Silnik to jeden z najistotniejszych elementów każdej maszyny. Niezależnie od tego, czy jest to duża maszyna, czy mała, jeżeli jest napędzana silnikiem spalinowym tłokowym o większej niż dwa liczbie suwów pracy, znajdziemy w nim rozrząd. W skład rozrządu wchodzą zawory, które, podobnie jak każda inna część jednostki napędowej, muszą być wykonane w odpowiednich tolerancjach, spasowane, ale także z pewną dozą luzu.
Dlaczego luz zaworowy jest konieczny?
Konieczność luzu zaworowego wynika z charakteru pracy silnika spalinowego i jest związana z temperaturą, a dokładniej z jej znacznym przyrostem od stanu „zimnego silnika” do osiągnięcia normalnej temperatury pracy. Zawory ssące pracują w temperaturach rzędu 250-550°C, natomiast 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. Zużycie ścierne elementów, dogniatanie w wyniku pracy pod maksymalnym obciążeniem oraz przede wszystkim ilość wykonanych cykli powodują, że odległość pomiędzy elementami powiększa się. Luz zaworowy musi mieć zatem możliwość regulacji, niezależnie od tego, czy realizowana jest ona za pomocą połączenia śrubowego, specjalnych podkładek, czy wymiany tzw. szklanek.
Kontrola a regulacja luzu zaworowego
Wbrew obiegowej opinii, czynnością, którą powinniśmy okresowo wykonywać w przypadku silników, wcale nie jest regulacja, a kontrola, czyli pomiar luzu. 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. Regulacja luzu co 2000 motogodzin jest uznawana przez niektórych użytkowników za zbędną, szczególnie przy dużej tolerancji luzów i jakości podzespołów, co sugeruje, że regulację wykonuje się głównie po większych naprawach.
Skutki zbyt dużego luzu zaworowego
W przypadku tematu luzu zaworowego trudno jest mówić o nagłym skutku, bowiem powiększanie się luzu trwa przez wiele setek tysięcy cykli otwierania i zamykania. W pierwszej kolejności pojawią się problemy z głośniejszą pracą silnika. W przypadku zaworu wylotowego zbyt duży luz ma również wpływ na znacznie intensywniejsze osadzanie się nagarów. To ostatni moment na podjęcie się sprawdzenia i regulacji. W dalszej perspektywie zbyt luźny zawór zaczyna w fazie domykania uderzać przylgnią zaworową o gniazdo, co może doprowadzić do jego wykrzywienia, a w konsekwencji do uderzenia w tłok. Trzonek zaworu będzie intensywniej uderzany przez krzywkę, co spowoduje jej przyspieszone zużycie. Jeśli 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 może skutkować koniecznością remontu.
Narzędzia i warunki pomiaru
Do sprawdzenia luzu zaworowego wystarczy prosty szczelinomierz, czyli absolutnie podstawowe narzędzie 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. 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, czy mierzyć na ciepło, czy przy zimnym silniku. Jeśli tabliczka jest nieczytelna, wartości mogą być nabite gdzieś na silniku lub na głowicy. Jeżeli nie jesteśmy w stanie ich znaleźć, trzeba zasięgnąć wiedzy w instrukcji obsługi lub u dystrybutora.
Procedura regulacji luzów zaworowych
Procedura regulacji luzów zaworowych wymaga demontażu wszystkiego, co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej, po demontażu których uzyskujemy dostęp do zaworów. 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.
Przykład regulacji w silniku Yanmar 4TNE94-98
Firma Yanmar w rozdziale pt. „Inspekcja i Regulacja” zaleca, aby proces regulacji przeprowadzić na zimnym silniku. Dla takiego silnika podane są również wartości luzu: od 0,15 do 0,25 mm (wartość nominalna). Czasem można spotkać się z nieco większym zakresem, 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. 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. Lepiej jest trzy razy zmierzyć wartość luzu i trzy razy doregulować, niż przesadzić na starcie.
