Utrata mocy silnika, kopcenie? Przyczyną mogą być luzy zaworowe

Dlaczego w ogóle warto i czy trzeba okresowo regulować luz zaworowy w silnikach maszyn. Przed czym taka czynność chroni i co ile warto wykonywać. Na te pytania, oraz garść innych, mniejszych zagadnień z luzem zaworowym związanych słów kilka.

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.

Zawory czasem mogą być bardzo długie, fot. GS

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 sprawdzać luz zaworowy i jakie są objawy powiększonego 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. 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. o ile 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.

Przekrój silnika z widocznymi zaworami, fot. GS

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.

Ten tekst to dopiero początek naszej przygody z luzami zaworowymi. W kolejnych będziemy poruszać m.in. kwestie interwałów sprawdzania luzów oraz regulacje na konkretnych przykładach.