WYDZIAŁ MECHANICZNY

Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn

specjalność: pojazdy samochodowe

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Temat ćwiczenia: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Numer ćwiczenia: IB - 5

Laboratorium z przedmiotu:

LABORATORIUM POJAZDÓW

Kod:

Białystok 2006

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

2

SPIS TREŚCI

1.

CEL I ZAKRES ĆWICZENIA.................................................................................................... 3

2.

WPROWADZENIE ..................................................................................................................... 3

2.1.

Kinematyka układu rozrządu ............................................................................................... 4

2.2.

Niesprawności występujące w układach rozrządu............................................................... 5

3.

METODYKA POMIARÓW........................................................................................................ 5

3.1.

Sprawdzenie wiedzy ogólnej ............................................................................................... 6

3.2.

Zapoznanie się z budową stanowiska .................................................................................. 6

3.3.

Przebieg pomiarów oraz wykonanie napraw i regulacji ...................................................... 8

3.4.

Parametry pracy i dane regulacyjne ..................................................................................... 9

4.

WYMAGANIA BHP ................................................................................................................... 9

5.

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA ........................................................................................... 9

6.

LITERATURA............................................................................................................................. 9

PROTOKÓŁ POMIAROWY .............................................................................................................. 9

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

3

1.

CEL I ZAKRES ĆWICZENIA

Celem zajęć jest zapoznanie studentów z ogólną budową, kinematyką, rodzajami zużyć i sposobami na-

prawy elementów układu rozrządu.

2.

WPROWADZENIE

Układem rozrządu nazywamy mechanizm sterujący doprowadzeniem czynnika roboczego do cylindrów i

odprowadzeniem spalin do kolektora wydechowego.

Oddziaływanie rozrządu na pracę silnika jest szczególnie istotne dla napełnienia przestrzeni roboczej cy-

lindrów. Podstawowym wskaźnikiem charakteryzującym proces napełnienia silnika jest współczynnik spraw-
ności wolumetrycznej η

ν

, którego wartość zależy od parametrów termodynamicznych i przepływowych czynni-

ka roboczego oraz od:

•

konstrukcji kanałów w głowicy,

•

kąta przylgi zaworowej,

•

kształtu zewnętrznych przewodów dolotowych i występujących w nich zjawiskach gazodynamicznych,

•

wielkości czasoprzekrojów otwarcia zaworów,

•

ciśnienie i temperatura powietrza na wlocie do filtra,

•

oporów przepływu przez filtr,

•

temperatury powietrza w kanale dolotowym,

•

temperatury paliwa.

Przepływ czynnika przez kanały dolotowe i wylotowe jest różny, wpływają na to przeciwne kierunki opływu

grzybków zaworowych i różne parametry termodynamiczne czynnika opływającego zawory. Wzrost prędkości
przepływu w przewodach dolotowych zmienia wskaźnik napełnienia – rosną opory przepływu czynnika. Na
wylocie z cylindra spaliny mają w początkowej fazie prędkość krytyczną która następnie maleje, a w końco-
wym etapie suwu wydechu tłok poruszający się z prędkością malejącą do zera usuwa resztki spalin.

W silnikach czterosuwowych z doładowaniem rośnie ilość dostarczonego przez sprężarkę (turbosprężarkę)

powietrza i wzrasta współczynnik napełnienia. Dostarczone z nadciśnieniem powietrze usuwa resztki spalin
pozostałych z poprzedniego suwu.

Rys.1. Czasoprzekroje zaworów silnika czterosuwowego

Poprawne przepłukiwanie cylindrów zapewnia się przez dobór kąta pokrycia zaworów α

pok.

W silnikach bez

doładowania kąt pokrycia zaworów α

pokr

=10-60

°

OWK, a dla silników doładowanych turbosprężarką α

pokr

=120-

140

°

OWK.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

4

2.1.

Kinematyka układu rozrządu

Wykres kinematyczny krzywki harmonicznej przedstawiony jest na rys.2.

Rys.2.

