- pocz tkowego pola styku zawór – gniazdo, A -pole styku po N cyklach, k=5*10^-5 - sta•a po lizgu wyznaczona eksperymentalnie, j=10, K=5.3*10^-14, n=1 – sta•e uderzenia wyznaczone eksperymentalnie.

Obci enie gniazda zaworu jest pocz tkowo równe 0, nast pnie wzrasta do warto ci P i znów maleje do 0. Za [33], dla obliczenia obj to ci zu ycia lizgowego przyj to warto u rednion równ po•owie P. Wspó•czynnik po lizgu µ by• przyj ty równy 0.1, jako typowa warto dla smarowani granicznego stalowych powierzchni.

(10)

Szczytowe obci enie P, normalne do powierzchni po lizgu obliczano przy wykorzystaniu szczytowej warto ci ci nienia gazów pg = 13 MPa w cylindrze oraz geometri zaworu, ze wzoru (2) [33-34]:

(

µ

)

θ π

sin 1

2

= +p R

P ^g (2)

gdzie: θ=45º - k t przylgni zaworu, µ =0.1 - wspó•czynnik tarcia w styku zawór – gniazdo, R=18 mm – promie otworu gniazda w g•owicy.

Schemat obci enia gniazda i jego geometri pokazano na rysunku 3.

θθ θθ

µ µ µ

µ µµµµ

Rys. 3. Obci^✄ ^☎ enie zaworu i jego parametry geometryczne

Energia uderzenia e by•a obliczana z zale no ci (3) [33-34]:

2

2 1mV

e= (3)

gdzie: m – suma masy zaworu i po•owy masy spr yny, V = 288 mm/s– pr dko zaworu podczas uderzenia, e – energia uderzenia na cykl [J], N =18.72*10⁶ - liczba cykli.

Geometryczna zale no mi dzy ubytkiem r i obj to ci zu ycia W dla przypadku, gdy k ty przylgni zaworu i gniazda s równe jest dana poprzez zale no (4) [33-34]:

s i i s s i

w R w

r W θ

θ θ

π sin

sin cos

2 − +

= (4)

gdzie: Ri = 16.85 mm – pocz tkowy promie przylgni gniazda, s = 45 º– k t przylgni gniazda, wi =2 mm – pocz tkowa d•ugo przylgni gniazda (mierzona). Promie Ri

mo e by obliczony u ywaj c wi i promienia oraz d•ugo ci przylgni jak wyspecyfiko- wano dla przylgni gniazda Rd i wd.

Przyk•adowe, obliczone z modelu (1), przebiegi g• boko ci zu ycia r w funkcji liczby cykli przedstawiono na rysunku 4.

Obliczona warto zu ycia zaworu dla przypadku gniazda odlewanego, dla pr d- ko ci osiadania V=0.288 m/s (rys. 4), by•a wi ksza o 30% od podanej w pracy [33].

Powodem by•o przyj cie tu sta•ej pr dko ci uderzenia zaworu o gniazdo, co w kolejnych cyklach dawa•o wi ksz energi uderze , ni w przypadku uwzgl dnienia

(11)

zmniejszania si warto ci pr dko ci osiadania zaworu spowodowanego jego zu y- ciem.

Zu ycie zaworu wydechowego jest procesem z•o onym z podprocesów:

- ciernego wywo•anego po lizgami przylgni, - wywo•anego uderzeniami zaworu o gniazdo,

- korozyjnego, z uwagi na prac w agresywnym rodowisku chemicznym i wysokiej temperaturze [35].

