Silnik jest jednym z najważniejszych elementów każdej maszyny, a w przypadku ciągnika rolniczego stanowi niemal połowę jego konstrukcji, współdziałając ze skrzynią biegów i zintegrowanym tylnym mostem. Niezależnie od wielkości maszyny, jeśli jest napędzana tłokowym silnikiem spalinowym o więcej niż dwóch suwach pracy, zawsze znajdziemy w niej rozrząd, a w jego skład z pewnością wchodzą zawory.
Zawory, podobnie jak każda inna część jednostki napędowej, muszą być wykonane z odpowiednimi tolerancjami, spasowane, ale także z pewnym luzem. To właśnie luz zaworowy jest kluczowy dla prawidłowego działania silnika i wymaga okresowej kontroli oraz regulacji.
Dlaczego luz zaworowy jest konieczny?
Luz przy zaworach jest niezbędny z uwagi na charakter pracy silnika spalinowego, a konkretnie na znaczny wzrost temperatury od stanu „zimnego silnika” do osiągnięcia normalnej temperatury pracy. Wówczas zawory ssące pracują w temperaturach rzędu 250-550°C, zaś wydechowe rozgrzewają się nawet do 900°C lub wyższych, zwłaszcza w silnikach zaprojektowanych do spalania całej sadzy wewnątrz komory cylindra, które nie posiadają filtra DPF.
Luz ten jest również dynamiczny i zmienia się w czasie. Zużycie ścierne elementów, dogniatanie w wyniku pracy pod maksymalnym obciążeniem oraz przede wszystkim ilość wykonanych cykli powodują, że odległość pomiędzy elementami rozrządu powiększa się. Na to wpływają także czynniki zewnętrzne, takie jak przedostawanie się zanieczyszczeń do oleju, wody z powietrza, czy luzowanie się elementów samego rozrządu. Dlatego też luz zaworowy musi mieć możliwość regulacji, realizowanej za pomocą połączenia śrubowego, specjalnych podkładek, czy wymiany tzw. szklanek.
Kontrola i regulacja luzu zaworowego
Wbrew obiegowej opinii, czynnością, którą należy okresowo wykonywać w silnikach, nie jest regulacja, a kontrola, czyli pomiar luzu. Wyniki pomiaru, po porównaniu z danymi producenta, decydują o tym, czy luz należy zmienić, co zwykle oznacza korektę na minus, czyli zmniejszenie do wartości akceptowanej dla danej jednostki.
Skutki zbyt dużego luzu zaworowego
Zbyt duży luz zaworowy narasta stopniowo przez wiele setek tysięcy cykli otwierania i zamykania. Negatywne efekty pojawiają się również stopniowo. W pierwszej kolejności są to problemy z głośniejszą pracą silnika.
W przypadku zaworu wylotowego zbyt duży luz prowadzi do znacznie intensywniejszego osadzania się nagarów. Jest to ostatni moment na podjęcie się sprawdzenia i regulacji.
W dalszej perspektywie zbyt luźny zawór zaczyna w fazie domykania uderzać przylgnią zaworową o gniazdo, ponieważ jest gorzej prowadzony przez krzywkę. Może to doprowadzić do jego wykrzywienia, a w konsekwencji do uderzenia w tłok. Również trzonek zaworu będzie intensywniej uderzany przez krzywkę, co spowoduje jej przyspieszone zużycie, gdyż nie jest to para elementów przygotowanych do pracy o charakterze udarowym.
W przypadku, gdy na trzonku znajduje się szklanka, zbyt duży luz może powodować efekt „nabijania luźnej szklanki” na trzonek, gdy wznios krzywki zaczyna uderzać o jej powierzchnię, co w rezultacie będzie oznaczać remont silnika.
Narzędzia i procedura pomiaru
Sprawdzenie luzu zaworowego wymaga prostego szczelinomierza, czyli absolutnie podstawowego narzędzia do obsługi zaworów. Im więcej listków na przymiarze, tym łatwiej dopasować się do idealnych wartości podanych przez producenta. W przypadku silników wykonanych w normach imperialnych, przydatny może okazać się przymiar dwumianowany w milimetrach oraz calach.
Trudniej bywa o drugi niezbędny element, a więc wartości luzu oraz warunki jego pomiaru, zwłaszcza w mocno używanych maszynach. Część producentów podaje te wartości na tabliczce silnika, wraz z adnotacją, czy mierzyć na ciepło, czy przy zimnym silniku. Jeśli tabliczka jest nieczytelna lub brak jest takich danych, należy zasięgnąć wiedzy z instrukcji obsługi lub u dystrybutora.
Procedura dostania się do zaworów zwykle polega na demontażu wszystkiego, co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej, po których demontażu uzyskujemy dostęp do zaworów. Część silników jest wyposażona w specjalne okno rewizyjne z zaślepką, po demontażu której można użyć specjalnej pokrętki na klucz w celu wygodnego obracania kołem zamachowym i ustawienia zaworów w pozycji do pomiaru.
