W każdej maszynie napędzanej silnikiem spalinowym tłokowym, szczególnie tych o większej liczbie suwów pracy, kluczową rolę odgrywa rozrząd, a w jego skład wchodzą zawory. Podobnie jak każda inna część jednostki napędowej, zawory muszą być wykonane w odpowiednich tolerancjach, spasowane, ale także posiadać pewną dozę luzu.
Dlaczego luz zaworowy jest konieczny?
Odpowiedź na pytanie, dlaczego producent silnika pozostawił luz przy zaworach, wynika z charakteru pracy silnika spalinowego i jest związana z temperaturą. W warunkach pracy, zawory ssące pracują przy temperaturach rzędu 250-550°C, zaś wydechowe rozgrzewają się do 900°C, a nawet wyższych temperatur. Ten znaczny przyrost temperatury od stanu "zimnego silnika" do osiągnięcia normalnej temperatury pracy powoduje rozszerzanie się materiałów.
Rozszerzalność cieplna i kurczliwość cieplna
Skutki nieprawidłowego luzu zaworowego
Zarówno zbyt mały, jak i zbyt duży luz zaworowy może prowadzić do poważnych problemów. Zbyt mały luz zaworowy, zwłaszcza przy nagrzewaniu się silnika, może skutkować tym, że zawory nie będą się całkowicie domykać, co prowadzi do utraty kompresji i przegrzewania się zaworów, a w konsekwencji do ich wypalenia.
W przypadku zbyt dużego luzu zaworowego, negatywne efekty pojawiają się stopniowo, trwając przez wiele setek tysięcy cykli otwierania i zamykania. W pierwszej kolejności obserwuje się głośniejszą pracę silnika. W przypadku zaworu wylotowego, taki stan wpływa również na znacznie intensywniejsze osadzanie się nagarów. Jest to ostatni moment na podjęcie się sprawdzenia i regulacji. W dalszej perspektywie, zbyt luźny zawór zaczyna w fazie domykania się uderzać przylgnią zaworową o gniazdo, co może doprowadzić do jego wykrzywienia, a w konsekwencji do uderzenia w tłok. Ponadto, trzonek zaworu będzie intensywniej uderzany przez krzywkę, co spowoduje jej przyspieszone zużycie. 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 finalnie oznacza konieczność remontu silnika.
Kontrola i regulacja luzu zaworowego
Czynnością, którą należy okresowo wykonywać w przypadku silników, jest kontrola, czyli pomiar luzu zaworowego, a nie zawsze sama regulacja. Wyniki pomiaru, po porównaniu z danymi producenta, decydują o tym, czy luz należy skorygować, co zwykle oznacza zmniejszenie do wartości akceptowalnej dla danej jednostki.
Narzędzia do pomiaru
Do sprawdzenia luzu zaworowego potrzebny jest szczelinomierz. Im więcej listków na przymiarze, tym łatwiej dopasować się w idealne wartości podane przez producenta. 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.
Warunki pomiaru i dane producenta
Zwykle część producentów podaje wartości luzu na tabliczce silnika, wraz z adnotacją, czy mierzyć je na ciepło, czy przy zimnym silniku. Jeżeli tabliczka jest nieczytelna, można liczyć na to, że wartości zostały nabite gdzieś na silniku lub na głowicy. Jeśli ich nie ma, trzeba zasięgnąć wiedzy w instrukcji obsługi lub zapytać u dystrybutora. Niestety, coraz częściej wytwórcy oszczędzają użytkownikom takich danych.
Ważne jest, aby zawory ustawiać na zimnym silniku. Jeśli zrobi się to na ciepłym, to gdy silnik będzie zimny, zawory będą ustawione zbyt ciasno.
Procedura dostępu do zaworów
Aby dostać się do zaworów, należy zdemontować wszystko, co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej. Część silników jest wyposażona w specjalne okno rewizyjne z zaślepką, po demontażu której można użyć specjalnej pokrętki na klucz, celem wygodnego obracania kołem zamachowym, aby ustawić zawory w pozycji do pomiaru.
Specyfika regulacji luzów zaworowych w silniku Isuzu w maszynach JCB
W przypadku maszynki JCB 3cx Super z silnikiem Jcb 444 dieselmax T1 (często będącym w istocie silnikiem Isuzu lub opartym na jego technologii), użytkownicy szukają konkretnych danych dotyczących luzów zaworowych. Chociaż producent często podaje wartości w calach, można je przeliczyć na milimetry. Ze względu na dużą tolerancję luzu, regulacja co 2000h jest uważana za zbędną, a ustawienia są zazwyczaj wykonywane po większych naprawach.
Dla silników Isuzu (np. w modelach Trooper 3.1d z 1994 roku, którego parametry są podobne do 2.8d), luz zaworowy to zazwyczaj 0,40 mm zarówno na ssących, jak i wydechowych. Te zawory nie są ustawiane hydraulicznie. Postępowanie jest identyczne jak z silnikiem 2.8. Regulacja powinna odbywać się na ZIMNYM silniku. Pomocna jest tabelka regulacji, gdzie TDC oznacza Top Dead Center (szczytowe położenie tłoka).