0 0,02 0,04 0,06 0,08

0 5000 10000 15000 20000

liczba cykli / c ycles number [x10³]

gniazdo odlewane

eliwne / seat insert from cast iron

zu

✁ ycie/ wear [mm]

Rys. 4. Zu^☎ ycie (pog•^✁ bienie) przylgni gniazda dla przypadku gniazda odlewanego ^☎ eliwnego, dla sta•ej pr^✁dko^✂ci osiadania zaworu V=0.288 m/s [34]

W przypadku wyst powania obrotów zaworu wzgl dem gniazda zu ycie przylgni mo e by szacowane w podobny sposób jak dla zaworów dolotowych. W przypadku braku obracania si zaworu wylotowego, modelowanie jego zu ycia jest bardzo trud- ne. Jest ono podobne do modelu zu ycia zaworu dolotowego, je li chodzi o zu ycie cierne i od uderze . Jednak przylgnie zaworów wylotowych pokryte s dodatkowymi warstwami, np. stellitowymi dla ochrony przed wysokimi warto ciami temperatury. Pow•oki te z regu•y maj wi ksz twardo . W wi kszym stopniu te na tych zaworach osadza si nagar ni na zaworach dolotowych.

Podczas obliczania szczytowego obci enia normalnego do powierzchni po lizgu P, pojawi•a sie konieczno oszacowania wspó•czynnika tarcia na powierzchni styku przygni gniazda I zaworu w warunkach obecno ci osadu. Warto tego wspó•czynnika mo na wyznaczy jedynie eksperymentalnie, co opisano w dalszej cz ci artyku•u.

Aby uwzgl dni w modelu powstawanie narostu produktów utleniania i spalania przyj to za•o enie, e gniazdo i zawór zu ywaj si w nast puj cy sposób:

- Geometria gniazda i zaworu jest osiowosymetryczna, dla u•atwienia oblicze . - Gniazdo zu ywa si na ca•ej powierzchni przylgni, zgodnie z modelem (1).

Przyj to, ze kszta•t zu ycia jest sinusoidalny. rodkowy odcinek sinusoidy jest ci ty, jak na rysunku 5. Z modelu (1)-(4) jest oszacowana szeroko zu ycia wgniazdo. Wydaje si , e w przypadku tworzenia si warstewki produktów reakcji tribochemicnych warto tego ubytku jest zbyt du a. Tote dodatkowo ze wzoru (7) jest obliczana szeroko zu ycia wgniazdo dla warto ci obci enia P, tempera- tury T i liczby cykli N i przyjmowana jest warto rednia z obu modeli. G! bo-

(12)

ko zu ycia rgniazdo obliczana jest ze wzoru (8), a parametr chropowato ci Rmax

ze wzoru (18).

- Zawór zu ywa si na cz ci swej powierzchni przylgni. Kszta!t ubytku ma cha- rakter odcinka sinusoidy, jak na rysunku 5. Szeroko zu ycia wzawór i g! boko zu ycia rzawór zale od liczby cykli, obci enia i temperatury.

- Ca!y ubytek jest pokryty warstw tlenków, tak by tworzy!y one grzbiet sinusoidalny. Wysoko tego grzbietu nad poziomem przylgni zaworu jest tak dobrana by suma wysoko ci tego grzbietu i g! boko ci ubytku odpowiada!a parametrowi Rmax, zale nego od liczby cykli wed!ug zale no ci (17).

- Szeroko w i g! boko r ubytku zaworu i gniazda w funkcji liczby cykli obli- czano z zale no ci (5) – (8) [34]. Warto ci odniesienia wynosz odpowiednio dla obci enia P0=17500 N, ilo ci cykli N0=864000 cykli, temperatury T0=780 K, pola powierzchni styku zaworu i gniazda A0=314 mm²:

( ) ( )

( )

₀ ⁰ ⁰^,²⁶⁸⁷

0

) 1376 , 3 / exp(

P N w

A A P w T w

T w w

zawor zawor zawor

zawor

zawor = − ⋅ (5)

( ) ( )

( )

4939 , 0 0

0 0

) 255 , 10 / exp(

P N r

A A P r T r

T r r

zawor

zawor = − ⋅ (6)

( ) ( )

( )

3475 , 0 0

0 0

) 3738 , 4 / exp(

P N w

A A P w

T w

T w w

gniazdo gniazdo gniazdo

gniazdo

gniazdo = − ⋅ (7)

