Nadwymiarowe komory wirowe
W silniku ZS wnętrze komory wirowej jest częścią komory spalania. Wysoka temperatura w niej panująca oraz korozyjne i erozyjne oddziaływanie gorących spalin sprawiają, że ulegają one eksploatacyjnemu zużyciu. Podczas naprawy głowicy montowane są tzw. nadwymiarowe komory wirowe. Określenie „nadwymiarowe” to skrót myślowy, bowiem tylko średnice zewnętrzne, a w szczególności tej części komory wirowej, która jest wykorzystywana do uzyskania pasowania na „wcisk” w gnieździe głowicy (kołnierz lub tuleja komory wirowej – patrz fot. 4 w cz. 1. artykułu), mają wymiar nieco większy niż średnice tych samych części komory wirowej montowanej przez producenta. Powiększenie średnicy jest niezbędne, bowiem komory wirowe „wybijają” (powiększają) średnice gniazd, w których są osadzone w głowicy, co zilustrowałem w cz. 1. artykułu. Nadwymiarowe komory wirowe można osadzić z wymaganym „wciskiem” po naprawie gniazda. Nadwymiarowe komory wirowe wykonywane są przez zakłady regenerujące głowice poprzez obróbkę skrawaniem (fot. 11) lub jako odlewy precyzyjne (fot. 12). Uzyskanie dokładnego, wewnętrznego kształtu komory wirowej przez toczenie kształtu kanału łączącego jej wnętrze z częścią komory spalania umieszczoną nad tłokiem przez frezowanie nie jest jednak możliwe, bowiem oba te kształty nie są bryłami obrotowymi. Miałem okazję się o tym przekonać, gdy pokazano mi rdzenie woskowe, wykonane na bazie „oryginalnych” komór wirowych. Czy montaż nadwymiarowych komór wirowych, których kształty komory wewnętrznej i kanału nie są prawidłowo odwzorowane, będzie miał jakieś negatywne konsekwencje? Silnik taki będzie pracował, ale najprawdopodobniej będzie pracował mniej ekonomicznie, emitował więcej składników toksycznych, a być może mniej korzystny rozkład temperatur w komorze spalania spowoduje przegrzewanie zaworów wydechowych, denka tłoka, całego silnika oraz osadzanie się większej ilości nagaru. Wynika to z tego, że wszystkie kształty komory wirowej to wynik żmudnych obliczeń zakończonych wieloma próbami prototypów komór oraz badaniami trwałościowymi silników przeprowadzonymi przez producenta silnika. Firmy dokonujące napraw nie są w stanie przeprowadzić podobnych prób, dlatego też winny używać części identycznych z oryginalnymi. Fotografie 13 i 14 prezentują komory wirowe silników ZS różnych marek samochodów.
Uszkodzenia górnej części głowicy i elementów układu rozrządu
Gdy w następstwie zerwania paska zębatego napędu rozrządu tłok „spotyka się” z otwartymi zaworami, zarówno na nie, jak i elementy napędu rozrządu działają znaczne siły. Zawory, gnąc się, uszkadzają prowadnice, a siła uderzenia chce wyrwać wałek rozrządu z miejsc łożyskowania. W wyniku tego następują pęknięcia (fot. 15a) lub wykruszenia (fot. 15b) gniazd śrub mocujących pokrywy gniazd łożyskowych wałka rozrządu. Po zespawaniu pęknięć lub wypełnieniu spoiwem ubytków materiału, jeśli uszkodzenie było duże, należy ustalić miejsce wykonania gniazda śruby, bazując na rozstawie śrub w pokrywie. Należy ponadto zwrócić uwagę, czy pęknięciu nie uległa pokrywa gniazda łożyskowego. Jeśli tak, to po jej zespawaniu konieczne jest powtórne wytoczenie gniazda łożyskowego w pokrywie. Należy również sprawdzić, czy wszystkie gniazda łożyskowe wałka rozrządu są ustawione w osi. Sprawdzeniu powinien być poddany również wałek rozrządu celem sprawdzenia, czy nie uległ on zgięciu. Mogą je wywołać siły, które spowodowały przedstawione na fot. 16 uszkodzenia szklanek popychaczy. Należy również sprawdzić, czy gniazda, w których pracują szklanki popychaczy, nie mają powiększonej (rozbitej) średnicy. Uszkodzenia innych elementów rozrządu: zaworów, gniazd zaworowych i prowadnic zaworowych, będą tematem oddzielnego artykułu.
Kompleksowa naprawa głowicy
Jej zakres zależy od stopnia uszkodzenia głowicy. Jeśli wykonywana jest tylko doraźna naprawa, która pozostawia nienaprawione te elementy, które jeszcze mogą pracować, to należy liczyć się z kolejną naprawą w chwili, gdy i one osiągną graniczne zużycie.
Zaleca się, aby przy naprawach głowic silników o dużych przebiegach, względnie gdy zakres napraw po uprzednim uszkodzeniu jest znaczny, przeprowadzać kompleksową naprawę głowic. Obejmuje ona:
- spawanie pęknięć głowicy i obróbkę nadlewek;
- wyrównywanie płaszczyzny styku głowicy z uszczelką podgłowicową (1, fot. 17) i sprawdzenie jej płaskości;
- osadzenie nowych prowadnic zaworowych (4) – prowadnice powinniśmy rozwiercać wykańczająco po ich wtłoczeniu w gniazda głowicy, a nie wbijaniu, bowiem wbijanie powoduje pęcznienie materiału prowadnicy, a więc zmniejszeniu ulega średnica wewnętrzna prowadnicy, co w konsekwencji może doprowadzić do zawieszenia zaworu;
- osadzenie, frezowanie i docieranie gniazd zaworów dolotowych (2) i wydechowych (3) oraz sprawdzenie szczelności zaworów;
- montaż w naprawionych gniazdach nadwymiarowych komór wirowych (5); dotyczy silników ZS;
- sprawdzenie szczelności kanałów układu chłodzenia głowicy w nominalnej temperaturze pracy (ok. 90OC).