Jak regulować luzy zaworowe? Prosta czynność a jak WAŻNA dla SILNIKA!
Przykładowe procedury regulacji luzu zaworowego
Silniki Yanmar (np. 4TNE94-98)
Firma Yanmar w rozdziale pt. „Inspekcja i Regulacja” zaleca przeprowadzenie procesu regulacji na zimnym silniku. Dla takich silników podane są również wartości luzu: od 0,15 do 0,25 mm, co jest wartością tzw. „nominalną”. Czasem można spotkać się z nieco większym zakresem podanym obok, tzw. „naprawczym”, czyli akceptowalnym, aczkolwiek już sugerującym zużycie.
Producent podaje również moment dokręcenia nakrętki kontrującej: 14,7-19,6 Nm dla silników rodziny 4TNE94-98. Po zdjęciu pokrywy zaworowej należy ustawić silnik tak, aby na pierwszym cylindrze znaleźć się w punkcie CTDC (compression top dead center), co odpowiada polskiemu skrótowi GMP (górne martwe położenie). W tej pozycji można sprawdzić luz zarówno na zaworze dolotowym, jak i wylotowym.
Podczas pomiaru należy używać płytek szczelinomierza, np. 0,2-0,3 mm. Płytka powinna wchodzić ciasno, lecz suwliwie - nie może być luźna, ale nie należy jej też wbijać na siłę. Podczas regulacji rozrządu lepiej jest trzykrotnie zmierzyć wartość luzu i trzykrotnie doregulować, niż przesadzić na starcie.
Silniki Cummins (rodzina CELECT)
W przypadku silników Cummins rodziny CELECT cała procedura powinna być przeprowadzona na zimnym silniku, co oznacza ustabilizowaną temperaturę bloku, głowicy, wtryskiwaczy i wszystkich elementów poniżej 60°C (pomiar na płynie).
W tej rodzinie silników na każdy cylinder przypadają trzy dźwigienki. Środkowa odpowiada za centralnie umieszczony wtryskiwacz, zaś po jego obydwu stronach są dźwignie od zaworów. Na każde dwa cylindry przypada tutaj jedna pokrywa zaworowa.
Producent zaleca wykonywanie sprawdzania lub regulacji kolejno, nie pomijając żadnego cylindra, poczynając od pozycji A na kole pasowym, co odpowiada pozycji do ustawienia zarówno zaworów, jak i wtryskiwacza na pierwszym cylindrze. Cały proces będzie wymagał dwóch obrotów wałem korbowym do ustawienia kolejno wszystkich cylindrów. W pozycji A obydwa zawory powinny być całkowicie zamknięte, co skutkuje tym, że dźwigienki będą zupełnie luźne.
Z racji konstrukcji producent zaleca, aby najpierw w tej pozycji wykonać ustawienie wtryskiwacza:
- Upuścić paliwo z wnętrza wtryskiwacza poprzez kilkukrotne delikatne pokręcenie (odkręcanie i dokręcanie) śrubą na jego dźwigni, nie przekraczając 2,8 Nm momentu dokręcenia.
- Po dokręceniu cofnąć śrubę o 120 stopni, co zapewni 0,63 mm luzu (dopuszczalny przedział 0,5-0,74 mm).
- Przytrzymując śrubę regulacyjną, dokręcić nakrętkę kontrującą na 68 Nm.
Dopiero po ustawieniu wtryskiwacza można przystąpić do regulacji luzów na zaworach. Pomiar przy pomocy szczelinomierza i regulacja są standardowe.
Cummins podpowiada pewien trik: po dokonaniu ustawienia luzu na właściwą płytkę, np. 0,35 mm dla zaworu ssącego, należy użyć płytki o 0,03 mm grubszej, czyli 0,38 mm. Ta grubsza płytka nie powinna dać się wsunąć pomiędzy dźwigienkę a trzonek, co potwierdza prawidłowy luz.
Silniki FPT (IVECO NEF, np. N45)
Włoscy producenci, tacy jak FPT (dawniej IVECO) z rodziny NEF, np. N45, bywają oszczędni w słowach i rysunkach instruktażowych. W tych silnikach nie można ustawić wszystkich zaworów w ciągu dwóch obrotów wału korbowego, jak ma to miejsce typowo. Każdy cylinder należy z osobna ustawić w pozycji CTDC, upewniając się, że zawory na danym cylindrze są całkowicie zamknięte, a dźwigienki luźne. Wymaga to uważnego kręcenia wałem i obserwacji wybranego cylindra. Wartości luzów to 0,25 mm na zaworze ssącym (+-0,05 mm) oraz 0,5 mm na wylotowym (również z odchyłką pięciu setnych).