( ) ( )

( )

2378 , 0 0

0 0

) 4526 , 4 / exp(

P N r

A A P r

T r

T r r

gniazdo

gniazdo = − ⋅ (8)

- Szeroko w i g! boko r ubytku zaworu i gniazda w funkcji obci enia obli- czano z zale no ci (9) – (12) [34]:

( ) ( )

( )

/ exp(1 10

( (

/

) )

9 10

(

/

)

0.4097)

0 2 6

0 9

0 0 0

+

⋅

−

⋅

= ⁻ P A A ⁻ PA A

N w

A A N w T w

T w w

zawor zawor

(9)

( ) ( )

( )

exp(5 10 ⁹

( (

/ ₀

) )

² 6 10 ⁵

(

/ ₀

)

3.8992)

0 0

−

⋅

−

⋅

= ⁻ P A A ⁻ P A A

N r

N r T r

T r r

zawor zawor

(10)

( ) ( )

( )

exp(1 10 ⁹

( (

/ ₀

) )

² 2 10 ⁵

(

/ ₀

)

0.4468)

0

+

⋅

−

⋅

= ⁻ P A A ⁻ P A A

N w

N w T w

T w w

gniazdo gniazdo

(11)

( ) ( )

( )

exp(1 10 ⁹

( (

/ ₀

) )

² 2 10 ⁵

(

/ ₀

)

1.1446)

0 0

−

⋅

−

⋅

= ⁻ P A A ⁻ P A A

N r

N r T r

T r r

gniazdo gniazdo

(12)

(13)

- Szeroko w i g! boko r ubytku zaworu i gniazda w funkcji temperatury obli- czano z zale no ci (13) – (16) [34]:

( )

⁽ ² ¹⁰ ⁰^.⁰⁰¹ ²^.³⁵²³⁾

/ ₆ ₂

0 0

0 − ⋅ ⋅ + ⋅ +

= ⁻ T T

N w

N w P

w

A A P w w

zawor

zawor (13)

( )

⁽ ⁹ ¹⁰ ⁰^.⁰⁰⁰⁹ ⁰^.¹¹⁸¹⁾

/ ₇ ₂

0 0

0 − ⋅ ⋅ + ⋅ +

= ⁻ T T

N r

N r P r

A A P r r

zawor

zawor (14)

( )

⁽ ⁵ ¹⁰ ⁰^.⁰⁰⁵⁸ ⁰^.⁴⁵²¹⁾

/ 6 2

0 0

0 − ⋅ ⋅ + ⋅ +

= ⁻ T T

N w

P w

A A P w w

gniazdo gniazdo

(15)

( )

⁽ ⁹ ¹⁰ ⁰^.⁰⁰¹ ⁰^.⁰⁹⁸⁵⁾

/ ₇ ₂

0 0

0 − ⋅ ⋅ + ⋅ +

= ⁻ T T

N r

P r

A A P r r

gniazdo

gniazdo (16)

- Warto ci parametru chropowato ci Rmax (rys. 5) mo na wyznaczy z przybli o- nej zale no ci (17) dla zaworu, a z (18) dla gniazda [34]:

⋅ +

⋅

=

78 . 5 1

. 1 0

0

max 10 13.9 10

8 f

f A A P

R P (17)

⋅ +

⋅

=

71 . 3 1

. 2 0

0

max 10 17.05 10

9 f

f A

A P

R P (18)

Warto ci odniesienia wynosi!y odpowiednio: dla obci enia P0=1960 N, dla pola powierzchni styku zaworu i gniazda A0=314 mm².

W powy szych wzorach uwzgl dniono ró nic obci enia P, pola powierzchni styku A, liczby cykli N oraz temperatury T czy cz stotliwo ci uderze f w porównaniu z warto ciami odniesienia P0, A0, N0, T0, f0.