Wskazówki dotyczące prac wykonywanych przy głowicach silników spalinowych
1. Wkręcając w głowicę świece zapłonowe, wtryskiwacze czy świece żarowe, pierwsze kilka obrotów należy wykonać, kręcąc danym elementem za pomocą palców lub kluczem (gdy jest utrudniony dostęp), ale bez użycia żadnego pokrętła. Dopiero gdy jesteśmy pewni, że gwint dobrze „chwycił”, możemy dalej dokręcać kluczem. Wymienione elementy dokręcamy kluczem dynamometrycznym lub w przypadku świec zapłonowych kierujemy się ogólnymi zasadami ich dokręcania. Gwinty wymienionych elementów należy pokryć warstwą smaru grafitowego, molibdenowego lub miedzianego – ułatwi to późniejsze odkręcenie i zmniejszy ryzyko uszkodzenia gwintu. Nie wolno do tego celu używać smaru łożyskowego lub oleju silnikowego.
2. Należy unikać wykręcania świec zapłonowych z gorącego silnika.
3. Zalecam w otwory głowicy wkręcać szpilki i śruby z gwintami pokrytymi smarem grafitowym lub miedzianym. W silnikach wysilonych szpilki lub śruby mocujące kolektor wydechowy zalecam wkręcać z gwintami pokrytymi smarem ceramicznym, który wytrzymuje temperatury do 1400OC (smar taki dostępny jest w ofercie firmy Würth).
4. Jeśli świeca zapłonowa, wtryskiwacz czy świeca żarowa wykręca się z oporem, należy się wstrzymać z jej wykręcaniem, a w miejsce wkręcenia wprowadzić środek, który zwiększy poślizg gwintu, np. lekki olej z dodatkiem dwusiarczku molibdenu (dostępny w ofercie np. Sonax) lub środek do odrdzewiania z dodatkiem dwusiarczku molibdenu (dostępny w ofercie np. Liqui-Moly).
5. Do wykręcania i wkręcania wtryskiwaczy w silnikach ZS firmy VW używać należy jedynie kluczy nasadowych o cienkich ściankach. Użycie np. klucza oczkowego umożliwi wprawdzie odkręcenie wtryskiwacza, ale zewnętrzna średnica oczka jest miejscami za duża i gdy oprze się ono o ściankę głowicy (jest mało miejsca pomiędzy wtryskiwaczem a ścianką głowicy), to przy kręceniu kluczem oczko, działając na zasadzie klina, może spowodować wyłamanie z głowicy tej części, w którą kręcony jest wtryskiwacz.
6. Przy zauważeniu objawów zwiększonego zużycia oleju przez silnik, jeśli jest to wynik spalania większych ilości oleju, należy ustalić i usunąć przyczynę. Spalanie oleju powoduje osadzanie się dużych ilości nagaru. Gdy przyczyną nieszczelności są uszczelniacze prowadnic zaworów, to powstający w wyniku spalania większej ilości oleju nagar na trzonku zaworu może spowodować zawieszenie się zaworu. Nagar powstający na przylgni grzybka zaworu może spowodować brak szczelności zaworu, a w konsekwencji przegrzanie grzybka zaworu (szczególnie zawór wydechowy).
7. Montażyści układów gazowych LPG, nie leńcie się – w ten sposób chciałbym zaapelować po tym, co kilkukrotnie widziałem, gdy wiercone były otwory w kolektorze dolotowym, a opiłki leciały do jego wnętrza. „To przeleci” – tłumaczą. Skręca mnie z powodu takiej niefrasobliwości i odpowiadam, że może się uda. Jeśli bowiem nawet mały wiór przyczepi się do przylgni zaworu, to dana komora spalania nie będzie szczelna, a zawór szybko ulegnie zniszczeniu.
8. Z takich samych powodów nie należy przy głowicy zamontowanej na silniku przeprowadzać napraw gwintu świecy z wykorzystaniem np. wkładek naprawczych Heli-Coil (Böllhoff Co.) lub tulejek systemu Time-Sert (Würth). Należy ją, niestety, zdemontować z silnika.
9. Montażyści układów gazowych LPG, pamiętajcie, że mieszanka powietrzno-gazowa, szczególnie w zakresie średnich obciążeń, spala się w wyższych temperaturach niż mieszanka powietrzno-benzynowa (brak chłodzącego oddziaływania parujących kropel paliwa na samą mieszankę oraz na elementy układu dolotowego). Jeśli jeszcze dla zminimalizowania zużycia gazu ustawiana jest mieszanka uboga, powoduje ona dalszy wzrost temperatury procesu spalania (to samo dotyczy mieszanek powietrzno-benzynowych), a więc jeszcze wyższe temperatury zaworów i naprężenia wywołane różnicami temperatur głowicy, co przyspiesza jej zużycie i zwiększa ryzyko zniszczenia.
Artykuł powstał podczas wizyty w firmie Moto-Szlif s.c. w Łodzi. Moimi przewodnikami byli współwłaściciel firmy, mgr inż. Krzysztof Leszczyński oraz pracownicy tej firmy.
mgr inż. Stefan Myszkowski
Komentarze (0)