Luz zaworowy w silnikach traktorków ogrodowych – kompleksowy przewodnik po regulacji i konserwacji

Jeśli silnik w traktorku-kosiarce ciężko kręci, mimo że z akumulatorem i układem elektrycznym wszystko jest w porządku, lub występują problemy z jego odpalaniem, może to być spowodowane nieodpowiednimi luzami na zaworach. Luz zaworowy to niewielka szczelina znajdująca się pomiędzy elementami układu rozrządu, dokładnie między trzonkiem zaworu a dźwigienką. Z upływem czasu ich wartości ulegają zmianom. Zbyt mały luz skutkuje niedomykaniem zaworów i spadkiem kompresji, natomiast zbyt duży powoduje hałas, spadek osiągów i szybsze zużycie podzespołów. Kontrola i regulacja luzu zaworowego jest kluczowa dla prawidłowej pracy silnika.

Dlaczego luz zaworowy jest konieczny?

Po co w ogóle producent silnika zostawił luz przy zaworach? I dlaczego trzeba z nim coś robić? Odpowiedź na pierwsze pytanie wynika z charakteru pracy silnika spalinowego i jest związana z temperaturą, czyli jej znacznym przyrostem od stanu „zimnego silnika” do osiągnięcia normalnej temperatury pracy. Wówczas zawory ssące pracują przy temperaturach rzędu 250-550°C, zaś wydechowe rozgrzewają się do 900°, a nawet wyższych temperatur, zwłaszcza w silnikach, które są wysterowane tak, aby całą sadzę spalić wewnątrz komory cylindra, gdyż układ nie posiada filtra DPF. Naturalnie luz może być również za duży, co jest bezpośrednią odpowiedzią na drugie pytanie, czyli dlaczego luz nie jest stały. Zużycie ścierne elementów, dogniatanie w wyniku pracy pod maksymalnym obciążeniem oraz przede wszystkim ilość wykonanych cykli powodują, że odległość pomiędzy elementami powiększa się. Naturalnie pomijając czynniki zewnętrzne jak przedostawanie się zanieczyszczeń do oleju lub razem z nim z elementów wewnątrz silnika (czy skrzyni w układach ze wspólnym obiegiem), wody z powietrza czy luzowania się elementów samego rozrządu. Właśnie dlatego luz zaworowy musi mieć możliwość regulacji, bez względu na to, czy realizowana jest ona za pomocą połączenia śrubowego, specjalnych podkładek, czy wymiany tzw. „szklanek”.

Objawy nieprawidłowego luzu zaworowego

W zasadzie w przypadku tematu luzu zaworowego trudno jest mówić o nagłym skutku, bowiem tak jak powiększanie się luzu trwa przez wiele setek tysięcy cykli otwierania i zamykania, tak samo pojawiają się efekty negatywne zbyt dużego luzu. W pierwszej kolejności będą to problemy z głośniejszą pracą silnika, tzw. „klepanie”. W przypadku zaworu wylotowego taki stan ma także wpływ na znacznie intensywniejsze osadzanie się nagarów. Jest to w zasadzie ostatni moment na podjęcie się sprawdzenia i regulacji. W dalszej perspektywie zbyt luźny zawór zaczyna w fazie domykania się uderzać przylgnią zaworową o gniazdo, bo jest gorzej prowadzony przez krzywkę, co może doprowadzić do jego wykrzywienia się, co w konsekwencji może skutkować uderzeniem w tłok. Również od strony trzonka; ten będzie intensywniej uderzany przez krzywkę, co spowoduje jej przyspieszone zużycie, gdyż nie jest to para, która została przygotowana 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, jak nie trudno się domyślić, będzie oznaczało po prostu remont.

