Diagnoza i naprawa układu rozrządu w silniku czterosuwowym

W silniku czterotaktowym jeden cykl pracy dzieli się na cztery suwy.

Suwy te dzielone są na:

• suw dolotu;
• suw sprężenia
• suw pracy (rozprężenia);
• suw wylotu.

Każdemu z powyższych suwów odpowiada obrót wału korbowego o 180 stopni, czyli jednemu cyklowi pracy odpowiadają dwa obroty wału korbowego.

Suw dolotu
Podczas suwu dolotu tłok porusza się od górnego martwego punktu (GMP) do dolnego martwego punktu (DMP), co powoduje, iż przez zawór dolotowy dopływa do cylindra świeży ładunek. Podczas tego suwu zamknięty jest zawór wydechowy.

Suw sprężenia
W tym przypadku tłok przesuwa się ku GMP. Oba zawory (ssący i wydechowy) są zamknięte, w wyniku czego tłok przesuwając się ku górze zmniejsza przestrzeń roboczą cylindra, co powoduję, że mieszanka paliwowo – powietrzna ulega sprężaniu. Przed dojściem tłoka do GMP, następuje zapłon mieszanki paliwowo – powietrznej za pomocą iskry elektrycznej – powstałej pomiędzy elektrodą wewnętrzną a zewnętrzną świecy zapłonowej.

Podczas spalania mieszanki wyraźnie da się zaobserwować wzrost ciśnienia i temperatury w cylindrze.

Suw pracy
W czasie tego suwu następuje rozprężenie mieszanki. Pod wpływem ciśnienia gazów tłok przesuwa się z GMP do DMP. Dzięki temu zjawisku, tłok za pośrednictwem korbowodu obraca wał korbowy. Podczas tego suwu obydwa zawory są zamknięte.

Suw wylotu
Podczas suwu wylotu obserwujemy ponowne przesunięcie się tłoka ku GMP. W tym czasie otwarty jest zawór wydechowy, dzięki czemu następuje usuwanie spalin z cylindra. Suw wylotu trwa do chwili zamknięcia zaworu wylotowego.

Na tym kończy się jeden cykl pracy silnika czterotaktowego. Po zamknięciu zaworu wylotowego rozpoczyna się kolejny cykl pracy, który powtarza się w opisany powyżej sposób.

W silnikach jakimi się zajmujemy stosuje się układ rozrządu OHC (over head camshaft). Układ ten nazywamy „górnozaworowym”, a jego cechą charakterystyczną jest zastosowanie zaworów i wałka rozrządu w głowicy. Krzywki wałka rozrządu sterują otwarciem zaworu ssącego i wydechowego.

Napęd na wałku rozrządu przenoszony jest za pomocą łańcuszka rozrządu. Dla wyjaśnienia – wałek rozrządu obraca się dwa razy wolniej niż wał korbowy.

Głównymi elementami w układzie rozrządu jest głowica z zaworami i wałkiem rozrządu oraz łańcuszek rozrządu z napinaczem.

Po zapoznaniu się zasadą działanie i budową układu rozrządu możemy przystąpić do diagnozowania i naprawy układu. Zawsze diagnozę silnika rozpoczynamy od sprawdzania ciśnienia sprężania oraz próby olejowej, które nam od razu odpowiedzą czy jesteśmy zmuszeni do naprawy naszego silnika. Jeśli po pomiarach okazuje się że nasz silnik ma mniejsze ciśnienie niż podane wartości fabryczne jesteśmy zmuszeni do demontażu i weryfikacji silnika.

W silnikach czterotaktowych spadek ciśnienia sprężania spowodowany jest z reguły awarią układu rozrządu a dokładniej głowicą i zaworami. Podstawowym błędem osób zaczynających naprawy skuterów czterosuwowych są złe diagnozy układu rozrządu a wręcz pomijane w weryfikacji. Często objawy te są mylone z silnikami dwutaktowymi gdzie spadek ciśnienia sprężania z reguły jednoznacznie sugeruje uszkodzenia układu tłokowo-korbowego a w silnika czterotaktowych z reguły jest to uszkodzenie układu rozrządu.

Oczywiście przed weryfikacją musimy najpierw dokonać demontażu układu rozrządu. Rozpoczynamy od zdemontowania osłony plastikowej głowicy, następnie odkręcamy pokrywę zaworów, zdejmujemy łańcuch rozrządu, wałki i dźwignie zaworowe. Kolejnym krokiem jest odkręcenie śrub głowicy a następnie wyjęcie głowicy w przypadku trudności w czasie zdejmowania głowicy możemy delikatnie uderzać trzonkiem młotka po przekątnej. Pamiętajmy że po demontażu głowicy należy zabezpieczyć łańcuszek rozrządu aby nie wpadł nam do skrzyni korbowej co może na ma utrudnić pracę.