Wykres kinematyczny krzywki harmonicznej

.

Dobór skoku zaworu dolotowego h dokonuje się w zakresie:

h=(0,2-0,21)d – zawór wydechowy,

h=(0,25-0,3)d – zawór dolotowy.

Średnica zaworu, kształt kanału, kształt krzywki wymuszającej ruch zaworu mają wpływ na współczynnik

napełnienia.

W celu otrzymania dużego współczynnika napełnienia należy zaprojektować krzywkę o możliwie dużej

przepustowości czynnika. Miarą przepustowości czynnika jest wskaźnik wypełnienia pola pod krzywką wznio-
su.

Rys.3.Oznaczenia do obliczeń wskaźnika wypełnienia.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

5

Rys.4. analiza kinematyczna położenia tłoka i zaworów

Wskaźnik wypełnienia pola pod krzywą wzniosu zaworu (rys.3):

Wyrażenie umieszczone w liczniku nazywa się kątoprzekrojem.

Ze względów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych bardzo istotne znaczenie ma dobór rozstawu zaworów i

ich usytuowanie względem tłoka dla tego też dąży się do zachowania między zaworami i denkiem tłoka odle-
głości większej od 1mm (rys.4).

2.2.

Niesprawności występujące w układach rozrządu

Zużycie elementów układu rozrządu pociąga za sobą naruszenie procesów zachodzących w cylindrach.

Ich następstwem jest zmiana wskaźników pracy silnika:

Współczynnik napełnienia cylindra, współczynnik zanieczyszczenia świeżego ładunku, ciśnienie sprężania,

ciśnienie efektywne itd., a tym samym zmienia się (maleje) moc silnika, moment obrotowy i zwiększa zużycie
paliwa.

Najczęściej występujące niedomagania związane z pracą układu rozrządu związane są najczęściej z:

zwiększonym lub zmniejszonym luzem zaworowym, zużyciem układu napędowego, zużyciem powierzchni
stożkowej przylgi grzybka zaworowego i gniazda głowicy, oraz rzadziej z: zużyciem czopów łożyskowych wał-
ka rozrządu, zużyciem krzywek, zużycie powierzchni popychaczy, dźwigienek zaworowych i uszkodzeniu
sprężyn zaworowych.

Naruszenie szczelności zamknięcia komory spalania przez układ rozrządu prowadzi do utrudnionego roz-

ruchu silnika, pojawienia się stuków, spadku ciśnienia sprężania i wzrostu zużycia paliwa.

3.

METODYKA

POMIARÓW

Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną przez prowadzącego kolejnością. Zmiana ko-

lejności wykonywania poszczególnych zadań możliwa jest tylko po ustaleniu tego z prowadzącym zajęcia.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

6

3.1.

Sprawdzenie wiedzy ogólnej

Warunkiem przystąpienia do zajęć jest wykazanie się wiedzą teoretyczną z zakresu tematu zajęć laborato-

ryjnych. Sprawdzenie wiadomości z zakresu tematu wykonywanego ćwiczenia odbędzie się na podstawie
zaliczenia pisemnego po zakończeniu bloku tematycznego.

3.2.

Zapoznanie się z budową stanowiska

Pomiary wzniosu zaworów wydechowego i dolotowego w funkcji obrotu wału korbowego, luzu zaworowe-

go, zaworów wydechowego i dolotowego, przemieszczenia tłoka w funkcji obrotu wału korbowego przeprowa-
dza się na silniku z wykorzystaniem: czujnika zegarowego, szczelinomierza i głębokościomierza.

Naprawę gniazd zaworowych przeprowadza się na silniku z wykorzystaniem: czujnika zegarowego, szcze-

linomierza i głębokościomierza.

Ogólny widok szlifierki do zaworów przedstawia rysunek 5. Silnik szlifierki jest oddzielony od wrzeciona i

ustawiony elastycznie. Wrzeciono może przesuwać się a krzywka tarczowa powoduje ruch posuwisto – zwrot-
ny wrzeciona. Szlifierka wyposażona jest w dające łatwo przesunąć się suporty. Suport poprzeczny służy do
nastawiania głębokości szlifowania, a wzdłużny do ustawienia średnicy na środku powierzchni roboczej.

