|
Hydrauliczne popychacze zaworów
Jednymi z bardziej obciążonych cieplnie częściami silnika spalinowego są zawory. Po całonocnym postoju nieraz w niskich temperaturach a potem po nagrzaniu silnika uzyskują temperaturą rzędu 500 ÷ 800 (oC). Bezawaryjne działanie zaworów, zarówno ssących jak i wydechowych, możliwe jest tylko w przypadku gdy będą one miały zagwarantowaną swobodę osiadania na gniazdach. Niezbędny jest w tym celu pewien niewielki luz w układzie poruszania zaworów, który kompensuje wydłużenie elementów rozrządu spowodowane rozszerzalnością cieplną. W miarę nagrzewania się silnika luz zaworowy zmniejsza się, jednak podczas jazdy z pełnym obciążeniem musi mieć jeszcze ok. 0,1mm aby spełnić warunki dobrego przylegania zaworów do gniazda. Zbyt mały luz zaworowy jest przyczyną spadku mocy – co objawia się zmniejszonym ciśnieniem sprężania i ucieczką części spalin przez zawory wydechowe – co w konsekwencji prowadzi do ich przepalenia. Zbyt duży luz zaworowy powoduje przyspieszone zużycie krzywek wałka rozrządu, elementów stykowych dźwigienek zaworowych i trzonka zaworu. W Polsce na przełomie lat 60- tych i jeszcze na początku lat 90-tych luzy zaworowe regulowało się przy użyciu szczelinomierza wykorzystując śrubę regulacyjną przy dźwigience zaworowej lub za pomocą wymiennych walcowych płytek regulacyjnych o określonych grubościach. W obydwu przypadkach konieczny był demontaż pokrywy zaworowej powiązany najczęściej z wymianą uszczelki. Po likwidacji tych anachronicznych (przestarzałych) konstrukcji regulacji zaworów – zastosowano już nie nowy lecz mający prawie 100 lat patent Amedee Bolee’a z 1910 roku dot: hydraulicznego kasowania luzów zaworowych. W 1920 roku w USA zgłoszono dalsze ulepszone patenty dot: hydraulicznych elementów wyrównujących. W 1930 roku zastosowano w USA popychacze hydrauliczne w samochodach osobowych . Od 1960 roku ok. 90% wszystkich amerykańskich samochodów osobowych była seryjnie wyposażona w hydrauliczne elementy wyrównujące luz zaworów. W Europie seryjny montaż popychaczy hydraulicznych miał swój początek w 1971 roku w Niemczech a od 1987 roku w większości innych firm samochodowych. Obecnie ponad 90% pojazdów samochodowych osobowych ma popychacze hydrauliczne.
Budowa i zasada działania hydraulicznego popychacza szklankowego.
Popychacz hydrauliczny szklankowy (Rys1) to zespół współpracujących ze sobą części prowadzącej i części hydraulicznej. Zasilany jest olejem z układu smarowania silnika pod ciśnieniem od 2,5 do 5 barów gdzie przez rowek obwodowy (zdjęcie 5 ) dostaje się do komory wstępnej (6) i (11) i obszaru podwyższonego ciśnienia (14). Część hydrauliczna – składa się z tłoka (3) , cylindra (4) oraz kulowego zaworu zwrotnego. Kulowy zawór zwrotny składa się z kulki (12) i sprężyny spiralnej (7). Tłok (3) i cylinder (4) zamykają obszar podwyższonego ciśnienia (14). Pomiędzy tymi elementami znajduje się sprężynka powrotna (8). Działa ona rozpychająco na cylinder i tłok. Dzięki temu likwidowany jest luz pomiędzy szklanką (2) krzywką wałka rozrządu (1). Znajdujący się pod obciążeniem zawór zwrotny zamyka szczelnie obszar podwyższonego ciśnienia (14). Cały popychacz szklankowy ślizga się w otworze prowadzącym głowicy (16). ( Zdjęcie 1 ) Część prowadząca – wykonywana jest z obudowy (2) (szklanki) i połączonej z nią na stałe części wewnętrznej (5). Faza ściskania- pokazana jest w sposób poglądowy na rys 1a lecz opis będę dokonywał na rys 1 ze względu na większą jego dokładność.
