gora

   Referaty uczniów

 

Napęd układu rozrządu

Układ rozrządu należy do najważniejszych układów w silniku spalinowym. Jest tak dlatego, ponieważ zadaniem tego układu jest sterowanie wpływem i wypływem gazów do cylindra, co ma bezpośredni związek z osiąganym przez silnik momentem obrotowym i mocą.

Budowa układu rozrządu:

1. Wałek rozrządu. Wykonany zwykle z żeliwa, posiada szereg krzywek o specjalnie dobranym profilu. Powodują one, że zawory otwierają się i zamykają we właściwym momencie. Kształt ich zapewnia także cichą pracę rozrządu nawet przy wysokich prędkościach obrotowych wału korbowego.

2. Popychacz. Ślizgając się po powierzchni krzywek popychacz przekazuje ruch wynikający z kształtu krzywki na następne elementy układu.

3. Drążek popychacza. Przekazuje ruch dalej.

4. Dźwignia zaworowa. Służy również do przekazania ruchu. W układach rozrządu bezpośrednich, które obecnie są częściej stosowane drążek popychacza i dźwignia zaworowa nie występuje. Napęd z wałka rozrządu jest wówczas przekazywany bezpośrednio na popychacz umieszczony nad zaworem.

5. Zawór. Wykonany ze specjalnych żaroodpornych stali pod wpływem ruchu przekazywanego z krzywki wałka zamyka odpowiedni kanał. Zawór ssący steruje wlotem mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra, zawór wydechowy wylotem gazów spalinowych.

6. Sprężyna zaworowa. Otwieraniem zaworów steruje krzywka, natomiast sprężyna służy do zamykania zaworu.

Obciążenia.

Elementy rozrządu podlegają w silniku podczas pracy dużym obciążeniom cieplnym o mechanicznym:

  • Przy prędkości obrotowej 6000 obr/min wału korbowego zawór otwiera się 50 razy w ciągu sekundy,
  • Grzybek zaworu wydechowego rozgrzewa się do temperatury ponad 700 st. C – w czasie pracy jest więc rozgrzany do czerwoności,
  • Sprężyna jednego zaworu ma siłę 40 do 90 kg,

Bardzo ważne jest w silniku dobranie optymalnego zarysu krzywek wałka rozrządu. Od kształtu krzywek zależy czy silnik będzie rozwijał większą moc czy mniejszą, czy będzie bardziej elastyczny, czy będzie mniej palił paliwa. Parametry krzywek muszą być dobrane do przeznaczenia silnika. Inne będą krzywki silnika do samochodu o sportowej charakterystyce a inne do użytkowanego na co dzień w którym zależy nam na mniejszym zużyciu paliwa.

Zużycia elementów rozrządu.

Jak już wszyscy wiemy po pewnym czasie elementy każdego urządzenia ulegają zużyciu? Jeśli chodzi o elementy układu rozrządu, to wałek rozrządu nie należy do najtrwalszych części. Elementy, które najczęściej ulegają zużyciu to:

  • Krzywki wałka. Szczególnie obciążoną częścią jest wierzchołek krzywki i ta część ulega głównie zniszczeniu. Krzywka w procesie produkcji jest utwardzana, przy czym grubość warstwy utwardzonej wynosi zwykle około 2 mm. Tarcie występujące podczas pracy potrafi zniszczyć tą warstwę i krzywka może zużyć się nawet o 5 – 7 mm. Przy takim zużyciu silnik pracuje już nieregularnie nie osiąga wymaganej mocy.

Pierwszym objawem zużycia krzywek jest zwykle zwiększona hałaśliwość silnika. Podczas pracy silnika, w górnej jego części słychać charakterystyczny klekot (podobny do odgłosu pracy silnika Diesla starszego typu) o częstotliwości dwa razy mniejszej od obrotów wału korbowego. Po wymontowaniu wałka zużycie widać gołym okiem.

  • Popychacze. Ponieważ współpracują bezpośrednio z krzywkami ulegają zużyciu w tym samym czasie.

Powierzchnia popychacza fabrycznie nowego jest płaska bądź lekko wypukła. Wskutek zużycia wyciera się i robi wklęsła. Powoduje to zwiększoną hałaśliwość układu rozrządu. Popychacze, które posiadają hydrauliczne układy kasowania luzów mogą w czasie pracy ulegać zatarciu. Elementy regulacyjne zawieszają się i wówczas w układzie zaworowym zanika luz niezbędny do prawidłowej pracy tego układu. Silnik wówczas zaczyna nieregularnie pracować, traci moc, trudniej zapala ciepły. Zużywa wtedy więcej paliwa.

  • Sprężyny zaworowe. Zużycie sprężyn występuje rzadziej niż zużycie krzywek wałka rozrządu. Sprężyna może ulec pęknięciu lub odkształceniu. Objawy są podobne jak przy zużyciu wałka.
  • Zawory. Szczególnie podatne na uszkodzenia są zawory wydechowe ponieważ są bardziej obciążone cieplnie. Typowe jest wypalenie zaworu wskutek przegrzania. Cylinder wówczas traci szczelność i silnik przestaje na tym cylindrze.