Do mocowania szlifowanych zaworów służą sprężynujące tulejki zaciskowe. Na szlifierce tej można rów-

nież szlifować czoła trzonków zaworów.

Rys.5. Szlifierka do szlifowania zaworów.

Rys.6. Frezy do obróbki gniazd zaworowych.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

7

Tabela 1 Wymiary frezów do frezowania zaworów.

Docieraczka do zaworów (rys.7.)

jest to narzędzie umożliwiające niwelowanie drobnych błędów kształtu

przylgni grzybka zaworowego i gniazda. Docieraczka wyposażona jest w mechanizm zmieniający jednokierun-
kowy ruch korby w dwukierunkowy obrotowy ruch wrzeciona. Docieraczka jest narzędziem uniwersalnym a
komplet końcówek umożliwia łatwe jej przystosowanie do każdego typu silnika.

Rys.7. Ręczna docieraczka do zaworów.

Wyposażenie stanowiska:

- Czujnik zegarowy MDAh z podstawą MDZa,
- Szczelinomierz MWSb,
- Głębokościomierz suwmiarkowy MAGf 630,
- Trzpień specjalny,
- Komplet frezów do frezowania gniazd zaworowych,
- Szlifierka do zaworów OPR – 823,
- Zestaw do docierania gniazd zaworowych.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

8

3.3.

Przebieg pomiarów oraz wykonanie napraw i regulacji

Określenie położenia tłoka i zaworów w funkcji w funkcji obrotu wału korbowego

Określenie położenia tłoka oraz zaworów dolotowego i wydechowego w funkcji obrotu wału korbowego

przeprowadza się wykonując następujące czynności:

•

ustalić i zanotować luz zaworowy zaworu dolotowego i wydechowego,

•

obracając kołem zamachowym silnika ustalić GZP tłoka,

•

obracając kołem zamachowym silnika wykonać pomiary:

- przemieszczenia tłoków funkcji obrotu wału korbowego,
- wzniosu zaworu dolotowego w funkcji obrotu wału korbowego,
-

wzniosu zaworu wydechowego w funkcji obrotu wału korbowego

Naprawa gniazd zaworowych i zaworów

Naprawa gniazda zaworu wymaga wykonania następujących czynności:

•

zdemontować zawory,

•

zdjąć warstwę materiału frezem o kącie 45º do momentu wyprowadzenia śladów zużycia,

•

dolną część przylgi podciąć frezem o kącie 75º w celu zmniejszenia jej szerokości,

•

górną część przylgi podciąć frezem o kącie 15º,

•

wygładzić warstwę materiału frezem wykańczającym o kącie 45º do momentu w którym szerokość przylgi

B osiągnie wymiar wymagany przez producenta silnika (najczęściej wynosi B = 1,0-2,5 mm i dla zaworu dolo-
towego jest zawsze większy niż dla zaworu wydechowego).

Uwaga:
W czasie frezowania trzpień oprawki freza powinien wchodzić do otworu prowadnicy zaworu z luzem

nie większym niż 0,05 mm.

Naprawa grzybka zaworu wymaga wykonania następujących czynności:

•

sprawdzić prostoliniowość trzonka zaworu (dopuszczalna nieprosto liniowość

nie może być większa

niż

0,05 mm),

•

zamocować zawór w uchwycie szlifierki,

•

korpus ustawić pod kątem wymaganym przez producenta silnika (45 lub 60º)

•

szlifować zawór przy prędkości obrotowej ściernicy 6500 Obr/min i prędkości obrotowej uchwytu z zawo-

rem 160 Obr/min do momentu w którym stożkowa powierzchnia przylgi będzie czysta, bez zadziorów, rys i
graniastości (cylindryczna powierzchnia zaworu nie może być mniejsza niż 0,5 mm)

•

sprawdzić bicie stożkowej przylgni grzybka w odniesieniu do trzonka zaworu (dopuszczalne bicie wynosi

0,05 mm).