Narzędzia i warunki do pomiaru luzu zaworowego

Sprawdzenie luzu zaworowego wymaga odpowiednich narzędzi. Wspomniana kwota około 10 zł powinna wystarczyć, aby nabyć prosty szczelinomierz, czyli absolutnie podstawowe narzędzie do obsługi tej części silnika, jaką są zawory i niezbędny na nich luz. Naturalnie, im więcej listków na przymiarze, tym łatwiej dopasować się w idealne wartości podane przez producenta, zaś w przypadku silników wykonanych w normach imperialnych, przydatny może okazać się przymiar dwumianowany w milimetrach oraz calach. To ta łatwiejsza część, bowiem znacznie trudniej bywa o drugi niezbędny element, a więc wartości luzu oraz warunki jego pomiaru, zwłaszcza w mocno używanych maszynach. Zwykle część producentów podaje te wartości na tabliczce silnika, wraz z adnotacją jak je mierzyć - czy na ciepło, czy przy zimnym silniku. Jeżeli tabliczka jest nieczytelna, można liczyć na to, że wartości zostały nabite gdzieś na silniku lub na głowicy. Jeżeli nie jesteśmy w stanie ich znaleźć lub ich nie ma, trzeba zasięgnąć wiedzy w instrukcji obsługi lub po prostu zapytać u dystrybutora. Niestety, coraz częściej wytwórcy oszczędzają nam, użytkownikom, takich danych.

Procedura demontażu i oględzin zaworów

Aby prawidłowo sprawdzić zawory silnika pod kątem konserwacji lub naprawy, należy je zdemontować z silnika. Procedura demontażu może się różnić w zależności od modelu silnika, ale ogólne kroki są następujące:

1. Zdemontuj wszystko, co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej. Po ich demontażu uzyskasz dostęp do zaworów.
2. Odkręć śruby głowicy cylindrów i wyjmij inne śruby z elementów silnika, aby dostać się do komory zaworów.
3. Wciśnij narzędzie do ściskania sprężyn, aż górna szczęka nasunie się na górny koniec sprężyny. Wsuń dolną szczękę pomiędzy sprężynę i ustalacz.
4. Obróć uchwyt ściskacza sprężyny zaworu zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aby ścisnąć sprężynę. Następnie zsuń ustalacz z zaworu, przesuwając go szczypcami igłowymi tak, aby duża część dziurki od klucza znajdowała się bezpośrednio nad trzpieniem.
5. Ściskając sprężynę, wyjmij narzędzie i sprężynę z komory.
6. Odkręć śruby wahacza za pomocą klucza nasadowego lub klucza do nakrętek.
7. Zdejmij pokrywy zaworów (jeśli są na wyposażeniu).
8. Za pomocą kciuków wciśnij ustalacz sprężyny i sprężynę zaworu nad jednym z zaworów. Jeśli silnik wykorzystuje ustalacz z dziurką od klucza, wyrównaj dużą szczelinę w ustalaczu z trzonkiem zaworu i powoli zwolnij sprężynę, aby trzonek prześlizgnął się przez dużą szczelinę.
9. Odkręć śruby głowicy cylindrów i zdejmij głowicę cylindrów, kołysząc ją rękami. W razie potrzeby poluzuj głowicę cylindrów, uderzając w nią młotkiem nylonowym.
10. Wymontuj i sprawdź zawory, prowadnice i gniazda.

Przed przystąpieniem do naprawy zaworów należy je dokładnie obejrzeć. Gumowate osady na zaworze dolotowym idą w parze ze spadkiem wydajności silnika, często dlatego, że silnik był zasilany starą benzyną.

Kryteria oceny zużycia zaworów:

• Sprawdź czoło zaworu pod kątem nieregularnego wzoru osadzenia. Wzór wokół powierzchni czołowej powinien być równy z głowicą zaworu i mieć jednakową grubość na całym obwodzie.
• Po wyczyszczeniu trzonka zaworu należy przesunąć po nim paznokciem lub kartą kredytową. Jeśli wyczuwalny jest grzbiet, trzonek zaworu jest zużyty i należy go wymienić.
• Zbadaj powierzchnie czoła i gniazda zaworu.
• Sprawdź, czy obie sprężyny zaworów są proste.

Docieranie zaworów

Poprzez docieranie zaworów można wygładzić drobne rysy i wżery na powierzchni czołowej i gnieździe zaworu, aby przywrócić zdolność zaworu do uszczelniania komory spalania. Procedura docierania:

1. Zwilż końcówkę przyssawki narzędzia do docierania i umieść ją na głowicy zaworu.
2. Kilkakrotnie obróć zawór w przód i w tył między dłońmi.
3. Często czyść powierzchnię i sprawdzaj postępy.
4. Po zakończeniu docierania dokładnie wyczyść zawory rozpuszczalnikiem, aby upewnić się, że wszystkie pozostałości ścierniwa zostały usunięte.