Silniki Deutz TCD 2013 4V
W silnikach Deutz TCD 2013 4V (cztero- i sześciocylindrowych) sprawdzenie i ustawienie luzu jest nieco trudniejsze, ponieważ nie ma bezpośrednio nabitych pozycji na kole zamachowym. Należy to zrobić na tzw. „mijankę”.
Niemiecki producent definiuje zimny silnik jako taki, w którym temperatura oleju jest niższa niż 80°C. Zaleca się również odczekanie co najmniej 30 minut od wyłączenia silnika przed przystąpieniem do prac. W przypadku tych silników można wyposażyć się w adapter do kręcenia silnikiem, który montuje się w miejscu zaślepki na obudowie koła zamachowego. Naturalnie można użyć także koła pasowego.
Następnie należy ustawić silnik w pozycji dla pierwszego cylindra, gdy zawór wylotowy jeszcze nie jest zamknięty, zaś ssący właśnie zaczyna się otwierać - jest to tzw. „overlap” na cylindrze pierwszym. Zaglądając do tabeli dla TCD2013, w momencie gdy na cylindrze pierwszym następuje „mijanka” (overlap), można sprawdzić oraz wyregulować zawory na cylindrze szóstym (dla silnika sześciocylindrowego) lub na cylindrze czwartym (dla jednostki czterocylindrowej).
Po wykonaniu obrotu o 180 stopni mijanka pojawia się na cylindrze 5 dla R6. Kolejność zapłonów (także mijanek) dla silnika czterocylindrowego to 1-3-4-2, podczas gdy odpowiadająca im kolejność regulacji to 4-2-1-3. Dla sześciocylindrowego praca następuje kolejno 1-5-3-6-2-4, podczas gdy odpowiadająca im kolejność regulacji to 6-2-4-1-5-3. Może to być mylące na początku.
Deutz przewiduje pomiar luzu nie za pomocą płytek, a kątomierza. Procedura polega na tym, aby najpierw ustawić kątomierz na 0 stopni, a następnie powoli i delikatnie kręcić wkrętakiem, aby skasować luz do zera. Gdy dźwigienka i trzonek znajdą się w kontakcie, odczytana wartość kąta stanowi wartość do oceny zużycia. Producent podaje, że poprawny luz wynosi 75 stopni dla zaworu ssącego i 105 stopni dla wylotowego. Ustawienie luzu polega na przekręceniu wkrętaka tak, aby zwiększyć luz między trzonkiem a dźwigienką do uzyskania nominalnego kąta na kątomierzu, a następnie należy trzymając śrubę regulacyjną dokręcić nakrętkę kontrującą.
Silniki Yanmar (np. 4D94LE i jego trzycylindrowy brat) - mostki zaworowe
W rodzinie silników Yanmar 4D94LE oraz jego trzycylindrowego brata, można spotkać się z tym, że dźwignia zaworowa nie steruje jednym zaworem, a za pomocą mostka popycha dwa zawory ssące. Wnosi to nowy punkt pomiaru luzu nie pomiędzy trzonkiem a dźwignią, a pomiędzy powierzchnią mostka, z którą dźwignia współpracuje, a nią samą.
Regulacja samego mostka, jeśli taka jest, polega na poluzowaniu go, przytrzymaniu na środku oraz z zerowym luzem po stronie bez śruby regulacyjnej i wyregulowaniu na zero na śrubie. Jeżeli mostek ma śrubę regulacyjną, oznacza to, że jego również można regulować. Chodzi o to, aby był ustawiony równolegle i po wywarciu nacisku przez dźwigienkę, naciskał na obydwa zawory w taki sam sposób. Dlatego po przytrzymaniu go na środku (hold) i ustawieniu luzu po prawej stronie na 0, śrubą po lewej reguluje się go tak, aby tutaj również nie było luzu.
W przypadku drogi „na skróty”, można wykorzystać sposób, w jaki ustawiają się zawory w trakcie pracy na kolejnych cylindrach i dokonywać pomiaru na kilku cylindrach jednocześnie, choć nie zawsze na tych samych zaworach. Np. w silniku 4D94LE, po ustawieniu pozycji GMP na pierwszym cylindrze, można dokonać pomiaru na obydwu zaworach tegoż, ale równocześnie zmierzyć i wyregulować zawór ssący na cylindrze drugim oraz wydechowy na trzecim. Po przejściu do GMP na cylindrze czwartym, jednocześnie można ustawić pozostałe zawory, czyli wydechowy na cylindrze 2., ssący na trzecim oraz cały czwarty.
Dla silnika trzycylindrowego, należy pamiętać o kącie obrotu - już nie 180 stopni, a 240 stopni, jeżeli chcemy sprawdzać i ustawiać zgodnie ze znakami. W przypadku drogi na skróty producent podpowiada, że przy kolejności pracy 1-3-2 wariantu trzycylindrowego, po ustawieniu GMP (CTDC) na cylindrze pierwszym, można ustawić, oprócz pierwszego, także ssący zawór na drugim oraz wydechowy na trzecim.