Luz zaworowy w ciągniku/maszynie. Instrukcja regulacji krok po kroku na przykładach

2 godzin temu

Zbyt duży luz zaworowy może kosztować Cię remont silnika, a zbyt mały – jego szybkie zużycie. Wyjaśniamy, po co w ogóle jest luz zaworowy, kiedy trzeba go sprawdzać i regulować i jak różnie wygląda ta procedura w silnikach wykorzystywanych w maszynach rolniczych i roboczych na przykłądach jednostek Yanmara, Cumminsa, Deutza czy FPT.

Silnik to bez wątpienia jeden z najistotniejszych elementów, jakie znajdują się w maszynie. Złośliwi mogą pokusić się o stwierdzenie, iż w przypadku ciągnika rolniczego stanowi on mniej więcej połowę maszyny do spółki ze skrzynią biegów i zintegrowanym z nią tylnym mostem. Bez względu na to, czy mowa o maszynie dużej czy małej, o ile jest ona napędzana silnikiem spalinowym tłokowym i o większej niż dwa (choć bywają i takie) liczbie suwów pracy, to znajdziemy w nim rozrząd. A skoro tak, to z pewnością w jego skład będą wchodziły zawory. Te, podobnie jak każda inna część jednostki napędowej, muszą być wykonane w odpowiednich tolerancjach, spasowane, ale także z pewną dozą luzu. I o tym luzie zaworowym słów kilka.

Po co jest luz zaworowy?

To najbardziej oczywiste z pytań, zwłaszcza w kontekście awarii lub konieczności wykonania regulacji, co do której nie mamy wiedzy jak się do tego zabrać. 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 choćby wyższych temperatur. Zwłaszcza w silnikach, które są wysterowane tak, aby całą sadzę spalić wewnątrz komory cylindra, gdyż układ nie posiada filtra DPF. Biorąc pod uwagę rozszerzalność cieplną stali, ów luz pomiędzy trzonkiem zaworu a elementem popychacza jest konieczny, aby uniknąć pracy „na ścisk”, gdyby luzu nie było wcale.

Naturalnie luz może być również za duży, o czym za chwilę, choć jest to bezpośrednia odpowiedź 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, iż 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 dzięki połączenia śrubowego, specjalnych podkładek, czy wymiany tzw. szklanek. W przypadku ciągników czy maszyn hydrauliczne kasowanie luzów jest raczej rzadko spotykane, a z uwagi na brak regulacji, trudno by ten system był przedmiotem niniejszego artykułu.

Dlaczego warto jest sprawdzać luz zaworowy?

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. Co może się stać, o ile postanowimy zaniechać sprawdzenia i korekty?

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. klikaniem, oraz problemy przy rozruchu – luz jest zbyt duży, a przy zimnym silniku dodatkowo powiększony przez skrócenie ogólnej długości.

Jeżeli zignorować te pierwsze objawy, dojdziemy do sytuacji w której znacząco pogorszą się osiągi jednostki – utrata mocy oraz utrata elastyczności, czyli reakcji na zwiększenie dawki paliwa; zawór jest otwarty zbyt krótko, zaś jego wznios jest mniejszy niż zakładany fabryczny, czego rezultatem jest mniejsza ilość powietrza w cylindrze, gorszy jego przepływ, a co za tym idzie również intensywniejsze generowanie sadzy, czyli mówiąc potocznie, kopcenie.

W przypadku zaworu wylotowego taki stan ma także wpływ na znacznie intensywniejsze osadzanie się nagarów. 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 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. A można było tego uniknąć za 10 zł.

Sprawdzenie luzu zaworowego. Czego potrzebujemy?

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. 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. Ta druga opcja jest preferowana częściej.

Jeżeli tabliczka jest nieczytelna, można liczyć na to, iż wartości zostały nabite gdzieś na silniku lub na głowicy. o ile nie jesteśmy w stanie ich znaleźć lub ich nie ma, trzeba zasięgnąć wiedzy, albo w instrukcji obsługi lub po prostu zapytać u dystrybutora. Niestety coraz częściej wytwórcy oszczędzają nam, użytkownikom, takich danych. Dystrybutor silnika lub maszyny powinien udzielić nam informacji odnośnie wartości luzów oraz sposobu pomiaru, gdyż sprawdzenie luzów to podstawowa czynność z zakresu poprawnej obsługi maszyny.