Ponowny montaż zaworów i regulacja luzu

Po wyczyszczeniu i ewentualnym docieraniu, należy zamontować zawory i przeprowadzić regulację luzu.

1. Sprawdź, czy trzonki zaworów i prowadnice są wolne od zanieczyszczeń i zadziorów.
2. Umieść prowadnicę popychacza na głowicy cylindrów i przykręć śruby mocujące, używając klucza dynamometrycznego.
3. Nasmaruj wewnętrzną średnicę każdej uszczelki trzonka zaworu (jeśli jest na wyposażeniu) olejem silnikowym i zamontuj uszczelki na trzonkach zaworów.
4. Włóż każdy sworzeń (jeśli używane są sworznie) za pomocą szczypiec igłowych.
5. Opuść sprężynę, aż element ustalający dopasuje się do sworznia lub elementu ustalającego typu samochodowego.
6. Użyj obu kciuków, aby ścisnąć sprężynę, aż trzpień zaworu wysunie się przez duży koniec otworu na klucz. Sprawdź, czy element ustalający jest całkowicie zatrzaśnięty w rowku trzpienia zaworu. Powtórz ten krok dla drugiego zaworu.
7. Pokryj gwinty śrub głowicy cylindrów smarem do prowadnic zaworów.
8. Dokręcaj śruby głowicy cylindrów stopniowo, używając klucza dynamometrycznego. Przekręć każdą śrubę o kilka obrotów, a następnie przejdź do następnej śruby, aż każda śruba będzie dobrze dokręcona. Uwaga: Specyfikacje dotyczące końcowego momentu dokręcania można znaleźć w instrukcji obsługi.
9. Załóż zaślepki na końce zaworów i wytrzyj smar.

Ponieważ docieranie zaworów usuwa niewielką ilość materiału z powierzchni czoła zaworu i gniazda zaworu, po docieraniu i ponownym zamontowaniu zaworów może być konieczna regulacja luzów popychaczy - odstępów między trzonkiem zaworu a popychaczem.

Regulacja luzów zaworowych krok po kroku (przykład Briggs & Stratton Powerbuilt 155):

Poradnik przedstawia regulację luzów zaworowych na przykładzie motoru Briggs&Stratton model Powerbuilt 155, zamontowanego w traktorze ogrodowym MTD Castelgarden. Sposób regulacji jest bardzo podobny w różnym sprzęcie. Przede wszystkim sprawdź, jakie luzy na zaworach są wymagane dla naprawianego napędu.

1. Aby właściwie wyregulować zawory silnika Briggs&Stratton należy ustawić je w odpowiednim położeniu. Przekręcaj wentylatorem do momentu, aż zawory znajdą się równolegle w tej samej pozycji.
2. Można posłużyć się śrubokrętem, wsuwając go do cylindra w miejscu świecy. Kiedy tłok znajdzie się w najwyższym położeniu (Górne Martwe Położenie - GMP), przekręć wentylator jeszcze na tyle, aby cofnął się na ok. 0,5 cm. Kiedy zauważysz ruch jednego z zaworów delikatnie powróć do odpowiedniej pozycji.
3. Inny sposób polega na ustawieniu zaworów tak, by jeden z nich był w pozycji zamkniętej, a drugi otwartej. Regulujemy ten luźny, nie wciśnięty. Po czym podobnie ustawiamy następny zawór i przystępujemy do jego regulacji.
4. Kiedy zawory są ustawione we właściwej pozycji, sprawdź szczelinomierzem luz. Listek z odpowiednią wartością powinien wchodzić dość ciasno, lecz z możliwością jego przesuwu.
5. Następnie umieść listek szczelinomierza między dźwigienką a podkładką znajdującą się na szczycie sprężyny zaworu i dokręcaj zewnętrzną nakrętkę, do momentu uzyskania odpowiedniej przerwy.
6. Poruszaj popychaczem i sprawdź jeszcze raz luz szczelinomierzem.
7. Po wyregulowaniu obydwu zaworów, przekręć kilka razy tłokiem, ustaw zawory w odpowiedniej pozycji, jak przedstawiono to wyżej i jeszcze raz sprawdź luzy.
8. Jako że silikon potrzebuje trochę czasu na schnięcie (pełną wytrzymałość uzyskuje po 24 godzinach), na drugi dzień dobrze jest dokręcić śruby.