Jeżeli krzywka wałka rozrządu (1) jest w pozycji pracy (rys.1a) następuje obciążenie popychacza szklankowego siłą sprężyny zaworu i siłami masowymi. Skok krzywki (1) zostaje przeniesiony dalej na trzonek zaworu (17) dzięki ścisłemu przyleganiu tłoczka (3) do cylindra (4). W tym momencie z obszaru podwyższonego ciśnienia (14) przez dokładną szczelinę wyrównującą (13) zostaje wyciśnięta niewielka ilość oleju który wpływa do komory wstępnej (6). Należy nadmienić że właśnie ta niewielka szczelina wyrównująca (13) jest jednym z najważniejszych elementów konstrukcyjnych popychacza. Wymaga ona dokładnych obliczeń, precyzyjnego wykonania, musi uwzględniać odmienność olejów silnikowych które pracują w różnych temperaturach, umożliwiać całkowite otwarcie zaworu itp. Uwzględniając powyższe można stwierdzić, że przeniesiony ruch od krzywki wałka rozrządu (1) do trzonka zaworu (17) odbywa się za pośrednictwem „poduszki” olejowej – a powstający niewielki luz w tej fazie zostaje natychmiast zlikwidowany w fazie wyrównywania. Faza wyrównywania- rys 1b. z chwilą powstania luzu pomiędzy krzywką wałka rozrządu (1) a obudową popychacz szklankowego (2) sprężynka powrotna (8) rozpycha tłoczek i cylinderek do momentu zlikwidowania luzu pomiędzy krzywką (1) a trzonkiem zaworu (17). W obszarze podwyższonego ciśnienia (14) powstaje podciśnienie , które wraz z zwiększonym ciśnieniem w obiegu oleju powoduje otwarcie zaworu zwrotnego. Następuje przepływ oleju z komory wstępnej (11) do obszaru podwyższonego cisnienia (14) do chwili całkowitej redukcji luzu na zaworze.
Budowa i zasada działania hydraulicznego popychacza pilotującego z dźwigienką Rys 2.0 i Rys 2.1
Zasada działania w/w popychacza jest analogiczna jak wcześniej przedstawiony popychacz hydrauliczny szkalnkowy. Na Rys 2.1 przedstawiono szczegółowe rozwiązanie w/w popychacza. Olej z układu smarowania silnika dopływa kanałem (13) do komory niskiego ciśnienia (5) a następnie do komory wysokiego ciśnienia (10) pokonując opór sprężyny zaworu zwrotnego z kulką (6). W fazie ściskania część oleju przepływa szczeliną przeciekową (11) i otworem (12) do komory niskiego ciśnienia (5). W fazie wyrównania sprężynka (9) rozpiera tłoczek (4) aż do chwili wyrównania luzu zaworowego.
Sposoby umiejscowienia popychaczy hydraulicznych w silniku.
a) – między popychaczem a drążkiem popychacza w układzie, w którym wał rozrządu jest ułożyskowany w kadłubie silnika Rys 3.3
b) – między popychaczem a trzonkiem zaworu jeśli wał rozrządu bezpośrednio napędza popychacz i zawór ( system OHC Rys 3.0)
c) – umieszczony w głowicy jako pilotujący z jednej strony dźwigienki zaworowej (system OHC Rys 3.1 i DOHC Rys 3.4)
d) – wbudowany w dźwigience zaworowej (system OHC Rys 3.2)
Zalety i wady popychaczy hydraulicznych
Zalety:
- bezobsługowość – tj. brak jakiejkolwiek regulacji co wiąże się z obniżką kosztów przeglądu - zredukowanie hałasu – który najczęściej pochodził od nadmiernych luzów zaworowych - mniejsza liczba części- mniejsze koszty - zniwelowanie sił bocznych- ponieważ trzonek zaworu jest popychany w dół idealnie osiowo. - długowieczność – ponieważ pomiędzy wszystkimi elementami mechanizmu zaworowego występują połączenia siłowe. -odporny na wysokie obroty
Wady:
-mniejsza sztywność - znaczne zużycie gładzi krzywki wałka rozrządu przez występujące tam tarcie z powierzchnią popychacza - wrażliwe na niesprawność układu smarowania ( zanieczyszczony olej silnikowy i filtry) - są dość ciężkie i skomplikowane konstrukcyjnie
Wskazówki eksploatacyjne popychaczy hydraulicznych
- w silnikach o przebiegu 100.000 km należy wymienić wszystkie popychacze hydrauliczne - Przy uszkodzeniu jednego bądź kilku elementów hydraulicznych należy wymienić zawsze cały komplet popychaczy - Wymiana kompletu szklanek zaworów pociąga za sobą konieczność wymiany wałka rozrządu i na odwrót - Na sucho dostarczone popychacze przed montażem muszą być napełnione olejem silnikowym w celu zapewnia poprawnej pracy w fazie rozruchu . - Jeżeli występuje głośna praca popychaczy należy dokonać jego odpowietrzenia w następujący sposób: - należy zwiększyć obroty silnika do ok. 2500 obr/min i utrzymać je przez około 4 minuty – następnie pozostawić silnik pracujący na wolnych obrotach przez ok. 30 sekund i kontrolować czy stuki ustały. Jeżeli stuki nie ustały popychacze należy wymienić na nowe. - Systematycznie wymieniać olej silnikowy i filtry oleju wg zaleceń producenta.
|
||||||||||||||||||||
| Artykuł powstał dzięki pomocy firmy LUK – Schaffler Polska - Serwis |