Docieranie gniazda zaworu wymaga wykonania następujących czynności:

•

włożyć zawór w prowadnicę zaworu,

•

na przylgnię zaworową nanieść pastę polerską,

•

docierać zawór i gniazdo zaworowe docieraczką ręczną do momentu w którym na całym obwodzie przy-

lgni powstaną równomierne matowe paski szerokości 1,5-3,0 mm, a górna część matowego paska znajduje
się w odległości nie mniejszej niż 1 mm od brzegu (górnej krawędzi) przylgni grzybka zaworowego,

•

zmontować zawór ze sprężynami w głowicy silnika,

•

przeprowadzić kontrolę szczelności wlewając do kanału dolotowego kilka łyżeczek nafty,

•

sprawdzić po 10 – 15 min.czy przez zawór nie przedostaje się nafta,

•

powtórzyć czynności docierania i kontroli szczelności dla zaworu wydechowego,

•

jeżeli przy grzybku zawor pojawi się tylko lekki ślad nafty możemy uznac że zawór zamyka się szczelnie,

•

jeżeli przy grzybku zawora pojawiają się widoczne krople nafty należy powtórzyć docieranie zaworów,

•

jakość naprawy możemy sprawdzić również za pomocą urządzeń pneumatycznych.

LABORATORIUM POJAZDÓW

Temat: Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

9

3.4.

Parametry pracy i dane regulacyjne

Wartości kątów faz rozrządu i wyprzedzenia zapłonu.

4.

WYMAGANIA BHP
Podczas pracy na stanowisku należy stosować się do zasad BHP obowiązujących w Laboratorium Pojaz-

dów. Nie należy przystępować do demontażu bez zgody osoby prowadzącej. Podczas przeprowadzania czyn-
ności zarówno demontażowych jak i montażowych należy:
- używać tylko służących do tego celu narzędzi i przyrządów nieuszkodzonych,
- elementy demontowane układać w wyznaczonym miejscu,
- czynności demontażowe elementów należy wykonywać uważnie, uwzględniając możliwość spowodowania
przez nie uszkodzenia ciała,

- o zaistniałych zdarzeniach niezwłocznie poinformować prowadzącego ćwiczenie

5.

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA

Sprawozdanie studenckie winno zawierać:

-

Stronę tytułową

-

Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

-

Wykres wzniosu zaworów wydechowego i dolotowego w funkcji obrotu wału korbowego z naniesionym

luzem zaworowym zaworów wydechowego i dolotowego
-

Porównanie wartości kątów charakteryzujących pracę układu rozrządu z danymi regulacyjnymi

-

Wykres drogi tłoka w funkcji obrotu wału korbowego

-

Wartość wskaźnika wypełnienia W.

-

Kołowy wykres faz rozrządu

-

Wykaz czynności podczas naprawy gniazd zaworowych

-

Rysunek gniazda i przylgni zaworowej oraz ocenię jakość dokonanej pracy

-

Protokół pomiarowy

-

Wnioski

6.

LITERATURA

1.Stawiszyński F. : Poradnik mechanika samochodowego. WKŁ Warszawa 1975
2.Jędrzejewski J. : Obliczanie tłokowego silnika spalinowego. WT-N Warszawa 1984
3.BN-80/1374-06 Silniki samochodowe. Badania stanowiskowe. Pomiary statyczne.

PROTOKÓŁ POMIAROW

Białystok, dn………………

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn

specjalność: pojazdy samochodowe

PROTOKÓŁ POMIAROWY

Budowa i działanie układów rozrządu silników spalinowych

Lp

Położenie wału

korbowego

Droga

tłoka

Wznios zaworów

Lp

Położenie

wału

korbowego

Droga

tłoka

Wznios zaworów

Dolotowy

Wylotowy

Dolotowy

Wylotowy

……………………………….. ……………………………
data wykonania ćwiczenia podpis prowadzącego