Przykład procedury regulacji
Silniki Yanmar (np. 4TNE94-98)
Firma Yanmar zaleca przeprowadzenie procesu regulacji na zimnym silniku. Dla takiego silnika podane są wartości luzu: od 0,15 do 0,25 mm (tzw. nominalne). 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.
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. Do sprawdzenia używa się płytek 0,2-0,3 mm, która ma się mieścić "na styk" - ciasno, lecz suwliwie, bez wbijania na siłę.
Ważne: lepiej jest trzy razy zmierzyć wartość luzu i trzy razy doregulować, niż przesadzić na starcie.
Silniki Cummins (rodzina CELECT)
Producent przewiduje, aby cała procedura została 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 "dźwignie", lecz środkowa odpowiada za wtryskiwacz, a po jej obu stronach są dźwignie od zaworów. Na każde dwa cylindry przypada jedna pokrywa zaworowa.
Producent podpowiada, aby wykonywać sprawdzenie lub 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. 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.
- 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, stosując pomiar przy pomocy szczelinomierza. Cummins podpowiada trick: po dokonaniu ustawiania luzu na właściwą płytkę (np. 0,35 mm dla zaworu ssącego) użyć płytki o 0,03 mm grubszej (0,38 mm). Ta nie powinna dać się wsunąć pomiędzy dźwigienkę a trzonek.
Silniki FPT (rodzina NEF, np. N45)
Włoscy producenci okazują się być oszczędni w słowach i rysunkach. W silnikach tych nie można ustawić wszystkich zaworów w przeciągu dwóch obrotów. Każdy cylinder należy z osobna ustawić w pozycji CTDC, obserwując, czy zawory na danym cylindrze są już całkowicie zamknięte, a dźwigienki luźne. Wartości luzów to 0,25 mm na zaworze ssącym (+-0,05) oraz 0,5 mm na wylotowym (+-0,05).
Silniki Deutz TCD 2013 4V (4- i 6-cylindrowe)
Niemiecki producent definiuje zimny silnik jako taki, w którym temperatura oleju jest niższa niż 80°C. Zaleca się również zaczekać co najmniej 30 min od wyłączenia silnika przed przystąpieniem do prac. W tych silnikach można wyposażyć się w adapter do kręcenia silnikiem, który montuje się w miejscu zaślepki na obudowie koła zamachowego, lub użyć koła pasowego.
Należy ustawić silnik w pozycji dla pierwszego cylindra, gdy zawór wylotowy jeszcze nie jest zamknięty, zaś ssący właśnie zaczyna się otwierać (tzw. "overlap" na cylindrze pierwszym). Gdy na cylindrze pierwszym następuje "mijanka", można sprawdzić i wyregulować zawory na cylindrze szóstym (dla R6) lub cylindrze czwartym (dla R4). Kolejność regulacji jest inna niż kolejność zapłonów (dla R4: 1-3-4-2 zapłon, 4-2-1-3 regulacja; dla R6: 1-5-3-6-2-4 zapłon, 6-2-4-1-5-3 regulacja).
Deutz przewidział pomiar luzu za pomocą kątomierza, a nie płytek. Procedura polega na ustawieniu kątomierza na 0 stopni, powolnym kręceniu wkrętakiem w celu skasowania luzu do zera. Gdy dźwignia i trzonek znajdą się w kontakcie, odczytana wartość kąta stanowi wartość do oceny zużycia. Prawidłowy luz wynosi 75 stopni dla zaworu ssącego i 105 stopni dla wylotowego. Ustawienie luzu polega na przekręceniu wkrętaka w celu zwiększenia luzu do uzyskania nominalnego kąta na kątomierzu, a następnie dokręceniu nakrętki kontrującej.
Silniki Yanmar (np. 4D94LE i 3-cylindrowe)
W tej rodzinie silników można spotkać się z dźwignią zaworową sterującą dwoma zaworami ssącymi za pomocą mostka. Wnosi to nowy punkt pomiaru luzu - pomiędzy powierzchnią mostka, z którą dźwignia współpracuje, a nią samą. Regulacja mostka polega na poluzowaniu go, przytrzymaniu na środku i z zerowym luzem po stronie bez śruby regulacyjnej, a następnie wyregulowaniu na zero na śrubie. Jeżeli mostek ma śrubę regulacyjną, oznacza to, że również można go regulować, tak aby był ustawiony równolegle i naciskał na oba zawory w taki sam sposób.
Istnieje metoda "na skróty": gdy w silniku 4D94LE ustawimy pozycję GMP na pierwszym cylindrze, możemy dokonać pomiaru na obydwu zaworach tego cylindra, 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 (wydechowy na cylindrze 2, ssący na trzecim oraz cały czwarty). Dla silnika trzycylindrowego (kolejność pracy 1-3-2), po ustawieniu GMP na pierwszym cylindrze można ustawić, oprócz pierwszego, także ssący zawór na drugim oraz wydechowy na trzecim. Należy pamiętać, że kąt obrotu wynosi 240 stopni, a nie 180 stopni.