Rynek Motocyklowy
Reklama
Reklama

Rozrząd nie taki prosty

Michał Wróblewski
Reklama
Reklama

Tym razem opisujemy sposoby eksploatacji i wymiany łańcuchowego napędu rozrządu oraz jego elementów pośredniczących.

W motocyklowych silnikach wysokoobrotowych DOHC napęd układu rozrządu realizowany jest najczęściej za pomocą łańcucha. Układy takie zapewniają lepsze napełnianie silnika ładunkiem oraz gwarantują wysoki stopień sprężania, a zatem znacznie wyższą moc i sprawność silnika niż w przypadku układów OHV. W konstrukcjach DOHC w wyniku zmniejszenia liczby elementów w układzie napędu zaworów, po przeniesieniu wałków rozrządu na głowicę, zmniejszono masy napędzanych elementów, a tym samym siły bezwładności. Taki zabieg konstrukcyjny umożliwia redukcję masy i wzrost sztywności sprężyn zaworowych. Pozwala to na znaczące zwiększenie prędkości obrotowych silnika, a dzięki temu wzrost jego momentu obrotowego i mocy. Nowoczesne konstrukcje silników wymagają zastosowania specjalnych łańcuchów rozrządu, których technologia wykonania oraz zastosowane materiały pozwalają zapewnić określone warunki pracy silnika, takie jak:

  • duża trwałość i niezawodność przy dużych obciążeniach i prędkościach obrotowych elementów bezpośrednich i napędu rozrządu,
  • brak znaczących strat mechanicznych, a więc utraty mocy silnika przy podwyższonych prędkościach obrotowych wału korbowego,
  • cicha i regularna praca.
Reklama

Współczesne tłokowe silniki spalinowe motocykli charakteryzuje duża moc znamionowa i bardzo duży moment obrotowy, zwłaszcza w środkowym zakresie prędkości obrotowych silnika. Kolejnym aspektem jest zwarta konstrukcja silnika i jego podzespołów, co wymusza w skrajnych przypadkach konstruowania silników w układzie RV. Ze względu na dużą moc silników motocyklowych łańcuchy rozrządu muszą posiadać dużą wytrzymałość na obciążenia pochodzące od mas układu tłokowo-korbowego, a także muszą być wykonane ze specjalnych materiałów charakteryzujących się dużą twardością i wytrzymałością na zmienne obciążenia. Jakość wykonania łańcuchów motocyklowych jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o jego trwałości i niezawodności w wymaganym okresie eksploatacyjnym. Zwarta konstrukcja wymaga zastosowania łańcucha o bardzo małym skoku ogniwa. Zastosowanie łańcucha o niewłaściwej jakości może prowadzić do jego zerwania, w wyniku czego dochodzi do uderzenia denka tłoka w talerzyki zaworów. Efektem tej niesprawności może być np. pęknięte denko tłoka, pęknięte rowki pierścieni tłokowych w tłoku, pogięte trzonki zaworów, wyłamane talerzyki zaworów, uszkodzenia gniazd zaworowych w głowicy, skrzywienie prowadnic zaworowych, a nawet skrzywienie korbowodu lub/i wału korbowego. 

Zerwanie łańcuszka rozrządu w praktyce zdarza się bardzo rzadko, ale jeśli już do tego dojdzie, zaleca się wymianę silnika, gdyż koszty naprawy zespołu tłokowo-korbowego, głowicy silnika i zaworów przekraczają wartość drugiego używanego silnika z gwarancją. Ponadto z uwagi na prędkości obrotowe zespołu tłokowo-korbowego oraz wymagania technologiczne w stosunku do pasowań elementów konieczne jest stosowanie drogich technologii regeneracji części.