Rys. 5. Za!o^☎ ony model zu^☎ ycia zaworu i jego gniazda

(14)

4. Badania eksperymentalne

Pomiar wspó!czynnika tarcia mi dzy przylgniami zaworu i gniazda, w warunkach wyst powania na nich nagaru, powinien odbywa si na rzeczywistym silniku, a przynajmniej na modelu zaworu wspó!pracuj cego z gniazdem. Poniewa nie posia- dano takiego stanowiska, które jest skomplikowane i drogie, a dodatkowo wyst powa!

brak danych warto ci takiego wspó!czynnika tarcia w dost pnej literaturze, zdecydo- wano si oszacowa go metod po redni na posiadanym stanowisku. Stanowisko to przeznaczone by!o wprawdzie do badania redniego momentu tarcia wiertnego mi - dzy obracaj c si kulk i nieruchom p!ytk , jednak pozwala!o oceni , jak zmienia si wspó!czynnik tarcia ze zmian obci enia. Ró nice przy porównywaniu wyników pomiarów wspó!czynnika tarcia z dwóch ró nych stanowisk mog przekracza 100%, co nie pozwala na bezpo rednie stosowanie zmierzonych warto ci wspó!czynnika tarcia do styku zawór - gniazdo. W celu umo liwienia porównania zmierzonego wspó!czynnika tarcia ze wspó!czynnikiem tarcia w styku zawór - gniazdo przyj to za!o enie, e wzgl dny stosunek zmierzonych warto ci wspó!czynnika tarcia dla skojarze : stalowa kulka - p!ytka z nagarem oraz stalowa kulka - p!ytka bez nagaru jest zbli ony do stosunku warto ci wspó!czynnika tarcia dla skojarze : stalowy zawór - gniazdo z nagarem oraz stalowy zawór - gniazdo bez nagaru.

Tote warto wspó!czynnika tarcia µzgnagar mi dzy zaworem i gniazdem, w obecno ci nagaru, oszacowano z zale no ci (19):

zg N P kp

N P kpnagar zgnagar

s

µ

=

µ

⋅

=

7 . 0

7 .

0 (19)

gdzie: µzg = 0.1 – wspó!czynnik tarcia mi dzy zaworem i gniazdem, bez obecno ci nagaru, µkpnagar = 0.07 – zmierzony wspó!czynnik tarcia mi dzy kulk i p!ytka, w obecno ci nagaru, przy obci eniu Ps= 7 N, µkp = 0.15 – zmierzony wspó!czynnik tarcia mi dzy kulk i p!ytka, bez obecno ci nagaru, przy obci eniu Ps = 7 N.

Badania eksperymentalne przeprowadzono na stanowisku pokazanym na rysun- kach 6 i 7.

(15)

7 2 1 3

1 54

6

8 9

Wze! t arcia/frict ion pair

Rys. 6. Stanowisko do badania momentu tarcia pary ciernej kulka – powierzchnia p!aska:

1 – wa!ek, 2 – silniczek elektryczny, 3 – obci^✄ ^☎ niki, 4 – kulka, 5 – próbka, 6 – zasilanie spr^✁^☎ onym powietrzem, 7 – struna, 8 – tarcza do odczytywania k^✄ta skr^✁ cenia, 9 – stolik aerostatyczny

Pomiary momentu tarcia przeprowadzano na stanowisku z !o yskami aerodyna- micznymi, zasilanymi powietrzem o ci nieniu 10 bar.

W ze! tarcia

Rys. 7. Miejsce pomiaru momentu tarcia (powi^✁ kszenie w^✁z!a tarcia z rys. 6)

4.1. Sposób przeprowadzenia pomiaru

Po zamontowaniu na stanowisku pomiarowym próbki i kulki pomiarowej w! czano silniczek elektryczny nap dzaj cy wa!ek z kulk obracaj c si ze sta! pr dko ci obrotow 36 obr/min. Kulka lizga!a si po próbce przez 5 min, po czym odczytywano k t skr cenia struny. Nast pnie kolejno obci ano wa!ek ci arkami: 0,2 – 1,0 kg, co 0,2 kg. Po kolejnym do!o eniu obci enia po up!ywie 5 min odczytywano k t skr cenia. Po osi gni ciu maksymalnego obci enia stanowiska, kontynuowano pomiary przy zmniejszanym obci eniu. Dla próbki wykonano 10 serii pomiarowych, w celu wyliczenia rednich warto ci momentu tarcia.

