Silniki dwusuwowe, choć często zastępowane przez nowoczesne czterosuwy w wielu dziedzinach, nadal znajdują swoje zastosowanie, szczególnie w mniejszych urządzeniach spalinowych, takich jak kosiarki, pilarki czy opryskiwacze. Ich prosta konstrukcja i większa moc z mniejszej pojemności sprawiają, że są cenione za wydajność i niskie koszty eksploatacji. W niniejszej artykule przyjrzymy się bliżej budowie, zasadzie działania, zaletom, wadom oraz kluczowym aspektom konserwacji cylindra w dwusuwowej kosiarce.
Podstawy działania silnika dwusuwowego
Rodzaje spalinowych silników tłokowych są przeróżne i dzieli się je ze względu na rodzaj paliwa, typ zapłonu czy liczbę suwów. W sporym uproszczeniu - wyobraźmy sobie cylinder i poruszający się w nim tłok. Na chwilę przed znalezieniem się tłoka w górnym martwym punkcie (GMP), sprężona mieszanka paliwa i powietrza ulega zapłonowi iskrą elektryczną w komorze spalania. Wybuch wytwarza energię poruszającą tłok w stronę dolnego martwego punktu (DMP). Energia poprzez korbowód przekazywana jest na wał korbowy, gdzie zmienia się w moment obrotowy.
Geniusz silnika dwusuwowego polega na ograniczeniu cyklu pracy do jednego obrotu wału korbowego. Do tego dorzucić trzeba, że najczęściej w przypadku prostych dwusuwowych silników w jego wnętrzu nie występują zawory. W ścianach cylindra tworzy się nacięcia (okna), które odsłaniane są poprzez płaszcz tłoka. Dzięki temu funkcję rozrządu pełni tłok, co ogranicza stopień komplikacji jednostki napędowej.
Idąc krok po kroku:
- W gaźniku powstaje wysokokaloryczna mieszanka paliwa z powietrzem i zostaje ona zassana do skrzyni korbowej w chwili, gdy tłok porusza się do góry.
- Stamtąd kanałami dolotowymi dociera do komory spalania. W tym momencie następuje przepłukanie cylindra, czyli wymiana spalin na świeżą mieszankę.
- Ładunek wypycha przez kanał wydechowy gazy spalinowe powstałe w poprzednim cyklu.
- Tłok spręża mieszankę, która ulega zapłonowi.
- Zmierzający do dolnego martwego punktu tłok, w ostatniej fazie cyklu otwiera okno wydechowe.
W silniku dwusuwowym każdy obrót wału korbowego generuje jedno mocne uderzenie tłoka, co przekłada się na wysoką moc i moment obrotowy. W czterosuwie w trakcie jednego na dwa obroty wału korbowego nie jest generowany moment obrotowy. To właśnie dzięki temu silnik dwusuwowy potrafi wytworzyć podobną moc do silnika czterosuwowego przy dwukrotnie mniejszej pojemności.
Zalety i wady silnika dwusuwowego
Zalety
- Wysoka moc z małej pojemności: Silnik dwusuwowy potrafi wytworzyć podobną moc do silnika czterosuwowego przy dwukrotnie mniejszej pojemności, ponieważ podczas każdego obrotu wału wykonuje cały cykl swojej pracy.
- Prostota konstrukcji: Ograniczenie elementów ruchomych (brak zaworów) jest kluczem do niskich kosztów eksploatacyjnych. W przypadku rozrządu tłokowego, koszta ewentualnego remontu silnika maleją do sum wręcz nieprzyzwoicie niskich, ograniczając się głównie do regularnych wymian tłoka i regenerowania powłoki nicasilowej, czy - w przypadku starszych jednostek - tulejowania.
- Niska tendencja do przegrzewania się: Wynika to przede wszystkim z niższego od czterosuwu stopnia sprężania.
Wady
- Paliwożerność: Silnik dwusuwowy dwukrotnie częściej wykonuje pracę, co wymaga większej ilości mieszanki i większej ilości spalanego materiału. Do tego dochodzą straty wynikające z przepłukiwania, co prowadzi do pokaźnych sum. Dwutaktem jeździ się na wysokich obrotach.
- Mniej ekologiczny: W momencie przepłukiwania komory spalania świeżą mieszanką, oprócz gazów spalinowych, z komory wypłukiwana jest także świeża mieszanka, co przyczynia się do większej emisji spalin.