Przykład regulacji w silnikach Cummins CELECT
W silnikach Cummins 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 aż trzy zawory, jednak środkowa dźwignia odpowiada za wtryskiwacz, zaś po jego obydwu stronach są dźwignie od zaworów. Na każde dwa cylindry przypada 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. Pomiar przy pomocy szczelinomierza oraz regulacja, gdy zachodzi potrzeba. Cummins podpowiada, aby po dokonaniu ustawiania luzu na właściwą płytkę, np. 0,35 mm dla zaworu ssącego, użyć płytki o 0,03 mm grubszej, a więc 0,38 mm. Ta nie powinna dać się wsunąć pomiędzy dźwigienkę a trzonek.
Przykład regulacji w silnikach FPT IVECO NEF (N45)
W silnikach FPT z rodziny NEF, konkretnie N45 (4,5 litra), nie można ustawić wszystkich zaworów w ciągu 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 mm na zaworze ssącym (+-0,05) oraz 0,5 mm na wylotowym, również z odchyłką pięć setnych.
Przykład regulacji w silnikach Deutz TCD 2013 4V
W silnikach Deutz TCD 2013 4V (cztero- i sześciocylindrowych) zimny silnik definiowany jest jako taki, w którym temperatura oleju jest niższa niż 80°C. Zaleca się również, aby zaczekać 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 (tzw. „overlap” na cylindrze pierwszym). W momencie gdy na cylindrze pierwszym następuje „mijanka” („overlap”), można sprawdzić oraz wyregulować zawory na cylindrze szóstym (dla R6) lub cylindrze czwartym (dla R4). 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. 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, trzymając śrubę regulacyjną, należy dokręcić nakrętkę kontrującą.
Ustawienie luzu zaworowego w JCB 3CX z silnikiem Perkins (model RG)
Użytkownicy JCB 3CX z silnikiem Perkins (model RG) zgłaszają problemy z luzami zaworowymi. Aktualnie ustawione luzy na 0,50-0,55 mm wydają się być za duże, co sugeruje konieczność regulacji. Nabywcy Jcb 3cx contractor 2005 z silnikiem Perkins i pompą Delphi zgłaszają problem polegający na tym, że po rozgrzaniu silnika na pełnych obrotach przerywa i wydobywa się przerywany biały dym z komina. Na zimnym silniku objawy te nie występują, pojawiają się dopiero po około 5 minutach pracy. Taki objaw może mieć miejsce, jeśli pompa wtryskowa była wyjmowana i przestawiony został zapłon. W przypadku wymiany głowicy w silniku Perkins 3P i zastosowaniu starej klawiatury, zauważono, że luz zaworowy ustawiony na 0,3 mm zwiększa się do 1 cm po kilku obrotach wału, co może wskazywać na błędne ustawienie wału korbowego, niewłaściwe zawory lub ich długość, a także nieprawidłowy montaż. Jeśli zwoje sprężyny się stykają, należy to reklamować, jeśli głowica jest nowa. Nieoryginalna głowica (zbyt jasny odlew) również może być przyczyną problemów. Jeśli luz rośnie po wykonaniu obrotu wału, to znaczy, że zawór się nie domyka. Należy ustawić zawory prawidłowo, albo według instrukcji, albo na tzw. "mijankę".
Metoda „na mijankę” dla silników 3-cylindrowych
W przypadku silnika 3-cylindrowego niektórzy sugerują, aby ustawiać zawory na „mijankę”. Metoda ta polega na kręceniu wałem korbowym, a gdy zamyka się zawór wydechowy, a otwiera ssący, to znak, że tłok jest w GMP. Następnie robimy znak na kole pasowym, obracamy wał o pełny obrót, by znów zagrały się zrobione znaki - tłok jest w DMP, a oba zawory zamknięte. Wtedy regulujemy oba zawory. I tak postępujemy z kolejnymi cylindrami. Jest to wersja dla laików. Użytkownik powinien sobie obrócić wałem o pełny obrót, gdy znajdzie mijankę cylindra, i ustawić na nim zawory. Zasada dalej ta sama.