Większy problem może być z samą procedurą, czyli jak dostać się do zaworów, choć to możemy wywnioskować sami. Należy zdemontować wszystko co stoi na drodze do pokryw lub pokrywy zaworowej po demontażu których lub której 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. o ile takowego udogodnienia nie ma, pozostaje kręcenie w sposób klasyczny, poprzez śrubę koła pasowego.

Na koniec kilka przykładów, bowiem świat silników maszyn jest ogromny i nie sposób opisać jest wszystkich konfiguracji i zaleceń. Przyjrzyjmy się jednak paru z nich, aby nieco zaznajomić się z tym, jak proces sprawdzania i regulacji luzów może wyglądać w praktyce.

Luz zaworowy w praktyce – Yanmar

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. standardowa.

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. W tej jednostce na trzpieniu zaworu znajduje się szklanka, którą należy obejrzeć pod kątem prawidłowego osadzenia, tj powinna równo dolegać i nie być przechylona.

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). Za kołem pasowym znajduje się podziałka, zaś na samym kole znaki, które ułatwiają ocenę pozycji, zaś pierwszy cylinder opisany jest jako ten naprzeciw chłodnicy (rozrządu), czyli po stronie koła zamachowego, a sekwencja zapłonu to 1-3-4-2-1 przy 180-stopniowym interwale.

W tej pozycji można sprawdzić luz zarówno na zaworze dolotowym jak i wylotowym. Japoński producent podpowiada, aby regularnie sprawdzać i notować wartości luzu na każdym zaworze, każdego cylindra w celu analizy zużycia.

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, ale suwliwie. W przypadku gdy stwierdzimy, iż luz jest zbyt duży, korzystając z płaskiego wkrętaka oraz klucza oczkowego luzujemy nakrętkę kontrującą i regulujemy luz poprzez śrubę pamiętając, iż wartości, w których się poruszamy to dziesiąte lub setne cześć milimetra, a zatem regulacja powinna być subtelna.

Lepiej jest trzy razy zmierzyć wartość luzu i trzy razy doregulować niż przesadzić na starcie. Gdy czynności na cylindrze pierwszym zostaną zakończone, wykonujemy obrót wałem korbowym silnika o 180 stopni zgodnie z ruchem wskazówek zegara, znów ustawiając się na „0” na podziałce, tym razem przygotowując cylinder 3, następnie po kolejnym pół obrocie na cylinder 4 i na końcu na 2, tak jak sugeruje kolejność zapłonów.

Luz zaworowy w praktyce – Cummins

Przenosimy się za ocean, aby sprawdzić, jak taka procedura może wyglądać w innym silniku u innego producenta. Tym razem Cummins oraz rodzina silników CELECT. Myślę, iż nie ma sensu zanudzać czytelnika tymi samymi czynnościami, jakich trzeba dokonać zawsze, a zatem przejdźmy do konkretów. Po pierwsze, 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^oC (pomiar na płynie). Znaki ułatwiające ustawienie silnika są nabite na kole pasowym oraz jego obudowie, zaś pierwszy cylinder znajduje się „z przodu” czyli przy rozrządzie, a kolejność zapłonów to 1-5-3-6-2-4.

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. Dla dwóch cylindrów zawory po wewnętrznej są zaworami ssącymi, zaś te po zewnętrznej wylotowymi.

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, iż dźwigienki będą zupełnie luźne. To jest właśnie nasze okno pomiarowe dla luzu zaworowego.

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. Dla zaworu ssącego producent przewiduje idealny luz na poziomie 0,35 mm, zaś wylotowego 0,68 mm.

Natomiast polecane są dwie metody regulacji; z użyciem klucza dynamometrycznego oraz
„na czuja”. Pierwsza polega na zastosowaniu funtowego klucza dynamometrycznego, czyli o zakresie do 1 Nm w nieco bardziej zrozumiałych jednostkach. 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 adekwatną 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, czyli 0,03. To innymi słowy luz pomiędzy elementami zaworu oraz płytką 0,35. Następnie czynności powtarzamy dla wszystkich kolejnego ustawienia patrząc na znaki.

Dodatkowa faza w rozrządzie – luz zaworowy w praktyce – IVECO (FPT)

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. Co jest takiego interesującego w tym silniku? Producent postanowił w nim nie stosować klasycznego zaworu EGR, a zamiast tego dodał specjalną fazę w rozrządzie (Internal E.G.R), która pozwala na przepływ spalin z powrotem do komory spalania, co wiązało się ze spełnieniem normy Tier 3.