(16)

Jego warto wyznaczono ze wzoru (20) [36]:

+ −

⋅ −

⋅

=

p p k

k k

t E

1 E r 1 N p 33,722 M

2 2 max

ν ν

µ (20)

4.2. Wyniki bada

Uzyskane z pomiarów zmiany parametru chropowato ci Ra próbki w funkcji licz- by cykli przedstawiono na rysunku 8.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

ilo^✁^✂ cykli / cycles number [-]

pracy

parametr chropowato

✄ ci / roughness parameter Ra [µµµµm]

Rys. 8. Zale^☎ no^✂^✝ parametru chropowato^✂ci Ra w funkcji liczby cykli

Uzyskano równie zmiany momentu tarcia w funkcji obci enia, przedstawione na rysunku 9 oraz wspó!czynnika tarcia.

Ze wzrostem liczby cykli uzyskano do oko!o 2300 cykli nisk , niemal sta! war- to parametru chropowato ci Ra próbki. Po przekroczeniu 2300 cykli chropowato wzros!a prawdopodobnie wskutek rozpocz cia stykania si kuli z powierzchni stalo- wej p!askiej próbki. Po oko!o 4500 cyklach warto parametru chropowato ci Ra próbki stabilizowa!a si na wy szym poziomie. Taki przebieg zmian parametru chropowato ci wiadczy o stopniowym wycieraniu si warstwy nagaru z powierzchni próbki wskutek ruchu wiertnego kulki. Stosunkowo niska liczba cykli, po której na- st pi! wzrost parametru chropowato ci Ra próbki, mo e wiadczy o niskiej sile adhe- zji nagaru do powierzchni próbki.

Ze wzrostem obci enia obserwowano wzrost momentu i spadek wspó!czynnika tarcia mi dzy kulk i próbk pokryt warstw nagaru (rys. 9, 10).

Oszacowana warto wspó!czynnika tarcia dla styku zawór – gniazdo w obecno ci nagaru wynosi 0.047.

(17)

y = 0.000050x + 0.000452 R² = 0.996533

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

obci^✁enie / loading [N]

Mt [N m]

Rys. 9. Zale^☎ no^✂^✝ momentu tarcia Mt w funkcji obci^✄^☎ enia

wspó!czynnik tarcia / friction coefficient [-]

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Rys. 10. Zale^☎ no^✂ ^✝ wspó!czynnika tarcia µt w funkcji obci^✄^☎ enia

5. Wnioski

W wyniku przeprowadzonych bada mo na wyci gn nast puj ce wnioski:

1. Obecno smarowania w styku przylgni gniazd i zaworów rozrz du silnika powoduje zarówno wzrost, jak i zmniejszenie zu ycia zaworów i gniazd, w zale no ci od sk!adu, dodatków, jak i ilo ci oleju.

2. Obecno nagaru na powierzchni zaworu czy gniazda jest korzystna dla zaworów wylotowych. Obecno nagaru zmienia wspó!czynnik tarcia podczas po lizgów przylgni zaworu i gniazda.

3. Zjawisko obracania si zaworów generalnie sprzyja usuwaniu osadów z powierzchni przylgni, jednak wyst puje nie we wszystkich konfiguracjach silnika i warunkach jego pracy.

4. Powstawanie osadów na zaworach jest skomplikowanym procesem, z!o onym z kilku mechanizmów: bezpo redniego uderzenia, turbulentnego uderzenia i termoforezy. Osady sk!adaj si z cz steczek o ró nym sk!adzie i wielko ci, za-

(18)

le nie od wielu czynników, takich jak, warunków pracy silnika i rodzaju u ytego paliwa.