- Specyficzne smarowanie: W przeciwieństwie do silników czterosuwowych, silniki dwusuwowe nie posiadają osobnego smarowania. Ruchome części smarowane są olejem dodawanym do paliwa. Brak smarowania w trakcie dłuższej jazdy z zamkniętą przepustnicą (np. zjazdy ze zboczy czy dojeżdżanie do świateł) uszkadza jednostkę napędową.
Cylinder w kosiarce dwusuwowej
Cylinder do kosiarki to kluczowy element silnika, wpływający na jej wydajność. Zawiera on mieszankę paliwową, która generuje energię. Cylinder jest częścią silnika dwu- lub czterosuwowego, w której mieszanka paliwowo-powietrzna zostaje zapalona, a następnie przekształcona w energię mechaniczną. W przypadku kosiarek, cylinder jest często częścią zestawu tłokowego, który składa się z tłoka, łożysk, zaworów i innych elementów.
Wymiana i dobór cylindra
Komplet cylinder + tłok to zestaw naprawczy składający się z cylindra i tłoka, przeznaczony do regeneracji silników dwusuwowych w kosach spalinowych. Jest on kompatybilny z jednostkami napędowymi o określonej pojemności skokowej i średnicy cylindra.
Parametry techniczne
Dobór odpowiedniego cylindra do kosiarki wymaga dokładnej analizy modelu silnika oraz jego parametrów technicznych. Pierwszym krokiem jest identyfikacja typu silnika - czy jest to silnik dwusuwowy czy czterosuwowy, oraz jego pojemność. Następnie należy sprawdzić wymiary cylindra, w tym średnicę (np. 40 mm), długość oraz sposób montażu.
| Parametr | Opis |
|---|---|
| Pojemność skokowa | Parametr określający objętość komory spalania. Silniki o pojemności 43 cm³ charakteryzują się mocą w zakresie 1,2-1,5 kW, co wystarcza do prac z żyłką oraz tarczami do trawy i podszycia. Przed zakupem należy zweryfikować pojemność silnika w dokumentacji kosy lub na tabliczce znamionowej. |
| Średnica cylindra | Wymiar wewnętrzny cylindra, kluczowy dla zapewnienia właściwego dopasowania tłoka i pierścieni tłokowych. Niezgodność średnicy prowadzi do problemów z kompresją, spalaniem oleju lub zatarcia silnika. Wymiar można zmierzyć suwmiarką po demontażu starego cylindra. |
| Kompletny zestaw naprawczy | Zawiera cylinder oraz tłok z pierścieniami tłokowymi i sworzeniem. Kompleksowe rozwiązanie eliminujące konieczność dobierania komponentów osobno, co skraca czas naprawy i zapewnia kompatybilność wszystkich elementów. |
| Zastosowanie w silnikach dwusuwowych | Przeznaczony do jednostek napędowych pracujących w cyklu dwusuwowym, typowych dla podkaszarek i kos spalinowych. Wymaga stosowania mieszanki paliwowo-olejowej zgodnie z zaleceniami producenta urządzenia. |
Zastosowanie zestawu naprawczego
Zestaw naprawczy jest stosowany w następujących przypadkach:
- Regeneracja silnika po zatarciu tłoka lub cylindra.
- Naprawa przy spadku kompresji i mocy silnika.
- Wymiana przy nadmiernym zużyciu pierścieni tłokowych.
- Odnowa silnika spalającego nadmierne ilości oleju.
- Przywrócenie parametrów fabrycznych po intensywnej eksploatacji.
- Naprawa mechanicznych uszkodzeń układu tłokowo-cylindrowego.
- Serwis kos używanych w profesjonalnych zastosowaniach.
Weryfikacja kompatybilności
Przed zakupem należy zweryfikować trzy parametry: pojemność skokową silnika (np. 43 cm³), średnicę cylindra (np. 40 mm) oraz model kosy. Dane te znajdują się w instrukcji obsługi, na tabliczce znamionowej urządzenia lub można je zmierzyć po demontażu starego cylindra. W przypadku wątpliwości warto skonsultować się z serwisem lub producentem sprzętu.