Jeśli zdemontujemy głowicę przystępujemy do wstępnej weryfikacji i zaczynamy od sprawdzenia szczelności zaworów. Kładziemy głowicę na równej powierzchni, gniazdami zaworowymi do góry następnie zalewamy gniazda zaworowe najlepiej naftą . Zostawiamy tak głowicę na jakiś czas i obserwujemy czy czasem nie ubywa nam nafty z gniazd zaworowych. Jeśli zauważymy ubytek nafty to musimy dokonać kolejnego demontażu czyli rozpięcie zaworów. Do tej czynności najlepiej mieć przyrząd do ściśnięcia sprężyn zaworowych a jeśli nie mamy możemy posłużyć się zaślepioną tuleją o wymiarach górnej miski zaworowej oraz małego młotka i szczypiec uderzając młotkiem w tulei spowodujemy ściśnięcie sprężyny i wyskoczenie zabezpieczeń w zaślepioną tulei. Chodzi tu głównie o to aby w czasie demontażu nie pogubić mały zabezpieczeń zaworowych. Opisywany sposób jest mało wskazany lepiej stosować przyrząd do wciskania sprężyn a najlepiej się o tym przekonać w czasie montażu. Po zdemontowaniu sprężyn zaworowych, których mamy w naszym układzie cztery czyli dwie na zawór. Oczywiście sprawdzamy sprężyny czy któraś ze sprężyn nie jest pęknięta. Sprężyny zaworowe spełniają ważną rolę w naszym układzie rozrządu, zapewniają zamkniętemu zaworowi dostateczny docisk do gniazda. Odpowiedni docisk do przylgni gniazda jest bardzo istotny gdyż złe przyleganie może doprowadzić do dodatkowego osadzania się nagaru na przylgni zaworu i gniazda. Tak więc widzimy że nie możemy omijać sprężyn w czasie weryfikacji. Ktoś może zadać sobie pytanie po co stosuje się dwie sprężyny na zawór a nie np. jednej. Odpowiedź jest prosta ponieważ dzięki zastosowaniu dwóch sprężyn uzyskuje się mniejszy wymiar sprężyn i pewniejszą ich pracę.

Kolejnym krokiem jest wyjęcie zaworów z prowadnic które są zamontowane w głowicy. Zawory powinny bez dużego oporu wysunąć się z prowadnic jeśli mamy problem z wysunięciem zaworu i użyliśmy młoteczka do wybicia zaworu, musimy sprawdzić trzonek zaworu i prowadnicę. Możemy mieć tu do czynienia z krzywym zaworem lub zatarciem w prowadnicy. W tym przypadku należało by wymienić prowadnicę i zawór, jeśli zawór wysuną się nam bez problemu to przystępujemy do jego weryfikacji. Tak jak pisałem przy ubytku nafty w gniazdach zaworowych czy to w ssącym czy wydechowym możemy mieć do czynienia z wypaleniem przylgni zaworowej z reguły przy zaworze wydechowym lub wyklepaniu przylgni przy zaworach ssących lub wydechowych. Weryfikacja zaworów jest bardzo ważna ponieważ zadaniem zaworów jest odsłanianie w określonym czasie wlotów do kanałów dolotowych i wylotowych czyli wymianę ładunku w cylindrze. Warunki pracy zaworów zwłaszcza wydechowych są bardzo ciężkie ponieważ zawory wylotowe omywane są gorącymi spalinami, które dochodzą do 750° C. Temperatura zaworów dolotowych w czasie omywania świeżym ładunkiem jest niższa około 450° C. Zawory w silniku są narażone na silne działanie korozyjne gazów spalinowych. Jeśli stwierdzimy małe wypalenia lub wyklepanie przylgni zaworowej nie zawsze jesteśmy zmuszeni do wymiany zaworu na nowy. Możemy dokonać naprawy takiej przylgni zaworowej poprzez docieranie zaworu.

Musimy również zwrócić uwagę nie tylko na przylgnie zaworowe, ale również na gniazda zaworowe. Ponieważ jak zauważymy wypalenie lub wyklepanie przylgni zaworowej to na pewno uszkodzeniu uległy gniazda zaworowe w głowicy. Tak samo jak przy zaworach możemy jeszcze uratować gniazda poprzez docieranie zaworu. Kiedy mamy do czynienia z dużym uszkodzeniem gniazd zaworowych, które nie nadaje się do naprawy należy wymienić gniazdo poprzez frezowanie i wciśnięcie drugiego gniazda.