5. Ze wzrostem obci enia obserwowano wzrost warto ci momentu tarcia, a spadek wspó!czynnika tarcia mi dzy kulk i próbk pokryt warstw nagaru.

6. Warto wspó!czynnika tarcia przy obecno ci nagaru na przylgni zaworu i gniazda jest o rz d mniejsza ni bez obecno ci nagaru na zaworach.

7. Ze wzrostem liczby cykli do oko!o 2300 wyst puje niska, niemal sta!a warto parametru chropowato ci Ra próbki. Po przekroczeniu 2300 cykli chropowato wzros!a prawdopodobnie wskutek rozpocz cia stykania si kuli z powierzchni stalowej p!askiej próbki. Po oko!o 4500 cyklach warto parametru chropowato-

ci Ra próbki stabilizowa!a si na wy szym poziomie.

Literatura

[1] Wiles H. M.: Gas engines valve and seat wear, SAE Paper 650393, 1965.

[2] Bitting B., Gschwendtner F., Kohlhepp W., [et al.]: Intake valve deposits – fuel detergency re- quirements revisited, SAE Paper 872117 (SP-725), SAE Trans., 96, 1987

[3] Cheng S.: The physical parameters that influence deposit formation on an intake valve, SAE Paper 922257, 1992.

[4] Esaki Y., Ishiguro T., Susuki N., [et al.]: Mechanism of intake valve deposit formation: Part 1 – Characterization of deposits, SAE Paper 900151, SAE Trans., 99, 1990.

[5] Gething J.A.: Performance robbing aspects of intake valve and port deposits, SAE Paper 872116, 1987.

[6] Houser K.R. and Crosby T.A.: The impact of intake valve deposits on exhaust emissions, SAE Paper 922259, 1992.

[7] Lepperhoff G., Schommers J., Weber O., [et al.]: Mechanism of the deposit formation at inlet valves, SAE Paper 872115 (SP-725), 1987.

[8] Nomura Y., Ohsawa K., Ishiguro T., and Nakada M.: Mechanism of intake valve deposit formation:

Part 2 – Simulation tests, SAE Paper 900152, SAE Trans, 99, 1990.

[9] Hiruma, M. and Furuhama, S.: A study on valve recession caused by non-leaded gasoline – mea- surement by means of R.I., Bullet. JSME, 21, 147–160, 1978.

[10] Beddoes G.N.: Valve materials and design, Ironmaking and steelmaking, 19, 290–296, 1992.

[11] Heywood, J.B.: Internal combustion engine fundamentals, McGraw-Hill, London, 1988.

[12] Stone R.: Introduction to internal combustion engines, Macmillan, Basingstoke, 1992.

[13] Kofstad P.: High Temperature Corrosion, Elsevier Applied Science Publishers Ltd. 558 p., New York 1988.

[14] Kerby, R. C. and Wilson, J. R.: Solid-liquid phase equilibria for the ternary systems V2O5-Na2O- Fe2O3, V2O5-Na2O-Cr2O3, and V2O5-Na2O-MgO. Can J. Chem. 51, 1032.1040.68, 1973 [15] Umland, F. and Ritzkopf, M.: Ventilkorrosion in Dieselmotoren. Motortech.Z. 36, 191.195 (in

German), 1975.

[16] Baumgard, K. J. and Johnson, J. H.: The effect of fuel and engine design on diesel exhaust particle size distributions. SAE paper 960131, 37.50, 1996.

[17] Dolan D. F., Kittelson D. B. and Whitby K. F.: Measurement of diesel exhaust particle size distri- butions. ASME paper 75-WA/APC-5, 1.7, 1975.

[18] Kerminen V.-M., Mäkelä T. E., Ojanen C. H., [et al.]: Characterisation of the particulate phase in the exhaust from a diesel car. Environ. Sci. Technol. 31, 1883.1889, 1997.

[19] Amann C. A. and Siegla, D. C.: Diesel particulates . what they are and why. Aerosol Sci. Technol.

1, 73.101, 1982.