Wymiana cylindra i tłoka w kosie spalinowej
Montaż i uruchomienie
Wymiana zestawu cylindrowo-tłokowego wymaga podstawowych narzędzi: zestawu kluczy, śrubokrętu i ewentualnie ściągacza sprzęgła. Proces obejmuje demontaż obudowy silnika, startera, gaźnika oraz sprzęgła, a następnie odkręcenie starego cylindra. Przed montażem nowego zestawu należy dokładnie oczyścić powierzchnie przylegania uszczelki.
Podczas instalacji tłoka konieczne jest prawidłowe ustawienie pierścieni tłokowych - zamki pierścieni nie mogą się pokrywać. Sworzeń tłokowy montuje się po uprzednim podgrzaniu tłoka, co ułatwia osadzenie. Po montażu cylindra należy dokręcić śruby według schematu krzyżowego z momentem zalecanym przez producenta.
Docieranie po montażu
Nowy zestaw cylindrowo-tłokowy wymaga okresu docierania. Przez pierwsze 2-3 godziny pracy należy unikać pełnego obciążenia silnika i długotrwałej pracy na maksymalnych obrotach. Zaleca się stosowanie wzbogaconej mieszanki paliwowo-olejowej (np. 1:25 zamiast standardowej 1:40) podczas pierwszych tankowań. Zalecamy konsultację z instrukcją obsługi Twojego urządzenia lub bezpośrednio z producentem, aby potwierdzić kompatybilność.
Uszkodzenia cylindra i tłoka
Sercem każdego urządzenia spalinowego jest para cylinder-tłok. Charakterystycznym objawem problemów z tymi komponentami jest np. przegrzewanie się silnika urządzenia. Fakt ten spowodowany jest niewystarczającym chłodzeniem silnika, które często wiąże się z zapchanymi otworami wlotowymi powietrza znajdującego się w obudowie wentylatora lub bardzo mocno zanieczyszczonymi żebrami cylindra.
Inne typowe przyczyny uszkodzeń tłoka to:
- Zatarcie: Zatarcia są zazwyczaj efektem problemów z odpowiednim smarowaniem zespołu tłok-cylinder. Uszkodzenie tłoka na skutek niedostatecznego smarowania nazywane jest często suchym zatarciem.
- Nagromadzenie nagaru: Uszkodzenie tłoka na skutek nagromadzenia się nagaru może na pierwszy rzut oka przypominać zatarcie spowodowane brakiem smarowania. Tłok jest zarysowany po stronie wydechowej, a pierścień najprawdopodobniej zablokowany w rowku. Jednak w tym wypadku na denku tłoka, a także w komorze spalania cylindra, widoczny będzie nagar. Spora ilość nagaru jest zazwyczaj zgromadzona w kanale wydechowym. Takie złogi nagaru mogą się odrywać i trafiać między tłok a ściankę cylindra. W tym jednak przypadku płaszcz tłoka bardziej ciemnieje w rezultacie kontaktu z gorącymi spalinami, które przedostają się przez zablokowany pierścień tłoka. Średnie i głębokie rysy po stronie dolotowej. Pierścień tłoka zakleszczony w rowku.
- Zbyt uboga mieszanka: Gdy ustawienie gaźnika powoduje podawanie zbyt ubogiej mieszanki, prędkość obrotowa silnika staje się zbyt wysoka i zwiększa się temperatura tłoka. Kiedy temperatura tłoka wzrasta ponad normę, pierścień tłoka może zakleszczyć się w rowku i w rezultacie ułożyć się w nim zbyt płytko. Krawędzie pierścienia tłokowego mogą wówczas uderzać o górną krawędź kanału wydechowego cylindra. Strona dolotowa uszkodzona przez pęknięty pierścień tłoka.
- Nadmiernie wysokie obroty: Mogą powodować, że podczas poruszania się pierścienia w rowku jego końcówki będą uderzać w kołek zabezpieczający pierścień. Intensywne uderzenia końcówek pierścienia o kołek mogą spowodować jego poluzowanie i przebicie się poprzez denko tłoka i poważne uszkodzenie cylindra i tłoka.
- Drgania pierścieni zabezpieczających sworzeń tłokowy: Zbyt wysokie obroty silnika mogą spowodować drgania pierścieni zabezpieczających sworzeń tłokowy. W wyniku drgań pierścienie zabezpieczające sworzeń tłokowy wydostają się ze swoich gniazd, skutkiem czego, zmniejsza się siła zaciskająca je w gniazdach i istnieje możliwość wysunięcia się zabezpieczenia z tłoka. Głębokie i nieregularne rysy powstałe na skutek poluzowania i wysunięcia się pierścienia zabezpieczającego sworzeń tłokowy ze swojego gniazda.