Dodatkowo weryfikacji podlega wałek rozrządu, który steruje za pomocą krzywek otwieraniem i zamykaniem zaworów. Sprawdzamy kształt krzywek wałka rozrządu oczywiście w domowych warunkach jedynie możemy sprawdzić organoleptycznie czy nie ma uszkodzeń mechanicznych.

Pozostaje nam tylko jeszcze jeden element do weryfikacji układu rozrządu czyli łańcuch rozrządu. Sprawdzenie polega na słuchaniu pracy silnika czy nie wydobywa się metaliczny dźwięk z silnika. Jeśli stwierdzimy że ma to miejsce w naszym skuterze należy sprawdzić napinacz czy nie uległ uszkodzeniu. W naszych skuterach nie mamy możliwości ręcznego naciągu łańcucha rozrządu ponieważ stosowane napinacze w skuterach samoczynnie napinają łańcuch. Tak więc jeśli stwierdzamy że napinacz jest sprawny to należy wymienić łańcuch rozrządu.

1. Śruby napinacza
2. Napinacz łańcuszka rozrządu
3. Śruba prowadnicy
4. Podkładka prowadnicy
5. Prowadnica górna
6. Prowadnica dolna
7. Łańcuszek rozrządu

Dopiero po odpowiedniej weryfikacji całego rozrządu przystępujemy do naprawy lub wymiany poszczególnych części w rozrządzie ale tym zajmiemy się w następnym odcinku.

Pierwszym krokiem jest złożenie odpowiednie głowicy, zaczynamy od docierania zaworów potrzebne nam będzie do tego wiertarka ze zmiennymi obrotami w lewo i prawo, pasta zaworowa grubościach ziaren 0 i 1 pastę można kupić każdym sklepie motoryzacyjnym. Osadzamy głowicę w imadle smarujemy przylgnie zaworu pastą o nr 1 wkładamy zawór w prowadnice, trzonek zaworu mocujemy do wiertarki i zaczynamy docierać zawór. Przy docieraniu zmieniamy kierunek obrotów wiertarki w lewo i prawo. Następnie po wstępnym dotarciu zaworu pastą nr 1, smarujemy przylgnię zaworu pastą nr 0 do dokładnego wygładzenia przylgni zaworowej, w ten sam sposób docieramy drugi zawór. Po skończeniu docierania przystępujemy do dokładnego umycia zaworów i gniazd zaworowych. Cel docierania zaworu a dokładnie przylgni i gniazda zaworowego jest uszczelnienie tych elementów.

Drugim krokiem jest kompletowanie głowicy zaczynam do wymiany uszczelniaczy zaworowych nigdy przy rozłożeniu głowicy nie możemy pozostawić starych uszczelniaczy. Jeśli pozostawimy używane uszczelniacze możemy się spodziewać że nasz skuter zacznie brać olej. Następnie zaczynamy montaż zaworów, sprężyn zaworowych, misek zaworowych oraz zabezpieczeń. Do tej czynności potrzebny jest nam przyrząd który pomoże nam spiąć zawory. Chodzi głównie o prawidłowe ściśnięcie sprężyn zaworowych, aby bez problemu założyć zabezpieczenia na trzonek zaworu.

Po spięciu zaworów należy sprawdzić szczelność gniazd zaworowych przy okazji sprawdzimy efekt naszego docierania. Szczelność sprawdzamy tak samo jak przy weryfikacji głowicy czyli zalewamy komorę spalania naftą i sprawdzamy czy nie ma ubytku nafty z gniazda zaworowego.

Trzecim krokiem jest montaż głowicy do cylindra, zaczynamy od prawidłowego ustawienia tłoka tzn. tłok musi znajdować się w GMP (górnym martwym punkcie). Przy jedno cylindrowym silniku nie powinno to stwarzać większego problemu. Dodatkowo na kole magnesowym znajduje się znak do prawidłowego ustawiania tłoka.

Po ustawieniu tłoka zakładamy uszczelkę głowicy na wyczyszczoną powierzchnię cylindra nie polecam stosowania silikonów. Uszczelka głowicy w skuterze jest metalowa i nie ma potrzeby stosowania żadnych past uszczelniających. Po założeniu uszczelki zakładamy głowicę na cylinder delikatnie wsuwając na szpilki cylindra.