Luz zaworowy w różnych typach silników - przykłady producentów

Świat silników maszyn jest ogromny i nie sposób opisać wszystkich konfiguracji i zaleceń. Przedstawiamy przykłady procedur regulacji luzu zaworowego u różnych producentów.

Silniki Yanmar (np. rodzina 4TNE94-98, 4D94LE)

W rozdziale pt. "Inspekcja i Regulacja", firma Yanmar zaleca, aby proces regulacji przeprowadzić na zimnym silniku. Dla takiego silnika podane są również wartości luzu: od 0,15 do 0,25 mm i jest to wartość tzw. „akceptowalna”. Czasem można spotkać się z nieco większym zakresem podanym obok, tzw. naprawczym, czyli akceptowalnym, aczkolwiek już sugerującym zużycie. Oprócz tego producent podaje moment dokręcenia nakrętki kontrującej 14,7-19,6 Nm dla motoru 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 w polskim skrótowi GMP (górne martwe położenie). W tej pozycji można sprawdzić luz zarówno na zaworze dolotowym, jak i wylotowym.

W silnikach Yanmar, np. 4D94LE, 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, jeżeli taka jest, polega na poluzowaniu go, przytrzymaniu na środku oraz z zerowym luzem po stronie bez śruby regulacyjnej i wyregulowaniu na zero, na śrubie. Jest to bardzo słuszna i celna podpowiedź. Korzystając z płytek 0,2-0,3 mm sprawdzamy, która mieści się na styk. Płytka nie może być luźna, ale nie wbijamy jej na siłę. Ma wejść ciasno, lecz suwliwie.

Silniki Cummins (rodzina CELECT)

Producent przewiduje, aby cała procedura została przeprowadzona na zimnym silniku, co w myśl jego zaleceń oznacza ustabilizowaną temperaturę bloku, głowicy, wtryskiwaczy i wszystkich elementów poniżej 60°C (pomiar na płynie). W tej rodzinie silników na każdy cylinder przypadają aż trzy zawory, tak by się mogło wydawać. Jednak dźwignia, która znajduje się na środku, w rzeczywistości odpowiada za wtryskiwacz umieszczony centralnie, zaś po jego obydwu stronach są dźwignie od zaworów. Na każde dwa cylindry przypada tutaj jedna pokrywa zaworowa. Producent podpowiada, aby wykonywać sprawdzenie czy też regulację kolejno, nie przeskakując 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 na ustawienie 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. Pierwszym krokiem jest upuszczenie paliwa z jego wnętrza poprzez kilkukrotne delikatne pokręcenie (odkręcanie i dokręcanie) śrubą na jego dźwigni, nie przekraczając 2,8 Nm momentu dokręcenia. Krok drugi po dokręceniu to cofnięcie śruby o 120 stopni, co zapewni 0,63 mm luzu (dopuszczalny przedział 0,5-0,74 mm). Następnie przytrzymując śrubę regulacyjną, dokręcamy nakrętkę kontrującą na 68 Nm. Dopiero po ustawieniu wtryskiwacza można przystąpić do regulacji luzów na zaworach. Tutaj sprawa jest już dość oczywista; pomiar przy pomocy szczelinomierza oraz regulacja, gdy zachodzi potrzeba. Jaki trick podpowiada Cummins? Aby po dokonaniu ustawiania luzu na właściwą płytkę, czyli np. 0,35 mm dla zaworu ssącego, użyć płytki o 0,03 mm grubszej, a więc 0,38. Ta nie powinna dać się wsunąć pomiędzy dźwigienkę a trzonek.

Silniki FPT (IVECO NEF, np. N45)

W silnikach tych nie można ustawić wszystkich zaworów w przeciągu dwóch obrotów, jak ma to miejsce typowo. Każdy cylinder należy z osobna ustawić w pozycji CTDC, patrząc, czy zawory na danym cylindrze są już całkowicie zamknięte, a dźwigienki luźne. Wymaga to uważnego kręcenia wałem i obserwacji wybranego cylindra. Wartości luzów to 0,25 na zaworze ssącym (+-0,05) oraz 0,5 na wylotowym również z odchyłką pięć setnych.