Uszkodzenia zaworów nie występują zbyt często i są najczęściej wynikiem pracy silnika z uszkodzonymi innymi elementami lub bez właściwych regulacji.

Właściwa eksploatacja układu rozrządu i zapobieganie zużyciu

Zalecenia eksploatacyjne dotyczące układu rozrządu to:

  1. W silnikach które posiadają regulację mechaniczną luzów zaworowych, należy regularnie, tak jak przewiduje to instrukcja regulować luzy zaworowe. Jeżeli w czasie pracy układu rozrządu luz zaworowy zwiększy się nadmiernie, objawi się to nadmierną hałaśliwością. Jeżeli luz zaworowy wskutek braku właściwej regulacji będzie za mały, powoduje to najczęściej zużycie krzywek wałka lub wypalenie zaworów.
  2. w silnikach które mają hydrauliczną regulację luzów zaworowych należy stosować olej silnikowy wysokiej jakości. Wymiany oleju i filtra przeprowadzać regularnie, a w przypadku trudniejszej eksploatacji samochodu lub samochodach starszych – częściej niż to przewiduje instrukcja pojazdu.
  3. w przypadku gdy pracujący silnik zaczyna wydawać podejrzane stuki lub inne odgłosy, natychmiast należy udać się do warsztatu aby zdiagnozować silnik i usunąć przyczynę. Długotrwała eksploatacja silnika, w którym są nadmiernie zużyte elementy może powodować lawinowe zużycie innych części a czasem poważne awarie. Wtedy naprawa może być znacznie droższa.
  4. bezwzględnie stosować zalecenia producenta dotyczące wymiany paska zębatego napędu rozrządu (jeżeli taki jest w samochodzie). Pęknięcie paska podczas jazdy kończy się zazwyczaj poważną awarią silnika. Zawory uderzają w tłoki co powoduje ich wygięcie i często pęka także wałek rozrządu.

Mówiąc o trwałości elementów układu rozrządu należy podkreślić, że w dużej mierze jest ona uzależniona od jakości materiałów i właściwych technologii użytych w procesie wytwarzania samochodu. Na to jednak nie mamy dużego wpływu.

Rozrząd napędzany paskiem jest cichszy i tańszy w produkcji niż sterowany łańcuchem. Ma niestety też wady – zaniedbanie serwisu grozi zniszczeniem.

Życie silnika wisi na kawałku gumy! W większości jednostek napędowych aut europejskich rozrząd jest sterowany za pomocą paska zębatego. Za paskiem zębatym przemawia przede wszystkim cena. W dodatku w porównaniu z alternatywnie stosowanymi łańcuchami paski zapewniają cichszą pracę silnika oraz znacznie mniej ważą. Idealne rozwiązanie? Niestety nie, paski zębate mają również sporo wad. Przede wszystkim wymagają regularnych kontroli oraz okresowej wymiany.

Co gorsza, nawet przy zachowaniu odpowiednich procedur serwisowych niekiedy zawodzą. Wydawałoby się, że awaria części wartej często kilkadziesiąt złotych nie powinna być niczym strasznym. Zerwany pasek rozrządu może oznaczać całkowite zniszczenie silnika.

Dlaczego pasek jest aż tak ważny? Zadaniem tego elementu jest skorelowanie pracy zaworów i tłoka. Zerwanie paska powoduje, że ruchy wału korbowego i wałka rozrządu nie są zsynchronizowane. W zależności od konstrukcji efekty mogą być różne. W najlepszym przypadku, jeżeli silnik jest “bezkolizyjny”, to tylko przestanie pracować. Niestety, większość współczesnych jednostek napędowych ma rozrząd “kolizyjny”. Oznacza to, że po zerwaniu paska rozrządu dochodzi do zderzenia zaworów z tłokami. Jego skutki są trudne do przewidzenia. Wiele zależy od konstrukcji silnika oraz od tego, w jakich warunkach pracował on w chwili awarii. Po zerwaniu nie wystarczy więc montaż nowego paska. Silnik musi zostać rozebrany w celu określenia rozmiaru zniszczeń.

Najczęściej konieczna jest wymiana przynajmniej uszkodzonych zaworów. Zazwyczaj naprawy lub wymiany wymaga głowica i jej podzespoły. Zderzenie może się również dać we znaki całemu układowi korbowemu, a w szczególności tłokom. Jeżeli np. w wyniku uderzenia urwał się i wpadł do cylindra grzybek zaworu, do wymiany może nadawać się też blok silnika. Wtedy koszty naprawy mogą sięgać nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych.

W przeciwieństwie do innych usterek zerwanie paska nie jest poprzedzone żadnymi niepokojącymi objawami. Podczas wnikliwego przeglądu mechanik może jednak stwierdzić pierwsze oznaki jego zużycia. W razie jakichkolwiek wątpliwości nie warto ryzykować. Wymiana paska jest tańsza niż naprawa silnika.

 

Opracowanie materiału
Paweł Giża - klasa 2at (2003/4)

początek strony