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 zuŜyć 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 zaleŜy 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 róŜny, wpływają na to przeciwne kierunki opływu
grzybków zaworowych i róŜne 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 spręŜarkę (turbospręŜarkę)
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 turbospręŜarką 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 duŜego współczynnika napełnienia naleŜy zaprojektować krzywkę o moŜliwie duŜej
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 połoŜenia tłoka i zaworów
Wskaźnik wypełnienia pola pod krzywą wzniosu zaworu (rys.3):
WyraŜenie 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 teŜ dąŜy się do zachowania między zaworami i denkiem tłoka odle-
głości większej od 1mm (rys.4).
2.2.
Niesprawności występujące w układach rozrządu
ZuŜycie elementów układu rozrządu pociąga za sobą naruszenie procesów zachodzących w cylindrach.
Ich następstwem jest zmiana wskaźników pracy silnika:
Współczynnik napełnienia cylindra, współczynnik zanieczyszczenia świeŜego ładunku, ciśnienie spręŜania,
ciśnienie efektywne itd., a tym samym zmienia się (maleje) moc silnika, moment obrotowy i zwiększa zuŜycie
paliwa.
Najczęściej występujące niedomagania związane z pracą układu rozrządu związane są najczęściej z:
zwiększonym lub zmniejszonym luzem zaworowym, zuŜyciem układu napędowego, zuŜyciem powierzchni
stoŜkowej przylgi grzybka zaworowego i gniazda głowicy, oraz rzadziej z: zuŜyciem czopów łoŜyskowych wał-
ka rozrządu, zuŜyciem krzywek, zuŜycie powierzchni popychaczy, dźwigienek zaworowych i uszkodzeniu
spręŜyn zaworowych.
Naruszenie szczelności zamknięcia komory spalania przez układ rozrządu prowadzi do utrudnionego roz-
ruchu silnika, pojawienia się stuków, spadku ciśnienia spręŜania i wzrostu zuŜycia paliwa.
3.
METODYKA
POMIARÓW
Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną przez prowadzącego kolejnością. Zmiana ko-
lejności wykonywania poszczególnych zadań moŜliwa 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 moŜe przesuwać się a krzywka tarczowa powoduje ruch posuwisto – zwrot-
ny wrzeciona. Szlifierka wyposaŜona jest w dające łatwo przesunąć się suporty. Suport poprzeczny słuŜy do
nastawiania głębokości szlifowania, a wzdłuŜny do ustawienia średnicy na środku powierzchni roboczej.
Do mocowania szlifowanych zaworów słuŜą spręŜynujące tulejki zaciskowe. Na szlifierce tej moŜna rów-
nieŜ 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 umoŜliwiające niwelowanie drobnych błędów kształtu
przylgni grzybka zaworowego i gniazda. Docieraczka wyposaŜona jest w mechanizm zmieniający jednokierun-
kowy ruch korby w dwukierunkowy obrotowy ruch wrzeciona. Docieraczka jest narzędziem uniwersalnym a
komplet końcówek umoŜliwia łatwe jej przystosowanie do kaŜdego typu silnika.
Rys.7. Ręczna docieraczka do zaworów.
WyposaŜenie 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 połoŜenia tłoka i zaworów w funkcji w funkcji obrotu wału korbowego
Określenie połoŜenia 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 zuŜycia,
•
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 niŜ dla zaworu wydechowego).
Uwaga:
W czasie frezowania trzpień oprawki freza powinien wchodzić do otworu prowadnicy zaworu z luzem
nie większym niŜ 0,05 mm.
Naprawa grzybka zaworu wymaga wykonania następujących czynności:
•
sprawdzić prostoliniowość trzonka zaworu (dopuszczalna nieprosto liniowość
nie moŜe być większa
niŜ
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 stoŜkowa powierzchnia przylgi będzie czysta, bez zadziorów, rys i
graniastości (cylindryczna powierzchnia zaworu nie moŜe być mniejsza niŜ 0,5 mm)
•
sprawdzić bicie stoŜkowej przylgni grzybka w odniesieniu do trzonka zaworu (dopuszczalne bicie wynosi
0,05 mm).
Docieranie gniazda zaworu wymaga wykonania następujących czynności:
•
włoŜyć 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 niŜ 1 mm od brzegu (górnej krawędzi) przylgni grzybka zaworowego,
•
zmontować zawór ze spręŜynami w głowicy silnika,
•
przeprowadzić kontrolę szczelności wlewając do kanału dolotowego kilka łyŜeczek nafty,
•
sprawdzić po 10 – 15 min.czy przez zawór nie przedostaje się nafta,
•
powtórzyć czynności docierania i kontroli szczelności dla zaworu wydechowego,
•
jeŜeli przy grzybku zawor pojawi się tylko lekki ślad nafty moŜemy uznac Ŝe zawór zamyka się szczelnie,
•
jeŜeli przy grzybku zawora pojawiają się widoczne krople nafty naleŜy powtórzyć docieranie zaworów,
•
jakość naprawy moŜemy sprawdzić równieŜ 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 naleŜy stosować się do zasad BHP obowiązujących w Laboratorium Pojaz-
dów. Nie naleŜy przystępować do demontaŜu bez zgody osoby prowadzącej. Podczas przeprowadzania czyn-
ności zarówno demontaŜowych jak i montaŜowych naleŜy:
- uŜywać tylko słuŜących do tego celu narzędzi i przyrządów nieuszkodzonych,
- elementy demontowane układać w wyznaczonym miejscu,
- czynności demontaŜowe elementów naleŜy wykonywać uwaŜnie, uwzględniając moŜliwość 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
PołoŜenie wału
korbowego
Droga
tłoka
Wznios zaworów
Lp
PołoŜenie
wału
korbowego
Droga
tłoka
Wznios zaworów
Dolotowy
Wylotowy
Dolotowy
Wylotowy
……………………………….. ……………………………
data wykonania ćwiczenia podpis prowadzącego