UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ INŻYNIERIII MECHANICZNEJ

SILNIKI ŚRODKÓW TRANSPORTU - LABORATORIUM

Temat: Konstrukcja i badanie układu rozrządu, układu korbowego i regulacja zaworów

1. Wstęp teoretyczny

Układ rozrządu napędzany jest wałem korbowym silnika najczęściej poprzez pasek zębaty lub łańcuch. Po opanowaniu technologii pasków zębatych przez pewien czas to rozwiązanie dominowało (jako najtańsze i ciche), jednak napęd rozrządu za pomocą łańcucha nigdy nie odszedł zupełnie do lamusa, a obecnie nawet powraca w zmodernizowanych wersjach. Ulepszono jego konstrukcję aby wyeliminować nadmierny hałas i tendencję do wyciągania się łańcuchów - poprzez wprowadzenie ślizgowych prowadnic i różnej konstrukcji napinaczy.

W silnikach czterosuwowych fazy rozrządu, czyli moment otwarcia i zamknięcia zaworu (podawane w postaci kąta obrotu wałka rozrządu) są ustalone konstrukcyjnie przez napęd wałka rozrządu od wału korbowego. Fazy rozrządu mają decydujący wpływ na charakterystykę silnika, to znaczy wysoki moment obrotowy występuje albo przy niskich obrotach (wczesne zamknięcie zaworu ssącego), albo przy wysokich, jeśli następuje opóźnione zamknięcie tego zaworu.

Stosując konstrukcję ze zmiennymi fazami rozrządu (zależnie od obrotów lub obciążenia), uzyskuje się w szerokim zakresie obrotów optymalne napełnienie cylindra mieszanką i w ten sposób wysoki moment obrotowy jest osiągany zarówno przy niskich, jak i wysokich obrotach silnika.

Nagrzewanie się zaworów w czasie pracy silnika powoduje ich wydłużanie. Na skutek tego zawór może nie zamykać się całkowicie. Również zużycie gniazda zaworowego następuje szybciej, niż krzywki na wałku rozrządu, co może przyczyniać się do utraty szczelności zaworu i spadku mocy silnika.

Utrata szczelności może spowodować nadtopienie się gniazd zaworowych oraz grzybka zaworu, ponieważ gorące spaliny, które przepływają wokół niedomkniętego zaworu powodują nadmierne grzanie się tych elementów.

Dla zapewnienia odpowiedniej szczelności zaworów, przewidziany jest konstrukcyjnie luz zaworowy, który występuje w postaci minimalnego odstępu między określonymi elementami w mechanizmie rozrządu.

Rozrząd może być:

• zaworowy – sterowanie zaworami ssącymi i wydechowymi - momentem i czasem otwarcia.

• tulejowy – gdzie tuleja przesuwno-obrotowa otwiera i zamyka zawory ssące i wydechowe.

• tłokowy – tłok otwiera i zamyka okna do kanałów: ssących i wydechowych.

• sterowany przepustnicą obrotową – która otwiera i zamyka okna dolotowe dla ładunku (mieszanki).

Dwa pierwsze są stosowane w silniku czterosuwowym, dwa pozostałe w silniku dwusuwowym.