W praktyce istnieje w Polsce bardzo mała liczba firm wykonujących takie zabiegi regeneracyjne. Ponadto jeżeli dojdzie do uszkodzenia wału korbowego lub gładzi cylindrowej, z uwagi na powłoki ochronne zastosowane przez producentów motocykli japońskich, niemieckich i ze Stanów Zjednoczonych, nie ma możliwości ponownego ich odtworzenia. Skład chemiczny oraz technologia nakładania takich powłok jest utajniona. Oczywiście można zastosować powłoki zamienne, ale nie ma gwarancji, że przy prędkości powyżej 10 000 obr./min nie dojdzie do zerwania ciągłości filmu olejowego, zwłaszcza pomiędzy gładzią cylindra a górnym pierścieniem uszczelniającym tuż po GMP w suwie rozprężania. W tym okresie pracy silnika grubość filmu olejowego między tymże pierścieniem a gładzią cylindrową przy maksymalnych prędkościach obrotowych silnika nie przekracza 1 µm. Takie tolerancje pasowań i uzyskiwane chropowatości powierzchni przez małe firmy zajmujące się regeneracją gładzi cylindra i wałów korbowych nie są do zrealizowania przy użyciu standardowych urządzeń obróbki skrawaniem i dostępnych standardowych powłok galwanicznych. Dlatego należy unikać łańcuchów mało znanych firm bądź tanich zamienników. Łańcuchy takie ulegają szybkiemu rozciąganiu do wartości granicznej. Skutkiem tego jest wypracowanie/zużycie powierzchni prowadzącej ślizgów lub samego napinacza łańcucha rozrządu.

Do najczęstszych objawów wypracowania któregoś elementu rozrządu łańcuchowego należą hałas i wibracje dobiegające z okolic pokrywy rozrządu. Kolejnym akustycznym objawem niesprawności tego układu może być dźwięk szurania czy klekotu podczas zmniejszania prędkości obrotowej silnika. Istnieje dopuszczalna granica zużycia łańcucha rozrządu. Sytuacja taka ma miejsce wówczas, gdy napinacz jest wyciągnięty do maksymalnej pozycji, a mimo to łańcuch nie jest wystarczająco napięty, zaś ruch jego elementów pośredniczących powoduje drgania i hałas. Taka niesprawność może spowodować przeskoczenie łańcucha na zębach kół zębatych wałków rozrządu, a nawet jego zerwanie. Wyeksploatowany łańcuch rozrządu powoduje najczęściej przestawienie faz rozrządu, co zawsze skutkuje nierównomierną pracą silnika, zwłaszcza na biegu jałowym. Wyciągnięty łańcuch rozrządu minimalnie zwiększa odległość pomiędzy kontrolnym punktem ustawienia wałków rozrządu, przez co zawory współpracujące z poszczególnymi wałkami nie otwierają się i nie zamykają w odpowiednim momencie. Do prawidłowej pracy tłokowego silnika spalinowego, zwłaszcza motocyklowego wysokoobrotowego, wymagane jest bardzo dokładne ustawienie rozrządu i jego synchronizacja, np. w przypadku naturalnego rozciągania łańcucha i w najbardziej ekstremalnych warunkach jego eksploatacji.

W większości wysokoobrotowych górnozaworowych silników motocyklowych stosowane są automatyczne napinacze łańcucha. Podczas wyciągania łańcucha napinacze takie wysuwają się, tak aby stale utrzymać łańcuch w odpowiednim napięciu. W niektórych silnikach motocyklowych stosuje się także napinacze mechaniczne. Ich obsługa polega na okresowym dokręcaniu śruby napinającej momentem lub do określonego położenia zgodnego z zaleceniami producenta. W każdym motocyklu należy profilaktycznie sprawdzać stan zużycia elementów bezpośrednich i pośrednich napędu rozrządu przez okresowy demontaż napinacza i weryfikację stanu jego wyciągnięcia i zużycia. Wymiana łańcucha rozrządu w motocyklowych silnikach górnozaworowych jest pracochłonna i wymaga odpowiednich umiejętności i doświadczenia oraz specjalnych narzędzi. Sam koszt wymiany łańcucha rozrządu i jego elementów pośredniczących jest stosunkowo niewielki w porównaniu z kosztami robocizny w profesjonalnych warsztatach naprawczych.