Po założeniu głowicy zakładamy wałek rozrządu w taki sposób aby krzywki zaworowe nie wywierały nacisku na zawory. Na wałku znajduje się koło rozrządu na, które zakłada się łańcuch rozrządu. Koło rozrządu posiada znak który należy odpowiednio ustawić. Następnie skręcamy nakrętki szpilek cylindra za pomocą klucza dynamometrycznego dociągając na odpowiedni moment według danych fabrycznych z reguły jest to około 25 Nm. Po założeniu wałka i łańcuszka sprawdzamy czy znaki na kole magnesowym osadzonym na wale zgrywa się nam z znakiem na kole wałka rozrządu.. Jeśli znaki nam się nie zgrywają musimy powtórzyć czynności. Następnie zakładamy napinacz łańcuszka rozrządu i dokonujemy wstępnego naciągu łańcucha napędu rozrządu.

Po założeniu wałka rozrządu obracamy wałem kilkukrotnie i ponownie ustawiamy na znaki, aby wyregulować zawory. Podstawowym błędem przy regulacji zaworów początkujących amatorów mechaników jest nie prawidłowe ustawienie zaworów do regulacji. Doświadczony mechanik ustawia na tzw. oko czyli w tym momencie kiedy mijają się zawory. Dlatego dla mało doświadczonych mechaników zalecam dokładne ustawianie na znaki. W czasie sprawdzania luzu zaworu ssącego należy ustawić silnik na początku cyklu wydechu, a zawór wydechowy na końcu cyklu ssania. Jednak najprostszy sposób polega na tym, aby ustawić krzywki wałka rozrządu dokładnie po przeciwnej stronie miejsca podparcia dźwigni zaworowej.

Jeśli rozrząd ustawimy na znaki należy przystąpić do regulacji luzów zaworowych w poprzedniej części pisałem jakie zadanie spełnia luz dlatego to ominiemy. Luz zaworowy w silnikach czterosuwowych o pojemności 50 ccm wynosi odpowiednio dla zaworu wydechowego około 0,06-0,08 mm a dla ssącego od 0,05 do 0,07 mm. Regulacje przeprowadzamy zawsze na zimnym silniku w tym przypadku nie mamy z tym problemu ale w razie regulacji sezonowej musimy o tym pamiętać. Ponieważ rozgrzany silnik ma inny luz niż zimny wynika to z rozszerzalność cieplnej inaczej rozszerzalność termiczna jest to własność fizyczna ciał polegająca na zwiększaniu się ich długości czyli rozszerzalność liniowej w miarę wzrostu temperatury. Luz zaworowy ustawiamy za pomocą klucza płaskiego nr 9 i specjalnego klucza do regulacji można go kupić w sklepach z częściami do jednośladów i szczelinomierza. Najpierw sprawdzamy oczywiście jaki mamy luz zaworowy za pomocą szczelinomierza. Następnie zaczynamy regulację odkręcamy nakrętkę kontrującą i zakładamy klucz do regulacji jednocześnie pomiędzy dźwignią zaworową a krzywką wkładamy listek szczelinomierza o odpowiednim rozmiarze. Listek szczelinomierza powinien nam z lekkim oporem przesuwać się pomiędzy wałkiem a trzonkiem i sąsiedni listek czyli o rozmiar większy nie powinien się nam wsunąć.

Jeśli ustawimy już luzy zaworowe następnie zakładamy pokrywę zaworową oczywiście zakładając nową uszczelkę pokrywy.

Opisane czynności można wykonać samemu nie są to skomplikowane czynności należy jedynie trzymać się odpowiednich zasad i nie powinniście mieć z taką naprawą żadnego problemu. Jedynie przy wymianie łańcuszka rozrządu polecam udać się do serwisu ponieważ należy tu rozpoławiać silnik.

Dopiero po wykonaniu tych czynności możemy przystąpić do odpalenia naszego skutera pamiętając że należy po regulacji zaworów wyregulować gaźnik. Regulacji dokonujemy w następujący sposób musimy rozgrzać wstępnie silnik przez 2 – 3 minut pracy na biegu jałowym, jeżeli silnik gaśnie, należy w tym czasie dodać gazu i utrzymać najniższe stabilne obroty silnika, wkrętem regulacji przepustnicy doprowadź do stabilnych obrotów (rzędu 900 – 1000 min-1), następnie wkrętem składu mieszanki poprzez bardzo wolne wkręcanie lub wykręcanie doprowadź do przyrostu obrotów. Potem wkrętem regulacji przepustnicy ponownie ustaw obroty silnika na poziomie 900 – 1000 min-1 i ponownie spróbuj wkrętem składu mieszanki podwyższyć obroty. Po kilku takich cyklach obroty silnika będą stabilne, wtedy spróbuj ostro dodać gazu, silnik powinien płynnie, ale energicznie wchodzić na obroty. Po cofnięciu manetki gazu obroty powinny dość ostro zmniejszyć się do obrotów biegu jałowego nie powinno być tzw. zjawiska wybiegu silnika. W taki sposób jaki opisałem możemy wyregulować każdy gaźnik.