1. Dane eksploatacyjne silnika wykorzystanego do ćwiczenia oraz stanowisko pomiarowe:

Typ silnika	S−4002
Rodzaj	Wysokoprezny,  chlodzony ciecza
Liczba cylindrów / średnica	4 / 95 mm
Średnica tłoka / Pojemność	110 mm / 3120  ccm
Pierścienie tłok. uszczelni.	3szt. / tlok
Pierścienie tłok. zgarniaj.	2szt. / tlok
Moc znamionowa	$$33\ kW\ \left( 45\ KM\ przy\ 2000\frac{\text{obr}}{\min} \right)$$
Obroty max. mocy użytecznej	$$2200\frac{\text{obr}}{\min}$$
Największy moment obrotowy	19 kGm
Obroty max. momentu obrotowego	$$1500\ \ 1600\frac{\text{obr}}{\min}$$
Obroty biegu jałowego	$$550\frac{\text{obr}}{\min}$$
Stopień sprężania	17
Luz zaworu ssącego	0, 18  0, 22 mm
Luz zaworu wydechowego	0, 28  0, 32 mm
Kolejność pracy cylindrów	1  3  4  2
Pompa wtryskowa typ	P24  49
Pompa zasilająca typ	V2HF01A
Filtr paliwa dwukomorowy	FVD10RP1, 8
Wtryskiwacz typ	WJ1S78.7
Rozpylacz typ	D1LMK 150/W2
Początek tłoczenia paliwa	24  −  2 przed GMP
Ciśnienie wtrysku	$$160\ \left( + 5 \right)\frac{\text{kG}}{cm^{\ 2}}\ $$
Ciśnienie sprężania	$$26\ \ 30\ \frac{\text{kG}}{cm^{2}}$$
Ciśnienie oleju silnika przy 550 obr./min.	$$Min.\ 1,5\frac{\text{kG}}{cm^{2}}$$
Ciśnienie oleju silnika przy 2200 obr./min.	$$4,0\ \ 5,5\frac{\text{kG}}{cm^{2}}$$
Filtr oleju silnika	PP − 8, 4 pelnoprzeplywowy
Jednostkowe zużycie paliwa przy mocy znamionowej	$$270\frac{g}{\text{kWh}}$$
Zużycie oleju silnikowego	Max 2% zuzycia paliwa
Ciężar silnika suchego	370 kG

Dane w tabeli powyżej przedstawiają parametry silnika stanowiska pomiarowego. Aby zaobserwować wznios zaworów, należało kręcić kołem zamachowym poprzez metalową rurę. Ustawiało się dzięki temu odpowiedni kąt w przedziale od 1ᵒ do 360ᵒ. Cały cykl pracy silnika wynosi 2 obroty wału korbowego dlatego wykonaliśmy dwa obroty kołem zamachowym, aby móc zaobserwować wzniosy w całym cyklu pracy. Kręciliśmy kołem w lewą stronę, a pomiary dokonywaliśmy co 15ᵒ.

1. Wykresy

   1. Czasoprzekrojów zaworów silnika:

1. Kąty otwarcia i zamknięcia

1. Podsumowanie oraz wnioski:

W wyniku przeprowadzonego badania laboratoryjnego udało nam się określić wznios zaworów silnika (dolotowego oraz wylotowego), co można zaobserwować na karcie pomiarowej dołączonej do sprawozdania.

Dla zaworu dolotowego zawór zatrzymał się na wysokości 0, 55 [mm], zaś dla zaworu wylotowego to wartość 0, 25 [mm]. Wartość 0, 55 [mm] jest to dość duża jak na niedokładność, dlatego w precyzyjniejszych badaniach należy użyć dokładniejszych urządzeń o mniejszej niedokładności. Niedokładność pomiaru może wynikać z mało precyzyjnego urządzenia bądź też błędu pomiarowego osoby wykonującej pomiar poprzez niedokładne ustawienie przyrządu pomiarowego. Analizując wykres czasoprzekrojów zaworów silnika widać, iż linia wykresu nie wraca do początkowej wartości 0.

Z przeprowadzonego ćwiczenia udało nam się określić przedziały, w których zawór dolotowy lub wylotowy jest odpowiednio otwarty lub zamknięty. Można to odczytać z wykresu w punkcie 4, podpunkt b.

Poniżej znajduje się wykres faz rozrządu powstały w wyniku przeprowadzonego badania laboratoryjnego. Kółkiem zostało zaznaczone pokrycie zaworów przedstawiające moment, w którym zawór dolotowy się otwiera, a zawór wylotowy jeszcze się nie zamknął.