Budowa łańcuchowego układu rozrządu stosowanego w motocyklach

Przed przystąpieniem do wymiany poszczególnych elementów łańcuchowego napędu rozrządu należy zapoznać się choćby częściowo z podstawowymi informacjami dotyczącymi działania układu rozrządu w motocyklowych silnikach spalinowych. Głównym elementem układu rozrządu jest wałek (bądź wałki) rozrządu. Wałki posiadają krzywki o odpowiednim kształcie, za pomocą których pod wpływem siły nacisku otwierają się zawory ssące lub wydechowe. Zawory ulegają zamknięciu pod wpływem działania siły własnej sprężyn zaworowych. Jeżeli zdemontujemy wałki rozrządu z głowicy, wszystkie zawory zostaną domknięte przez sprężyny, wtedy możemy swobodnie obracać wałem korbowym podczas wymiany jego elementów głównych. Jeżeli wałem korbowym nie można obrócić, a wałki rozrządu zostały zdemontowane, to z pewnością trzonki lub talerzyki zaworów uległy uszkodzeniu. W skrajnych przypadkach mogło dojść do uszkodzenia denka tłoka lub części głowicy silnika, przez co wykruszone ich fragmenty powodują blokowanie układu tłokowo-korowego. Kolejnym elementem jest łańcuch rozrządu, który jest założony na koło/koła zębate wałków rozrządu oraz mniejsze koło zębate osadzone na wale korbowym. Do prawidłowej pracy tłokowego silnika spalinowego wymagana jest odpowiednia synchronizacja, czyli położenie wałka/wałków rozrządu i wału korbowego. Bardzo ważnym elementem takiego układu jest napinacz, który wywiera nacisk na ślizg łańcucha rozrządu, za którego pośrednictwem jest następnie napinany łańcuch rozrządu. Występują napinacze automatyczne i mechaniczne. Ślizgi rozrządu zazwyczaj wykonane są z tworzywa sztucznego. Ich zadaniem jest dokładne usytuowanie łańcucha rozrządu w kadłubie oraz głowicy silnika. W zależności od rodzaju jednostki napędowej stosuje się jeden bądź dwa łańcuchy rozrządu. Dwa łańcuchy stosowane są w silnikach o układzie cylindrów V2, natomiast jeden – w silnikach o rzędowym układzie cylindrów.

Reklama

Przebieg wymiany łańcuchów i pozostałych elementów napędu rozrządu w większości przypadków przebiega podobnie. Różnice dotyczą liczby zastosowanych łańcuchów, prowadnic łańcuchów i napinaczy, sposobu ich rozmieszczenia pod osłoną napędu rozrządu oraz sposobu blokowania tych elementów. W większości przypadków blokady części rozrządu są indywidualnie dobierane do typu silnika i marki motocykla. Ich wykorzystanie w innych silnikach może być możliwe tylko w ramach tej samej marki. W przypadku takich napraw zaleca się korzystanie z instrukcji naprawy producenta, ponieważ ułatwi to nie tylko wymianę niezbędnych części, lecz także zapobiegnie ich uszkodzeniu podczas dokonywania naprawy.

Poniżej zostanie opisana procedura wymiany łańcucha rozrządu oraz weryfikacja elementów układu napędu rozrządu na przykładzie motocykla Honda CBR 600RR 2005 r. Według tej procedury każdy może wymienić elementy łańcuchowego układu rozrządu przy pomocy standardowych narzędzi i podstawowej wiedzy technicznej.