- Uszkodzenia łożyska wału korbowego lub łożyska korbowodu: Zazwyczaj spowodowane są nadmierną prędkością obrotową silnika, co prowadzi do przeciążenia lub przegrzania łożyska. To z kolei może spowodować, że wałeczki lub kulki łożyska zostają zablokowane i tracą możliwość obrotu, co może doprowadzić do pęknięcia koszyka łożyska. Odłamki mogą dostać się między tłok i ściankę cylindra, powodując uszkodzenie płaszcza tłoka. Nieregularne rysy w części bocznej tłoka spowodowane przez uszkodzony koszyk łożyska.
- Dostawanie się zanieczyszczeń do silnika: Nadmierne zużycie lub uszkodzenie spowodowane jest niewielkimi drobinami pyłu, które ujawnia się po stronie dolotowej tłoka, zaczynając od dolnej części płaszcza tłoka, która mija okno kanału dolotowego. Dostawanie się zanieczyszczeń do silnika jest spowodowane nieodpowiednią filtracją powietrza, które przedostaje się do silnika przez gaźnik i powoduje uszkodzenie lub przyspieszone zużycie zespołu tłok-cylinder. Cząsteczki pyłu i nagaru na denku tłoka oraz w rowku pierścienia tłokowego.
Zaniechanie naprawy uszkodzonego cylindra może prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak przecieki paliwa, spalanie oleju, zwiększone zużycie paliwa czy nawet całkowite zniszczenie silnika. Dlatego ważne jest, aby regularnie sprawdzać stan cylindra i w razie potrzeby dokonać jego wymiany.
Konserwacja silnika dwusuwowego
Prawidłowa konserwacja silnika dwusuwowego jest kluczowa dla jego długowieczności i bezawaryjnej pracy. Należy pamiętać o kilku ważnych zasadach:
- Mieszanka paliwowa: Wymieszaj mieszankę paliwową w odpowiednim stosunku określonym przez producenta silnika. Nigdy nie przechowuj mieszanki paliwowej dłużej niż 1 tydzień. Zawsze mieszaj tylko tyle, ile aktualnie potrzebujesz. Jeśli paliwo się skończy, zawsze lepiej jest przygotować trochę dodatkowej mieszanki, niż pozostawić niewykorzystaną mieszankę.
- Jakość oleju: Używaj tylko wysokiej jakości olejów przeznaczonych do wysokoobrotowych silników dwusuwowych.
- Przechowywanie paliwa: Jeśli nie będziesz używać maszyny przez dłuższy czas, spuść paliwo ze zbiornika, uruchom silnik i pozwól mu wykorzystać pozostałe paliwo z gaźnika. Benzynę i olej należy przechowywać w oddzielnych i szczelnie zamkniętych pojemnikach.
- Czyszczenie: Regularnie czyść żeberka chłodzące cylindra oraz filtry powietrza i paliwa.
Specjalistyczne rozwiązania
Na rynku dostępne są również specjalistyczne silniki dwusuwowe do kosiarek spalinowych, np. włoskiej marki ACTIVE, z ustandaryzowanym mocowaniem i japońskim gaźnikiem Walbro. Są one przeznaczone do pracy na dużych pochyłościach i w każdym kierunku, bez ryzyka zatarcia silnika. Kluczowe cechy takich silników to:
- Bezpośrednie mocowanie noża na wale korbowym z podwójnym łożyskowaniem.
- Ulepszona filtracja powietrza - dedykowana rura ssąca z mocowaniem górnym przy kierownicy.
- Ustandaryzowany wkład filtra powietrza (ten sam „niebieski filtr” co w starszych silnikach B&S serii 675).
- Znormalizowany skład mieszanki paliwowej w proporcji 50:1.
- Ułatwiony rozruch silnika poprzez załączenie manetki ssania.
- Możliwość dopasowania pasującej piasty na wał 22.2mm z klinem i nożem o różnych szerokościach cięcia.
Warto pamiętać, że uniwersalność mocowania nie oznacza, że silnik będzie pasował do każdego modelu kosiarki. Kompatybilność silnika determinuje konstrukcja agregatu tnącego danego modelu kosiarki.