Silnik jest bez wątpienia jednym z najistotniejszych elementów każdej maszyny. W przypadku ciągnika rolniczego, takiego jak John Deere 6400, jednostka napędowa, wraz ze skrzynią biegów i zintegrowanym tylnym mostem, stanowi niemal połowę całej maszyny. W każdym silniku spalinowym tłokowym o większej niż dwa liczbie suwów pracy znajdziemy rozrząd, a w jego skład z pewnością będą wchodziły zawory. Te, podobnie jak każda inna część jednostki napędowej, muszą być wykonane w odpowiednich tolerancjach, spasowane, ale także z pewną dozą luzu.
Dlaczego Luz Zaworowy Jest Niezbędny?
Pytanie o sens pozostawiania luzu przy zaworach jest szczególnie istotne w kontekście awarii lub konieczności wykonania regulacji. Odpowiedź wynika z charakteru pracy silnika spalinowego i jest związana ze znacznym przyrostem temperatury 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. Dotyczy to zwłaszcza silników wysterowanych tak, aby całą sadzę spalić wewnątrz komory cylindra, gdy układ nie posiada filtra DPF. Zawory w silniku potrafią być bardzo długie.
Wpływ temperatury i zużycia
Luz zaworowy musi istnieć, aby kompensować rozszerzalność cieplną materiałów. Naturalnie luz może być również za duży. Jest to bezpośrednia odpowiedź na pytanie, 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. Należy też uwzględnić czynniki zewnętrzne, takie 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 luzowanie 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.
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.
Skutki Nieprawidłowego Luzu Zaworowego
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.
Problemy z pracą silnika
W pierwszej kolejności będą to problemy z głośniejszą pracą silnika.
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.
Uszkodzenia mechaniczne
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 postukuje uderzeniem w tłok. Również od strony trzonka; ten będzie intensywniej uderzany przez krzywkę, co spowoduje jej przyśpieszone 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.
Kontrola i Pomiar Luzu Zaworowego: Podstawowe Narzędzia i Warunki
Sprawdzenie luzu zaworowego wymaga odpowiednich narzędzi i wiedzy. Wspomniana kwota 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.
Wartości i warunki pomiaru
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.
Dostęp do zaworów
Większy problem może być z samą procedurą, czyli jak dostać się do zaworów. Należy zdemontować wszystko, co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej, po demontażu których uzyskamy 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.
Przykłady Procedur Regulacji Luzu Zaworowego u Różnych Producentów
Świat silników maszyn jest ogromny i nie sposób opisać wszystkich konfiguracji i zaleceń. Poniżej przedstawiamy kilka przykładów procedur regulacji luzu zaworowego u różnych producentów, co pozwala zrozumieć ogólne zasady, które mogą mieć zastosowanie również w ciągnikach John Deere 6400.
Regulacja w silnikach Yanmar (4TNE94-98)
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. „normalna”. 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. 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. Na co należy zwrócić uwagę podczas regulacji rozrządu? Lepiej jest trzy razy zmierzyć wartość luzu i trzy razy doregulować, niż przesadzić na starcie.
Regulacja w silnikach Cummins (CELECT)
Przenosimy się za ocean, aby sprawdzić, jak taka procedura może wyglądać w innym silniku u innego producenta - tym razem Cummins oraz rodzina silników 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. Istnieje też metoda „na czuja”, która polega na zastosowaniu funtowego klucza dynamometrycznego, czyli o zakresie do 1 Nm. Ów klucz pomaga ustawić luz przy minimalnym momencie wynoszącym 0,5-0,7 Nm. Na szczęście klasyczna metoda na płytki - czyli opisana tu jako „na czuja” - sprawdza się równie dobrze. 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 mm. Ta nie powinna dać się wsunąć pomiędzy dźwigienkę a trzonek.
Regulacja w silnikach FPT (IVECO NEF N45)
Pora spojrzeć na instrukcję producenta bliższego nam kraju, tym razem również wybieramy silnik, nieco inny niż wszystkie, aby sprawdzić, jak jeszcze może wyglądać regulacja luzu zaworowego z ciekawymi zagadnieniami pobocznymi. Za przykład posłuży nam jednostka FPT, sygnowana jeszcze logiem IVECO z rodziny NEF, konkretnie N45, czyli popularne 4,5 litra. Włosi okazują się być oszczędni w słowach i rysunkach, co do tego, jak ustawić luz. W związku z tym 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 mm na zaworze ssącym (+-0,05) oraz 0,5 mm na wylotowym również z odchyłką pięć setnych.
Regulacja w silnikach Deutz (TCD 2013 4V)
Spójrzmy teraz na silnik, w którym 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. Za przykład posłużą dwa silniki Deutz TCD 2013 4V o czterech oraz sześciu cylindrach. 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. 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.
Pomiar kątomierzem
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 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. Następnie należy, trzymając śrubę regulacyjną, dokręcić nakrętkę kontrującą.
Metody „na Skróty” i Specyficzne Rozwiązania
Istnieje metoda „na skróty”, jeżeli chodzi o pomiar i ustawianie luzu zaworowego. Posłużymy się znów przykładem silników Yanmar, tym razem 4D94LE oraz jego trzycylindrowego brata, aby dodać także trójkę do naszych rozważań odnośnie zaworów.
Mostek zaworowy
W tej rodzinie po pierwsze możemy 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. Jeżeli mostek ma śrubę regulacyjną, to znaczy, że jego również można regulować. W tym przypadku chodzi o to, aby był on 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 regulujemy go tak, aby tutaj również nie było luzu.
Regulacja na kilku cylindrach jednocześnie
Jeżeli chodzi o wspomnianą drogę na skróty, to 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. Jak to wygląda w praktyce? Gdy w silniku 4D94LE ustawimy pozycję GMP na pierwszym cylindrze, możemy oczywiście dokonać pomiaru na obydwu zaworach tegoż, ale równocześnie możemy 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, pierwsze co należy pamiętać, to kąt 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.
tags: #ustawienie #zaworow #ciagnik #jon #6400