  1. W pierwszej kolejności należy umożliwić sobie dostęp do pokrywy zaworów, w tym celu demontujemy owiewki boczne, nakładkę na zbiornik paliwa oraz sam zbiornik paliwa.
  2. Kolejną czynnością jest odkręcenie śruby spustowej oleju silnikowego.
  3. Przystępujemy do demontażu chłodnicy i zlania cieczy chłodzącej do naczynia.
  4. W kolejnym etapie demontujemy obudowę filtra powietrza oraz demontujemy przepustnice i wtryski paliwa (ilustracja 1).
  5. Po wykonaniu poprzednich czynności możemy przystąpić do odkręcenia pokrywy na zawory, w tym celu odkręcamy śruby mocujące pokrywę zaworową oraz membrany systemu dopalania spalin. Przy zdejmowaniu należy uważać, aby nie uszkodzić znajdującej się pod nią uszczelki. Po zdjęciu pokrywy widać klawiatury wałków rozrządu, wałki oraz łańcuch i górny ślizg łańcucha (ilustracja 2).
  6. Następnym krokiem jest demontaż prawej pokrywy silnika. Po jej zdemontowaniu widzimy kolejno od prawej strony sprzęgło, poniżej pompę oleju oraz napędzający ją łańcuch, impulsator, za którym znajduje się koło zębate, a dalej łańcuch oraz ślizgi (ilustracja 3).
  7. Następnym krokiem jest ustawienie układu rozrządu w odpowiednim położeniu, dlatego chwilowo przykładamy pokrywę silnika na swoje miejsce. Następnie przez otwór inspekcyjny za pomocą klucza obracamy wał w prawą stronę tak, alby cecha o oznaczeniu T pokrywała się z wycięciem w otworze inspekcyjnym. Przy takim ustawieniu wału korbowego sprawdzamy, czy zgadza się położenie wałków rozrządu. Cecha wałka ssącego „IN” powinna przebiegać z lewej strony równo z krawędzią głowicy. Natomiast cecha wałka wydechowego „EX” powinna przebiegać w taki sam sposób, z tym że od prawej strony. Takie ustawienie rozrządu należy sobie zapisać, gdyż w późniejszym etapie będzie nam potrzebne (ilustracja 4 oraz 5).
  8. W tym etapie przystępujemy do odkręcenia wszystkich śrub mocujących wałki rozrządu. Należy poukładać wszystkie stopki w odpowiedniej kolejności (ilustracja 6).
  9. Przystępujemy do odkręcenia dwóch śrub mocujących napinacz łańcucha znajdujący się po prawej stronie bloku silnika. Po jego demontażu widać wewnątrz ślizg łańcucha (ilustracja 7).
  10. W kolejnym etapie odkręcamy najlepiej kluczem pneumatycznym śrubę mocującą impulsator. Powoli go wysuwamy z wielowypustu. Pozwoli nam to uzyskać dostęp do zębatki osadzonej na wale, do łańcucha oraz do śrub mocujących ślizgi (ilustracja 8 i 9).
  11. Nadszedł czas na demontaż wałków rozrządu. W tym celu zdejmujemy łańcuch z kół zębatych osadzonych na wałkach rozrządu (ilustracja 10).  
  12. Następnym krokiem jest odkręcenie śruby mocującej górny (czarny) ślizg rozrządu w celu powiększenia odstępu między ślizgiem a łańcuchem, następnie wyjmujemy łańcuszek oraz małe koło zębate (ilustracja 11).
  13. Teraz przystępujemy do montażu nowego łańcucha rozrządu (ilustracja 12).
    Na tym etapie mamy zmieniony łańcuch. W celu złożenia przystępujemy do czynności w odwrotnej kolejności.

 

Szczególną uwagę należy zwrócić przy ustawianiu położenia wału korbowego względem wałków rozrządu. Warto wtedy upewnić się, że rozrząd został ustawiony poprawnie, w tym celu po założeniu łańcucha na wałki rozrządu i po zamocowaniu stopek oraz napinacza obracamy kilkukrotnie wałem i ponownie sprawdzamy położenie cech na wałkach rozrządu oraz na wale. Należy pamiętać, aby wszystkie śruby dokręcać w odpowiedniej kolejności oraz z odpowiednim momentem. W tym celu używamy klucza dynamometrycznego.

Dodatkowe inspekcje

Podczas wymiany łańcucha rozrządu należy zwrócić uwagę na stan:

  • prowadnic łańcucha rozrządu (charakterystycznym objawem zużycia są rysy, ubytki na powierzchni
    styku z łańcuchem, niekiedy zdarzają się pęknięcia),
  • napinacza – w celu sprawdzenia stanu napinacza bądź jego usterki.  W stanie uzbrojonym tzn. z zamontowaną sprężyną oraz śrubą dociskową wywieramy nacisk na tłok napinacza, jeśli w tym momencie tłok ulegnie cofnięciu, konieczna jest wymiana napinacza, gdyż jest uszkodzony,
  • wałków rozrządu – przy pomocy mikrometru możemy sprawdzić wysokość krzywek wałka. Jeśli wynik pomiaru odbiega od normy, wałek nadaje się do wymiany. Dla omawianego motocykla minimalne wymiary wynoszą:
    – ssący – 36,34 mm
    – wydechowy – 35,32 mm
    (ilustracja 14).

Bez problemu natomiast możemy optycznie dokonać oględzin powierzchni ślizgowych wałka rozrządu. Wyraźnie zużyty wałek rozrządu cechuje się przetarciami bądź ubytkami powierzchni ślizgowych – wówczas widać miedziany kolor. Stan bieżni ślizgowych wałka rozrządu – podobnie jak w przypadku wałków rozrządu – optycznie dokonujemy oceny stanu powierzchni. Jeśli widoczne są przebarwienia, rysy, ubytki – wałek podlega wymianie (ilustracja 15).
Schemat pokazujący elementy układu rozrządu oraz momenty dokręcania śrub przedstawiony jest na ilustracji 16. 

Reklama

Tagi artykułu

Reklama