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 na zaworze ssącym (+-0,05) oraz 0,5 na wylotowym również z odchyłką pięć setnych. Pomiar i regulację również wykonuje się na zimnym silniku.

Luz zaworowy mierzony stopniami – Deutz

Spójrzmy teraz na silnik, w którym sprawdzenie i ustawienie luzu jest nieco trudniejsze z uwagi na to, iż 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^oC. Zaleca się również, aby zaczekać co najmniej 30 min od wyłączenia silnika przed przystąpieniem do prac. Dodatkowo samo ustawienie również nie jest tak oczywiste, jak byśmy się tego mogli spodziewać.

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 prawdopodobnie 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, iż 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. Wówczas regulacja jest możliwa dla cylindra drugiego, zaś w R4 mijanka pojawia się na cylindrze trzecim, a regulacja może być przeprowadzona na cylindrze drugim.

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 dzięki płytek, a kątomierza. Po poluzowaniu nakrętki kontrującej luz ustawia się adapterem do wkrętaka z kątomierzem.

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, iż poprawny luz wynosi 75 stopni dla zaworu ssącego i 105 stopni dla wylotowego. Natomiast o ile po poluzowaniu dźwigienka i trzonek już do siebie dotykają, to jest to taka sama sytuacja jak w przypadku, gdy nie możemy wcisnąć żadnej płytki – brak luzu, coś jest nie tak.

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. Brzmi strasznie, ale w rezultacie wymaga dokupienia adaptera do pomiaru kąta z kilkanaście złotych.

Droga na skróty

Istnieje metoda „na skróty” o ile 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. W tej rodzinie po pierwsze możemy spotkać się z tym, iż dźwignia zaworowa nie steruje jednym zaworem, a dzięki mostka popycha dwa zawory ssące. Wnosi to nowy punkt pomiaru luzu nie pomiędzy trzonkiem a dźwignią, a pomiędzy powierzchnią mostka z którą dźwignia współpracuje za nią samą. Regulacja samego mostka, o ile taka jest, polega na poluzowaniu go, przytrzymaniu na środku oraz z zerowym luzem po stronie bez śruby regulacyjnej i wyregulowaniu na zero, na śrubie tj. mostek powinien trzymać poziom.

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 to GMP na cylindrze czwartym, jednocześnie można ustawić pozostałe zawory, czyli wydechowy na cylindrze 2., ssący na trzecim oraz cały czwarty. Niektórzy producenci podają to wprost.

Dla silnika trzycylindrowego, pierwsze co należy pamiętać, to kąt obrotu. Już nie 180 stopni, a 240 stopni o ile chcemy sprawdzać i ustawiać zgodnie ze znakami. W przypadku drogi na skróty producent podpowiada, iż 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. Następnie wykonujemy pełen obrót o 360 stopni – powoduje to przejście do mijanki na cylindrze pierwszym, a my możemy sprawdzać i regulować zawory wylotowy na cylindrze drugim i ssący na trzecim.

Jak często regulować luzy zaworowe?

Jeżeli lokalizacja motoru oraz jego konstrukcja, a bardziej konstrukcja i ułożenie wszystkiego co się nad nim się znajduje, czyli osprzętu, elementów układu oczyszczania spalin itd. pozwalają na w miarę bezproblemowy lub niepochłaniający dużo czasu dostęp, warto jest wykonywać pomiaru luzów zaworowych przy każdej wymianie oleju. Często, zwłaszcza w nowych konstrukcjach, jest to jednak utrudnione. Producenci zwykle zalecają kontrolę luzu co około 1000-2000 godzin pracy maszyny. W nowszych konstrukcjach czas ten może być wydłużony z uwagi na chęć osiągnięcia jak najniższych kosztów obsługi maszyny. Jednak z punktu widzenia użytkownika częstsza kontrola to większa szansa na wyłapanie nieprawidłowości, które mogą doprowadzić do dużych wydatków.

To, iż z luzem może nic się nie zadziać przez 3-4-6 tys. godzin pracy od wyjazdu z fabryki i pozostaje on na akceptowalnym poziomie, zwłaszcza gdy regularnie wymieniamy olej oraz dbamy o to, by montować dobre filtry i nie przeciążać maszyny nie stanowi powodu, aby zapominać o tej czynności zupełnie. W końcu nim otworzymy pokrywę i dokonamy pomiaru, nie mamy pewności, czy aby już nie jesteśmy na dopuszczalnej granicy.

Idź do oryginalnego materiału