Silniki Deutz (TCD 2013 4V)

W przypadku silników Deutz TCD 2013 4V o czterech oraz sześciu cylindrach, sprawdzenie i ustawienie luzu jest nieco trudniejsze z uwagi na to, że nie mamy wprost nabitych pozycji na kole, gdzie kolejno ustawimy zawory począwszy od pozycji startowej, a trzeba zrobić to na tak zwaną mijankę. Niemiecki producent definiuje zimny silnik jako taki, w którym temperatura oleju jest niższa niż 80°C. Zaleca się również, aby zaczekać co najmniej 30 min 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, co zapewne jest częstsze z uwagi na dostępność takiego narzędzia. Następnie należy ustawić silnik w pozycji dla pierwszego cylindra w pozycji, gdy zawór wylotowy jeszcze nie jest zamknięty, zaś ssący właśnie zaczyna się otwierać, coś co w instrukcji będzie oznaczone jako „overlap” na cylindrze pierwszym. Zaglądamy do tabeli dla TCD2013 i widzimy, że w momencie, gdy na cylindrze pierwszym następuje owa „mijanka”, czyli „overlap”, to można sprawdzić oraz wyregulować zawory na cylindrze szóstym. Natomiast dla jednostki czterocylindrowej rodziny TCD2013, gdy mijanka następuje na jedynce, do regulacji jest gotowy cylinder 4. 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, zaś dla sześciocylindrowego praca następuje kolejno 1-5-3-6-2-4, podczas gdy odpowiadająca im kolejność regulacji to 6-2-4-1-5-3. Jest to trochę mylące, zwłaszcza na początku.

Jednak tym większe będzie zaskoczenie, gdy przejdziemy już do ustawiania luzu. Bowiem Deutz nie przewidział pomiaru za pomocą płytek, a kątomierza. Procedura polega na tym, aby najpierw ustawić kątomierz na 0 stopni, a następnie powoli i delikatnie kręcić wkrętakiem tak, żeby skasować luz do zera. Gdy dźwignika 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. Następnie należy, trzymając śrubę regulacyjną, dokręcić nakrętkę kontrującą.

Częstotliwość kontroli i regulacji luzu zaworowego

Wbrew obiegowej opinii czynnością, którą powinniśmy okresowo wykonywać w przypadku silników wcale nie jest regulacja, a kontrola, czyli pomiar. To właśnie 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. Specjaliści zalecają, aby luz zaworowy sprawdzać minimum raz w sezonie - najlepiej przed pierwszym koszeniem na wiosnę. W przypadku intensywnej eksploatacji warto robić to częściej. Luzy zaworowe to ważny wskaźnik kondycji silnika kosiarki.

Rozwiązywanie problemów z uruchomieniem silnika - studium przypadku

Użytkownik pyta o luz zaworowy silnika Briggs & Stratton 31G777 oraz zgłasza problemy z rozruchem po zimie. Po wymianie oleju i sprawdzeniu akumulatora, silnik nadal ma trudności z uruchomieniem, co może być spowodowane zbyt dużą kompresją lub problemami z zasilaniem paliwem. Użytkownik ustawia luz zaworowy na 0,1 mm dla zaworu ssącego i 0,15 mm dla wydechowego. Po wymianie akumulatora problemy z uruchomieniem nadal występują, a silnik "fuka" w gaźnik na wolnych obrotach, co jest uznawane za normalne w przypadku silników jednocylindrowych.

Diagnoza i zalecenia:

Jeśli stwierdzasz objawy "dużej kompresji" i problemy rozrusznika z uruchomieniem silnika, to zakładając, iż masz nowy i sprawny akumulator oraz rozrusznik, to winnym może być automatyczny dekompresor. Warto spróbować ręcznego uruchamiania, jeśli silnik ma taką możliwość. Zalecane luzy zaworowe dla tego typu problemów to 0,1 mm (ssący) i 0,15 mm (wydechowy).

Dodatkowe uwagi:

• Przerwa między cewką a kołem magnesowym (Armature Air Gap) w okolicach 0,65 mm jest za duża. Właściwy luz 0,35 mm wpłynie na "bogatszą" iskrę. Luz nie może być zbyt duży, ale i nie może być za mały, aby koło magnesowe ocierało o cewki.
• Fukanie w gaźnik na wolnych obrotach co 10-15 sekund jest typowe dla silników jednocylindrowych i nie świadczy o usterce, jeśli silnik pracuje równo, a obroty nie falują. Na wyższych obrotach ten objaw powinien ustępować.

tags: #jaki #luz #zaworowy #silnik #traktorek