(19)

[20] Burtscher H.: Measurement and characteristics of combustion aerosols with special consideration of photoelectric charging and charging by flame ions. J. Aerosol Sci. 23, 549.595, 1992.

[21] Kasper A., Aufdenblatten S., Mohr M., [et al.]: Particulate emissions from a marine diesel engine.

J. Aerosol Sci. Suppl., 32 S1, s79.s80, 2001.

[22] Jokiniemi J. K., Pyykönen J., Lyyränen J., [et al.]: Modelling ash deposition during the combustion of low grade fuels. In: Applications of Advanced Technology to Ash-related Problems in Boilers (Edited by Baxter, L. and DeSollar, R.). New York: Plenum Press. Pp. 591.615, 1996.

[23] Lyyränen J.: Particle formation, deposition, and particle induced corrosion in largescale medium- speed diesel engines, PhD Thesis, VTT PUBLICATIONS 598, Espoo, 2006ESPPOO 2006 [24] Rodriguez-Maroto J. J., Sanz-Rivera D., Dorronsoro J. L., [et al.]: Characterisation of particles

emitted by a 14 MW low-speed diesel engine. J. Aerosol Sci. Suppl., 32 S1, s77.s78, 2001.

[25] Cooper, D. A.: Exhaust emissions from high speed passenger ferries. Atmos. Environ. 35, 4189.4200.Systems Associates. Pp. 3.31.3.61, 2001.

[26] Brehob D. D., Robben F. and Saweyr F.: Performance of water emulsified residual fuels in a medium-speed diesel. Am. Soc. Mech. Eng. Paper 83-DGP-10, 8 pp, 1983.

[27] Paro, D.: Development of the sustainable engine. Cimac 2001 Congress, Hamburg. Pp. 263.271.

Available on CD, 2001.

[28] Bonk N. and Lange J.: Einflüsse von Kraftstoffskomponenten und motorischen Massnahmen auf die Abgaszusammentsetzung an einem schwerölbetribenen Schiffsdieselmotor. Abgasemission von Schiffsdieselmotoren bei Schwerölbetrieb II (ASS II) 18 S 00117, IFKO, Universität Hannover 149 p. (in German), 1994.

[29] Bryers R. W.: Fireside slagging, fouling and high-temperature corrosion of hest-transfer surface due to impurities in steam-raising fuels. Prog. Energy Combust. Sci. 22, 29.120, 1996.

[30] Cortes V. J., Salvador-Martinez L., Sanchez E. J. [et al.]: Particulate emission control in oil-fired boilers using in-oil magnesium oxide additives. In: Proceedings: 1989 Fuel Oil Utilization Work- shop (Edited by Sanders C. F., McDonald B. L. and Miller M. N.). Tustin, CA: Energy, 1990.

[31] Scott J. F.: Additive and fuel mixture to prevent corrosion and ash deposition in plants operated with fossil fuel. German Patent 23 41 692, App. 1973-08-17, Acc. 1976-06-10, 13 p. (in German), 1977.

[32] Kukin I.: Additives can clean up oil-fired furnaces. Environment. Sci. Technol 7, 606.610, 1973.

[33] Lewis R, Dwyer-Joyce R.S.: Automotive Engine Valve Recession, Professional Engineering Processing, London 2002.

[34] Siczek K.: Problemy tribologiczne bezkrzywkowego nap dzania zaworów rozrz^✁ du t!okowego silnika spalinowego, sprawozdanie z projektu badawczego NN502 394535, Politechnika !ódzka,

!ód , 2010

[35] Wang Y.S., Narasimhan, S., Larson J.M., [et al.]: The effect of operating conditions on heavy duty engine valve seat wear, Wear, 1996, No 201, 15–25.

[36] Jó wiak P.: Badania momentu tarcia oraz pomiar zuzycia par ciernych za pomoc^✁ mikroskopu STM w styku skoncentrowanym powierzchynia p!aska – czasza kulista, Politechnika !odzka, !od , 2008.