Praktická dílna. Spalovací motory III. utoexper. Servis Podvozek Organizace práce. Motor Systémy a příslušenství. Automobil od A do Z

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Automobil od A do Z

Servis

Podvozek

Organizace práce

Motor

Systémy a příslušenství

Bezpečnost a hygiena práce

Geometrie

Nářadí a vybavení dílen

Paliva a maziva

Diagnostika a měření

Elektr. zařízení, elektronika

Praktická dílna Spalovací motory III.

zář záříí 2005

A ut oEXPER T utoEXPER oEXPERT

1

P R A K T I C K Á

D Í L N A

spalovací motory

Spalovací motory III.

V tomto vydání Praktické dílny se dostáváme k další části spalovacího motoru a pokračujeme tak již třetím dílem v našem novém seriálu. Po připomenutí základních pojmů, které mají usnadnit porozumění dalšímu textu jednotlivých příloh, jsme se zabývali problematikou klikového mechanismu, konstrukcí pístů i celé pístní skupiny a závěr jsme věnovali bloku motoru, válcům a hlavě válců, která spalovací prostor uzavírá. Logickým postupem se tak dnes dostáváme k dalšímu tématu, kterým jsou ventilové rozvody.

Ventilo ozv ody entilovv é rrozv ozvody Ventilový rozvod slouží k řízení výměny plynů ve spalovacím prostoru motoru. Pojem výměna plynů zde znamená nasávání směsi paliva se vzduchem, resp. jen vzduchu do pracovního prostoru válce motoru a vypouštění spálených plynů z pracovního prostoru válce motoru do výfukového potrubí. Základním předpokladem správného průběhu výměny těchto náplní je přesné seřízení ventilů, především pak doby začátku a konce jejich otevírání, příp. uzavírání. Přesné nastavení ventilů, vzhledem k okamžité poloze pístu, je závislé na přesnosti seřízení vačkové a klikové hřídele do přesné polohy proti příslušné značce na skříni motoru (obr. 1). Pokud není toto základní na-

stavení bezchybné, může vést další provoz takového motoru až k jeho destrukci (náraz pístu na otevřený ventil). Ventilový rozvod je pro každý typ motoru konstruován tak, aby se jak sací, tak i výfukové ventily otvíraly a zavíraly vždy ve správném okamžiku. Otvírání a zavírání ventilů obstarává vačková hřídel motoru přímo přes vahadla nebo nepřímo pomocí zdvihátek, přičemž její pohon je zajištěn převodem ozubenými koly, válečkovým řetězem nebo ozubeným řemenem od klikové hřídele. Vzhledem k charakteristice pracovního cyklu čtyřdobého motoru je pak zřejmé, že se vačková hřídel otáčí polovičními otáčkami klikové hřídele (pracovní cyklus motoru trvá 4 zdvihy, tj. dvě otočení klikové hřídele, přičemž ven-

Obr. 3 – Schematické zobra− zení motoru s rozvodem HC. Tam a zpět se pohybující setrvačné síly jsou menší než u motoru s rozvodem OHV se stejnou křivkou výkonu.

tily se během cyklu otevírají jen jednou).

Us poř ádání rrozv ozv odu Uspoř pořádání ozvodu yř dobého mo u oru čtyř yřdobého mott or čt Z konstrukčního hlediska lze provedení rozvodů čtyřdobých motorů rozdělit do dvou základních skupin, a sice na motory s vrchním a spodním rozvodem. Přitom se nebere ohled na umístění vačkové hřídele.

Obr. 1 – Motor s namontovaným ozubeným řemenem a správným nastavením klikové i vačkové hřídele podle značek na skříni motoru.

2

autoEXPERT Aut oEXPER utoEXPER oEXPERT T

Obr. 2 – Schematické zobrazení motoru s rozvodem OHV. Tam a zpět se pohybující setrvačné síly (zdvihátka a dlouhé rozvo− dové tyčky) jsou poměrně velké. Pro vysoké otáčky jsou tyto mo− tory málo vhodné.

Mo ním rrozv ozv odem Mott or y s hor s horním ozvodem Moderní motory mají vrchní rozvod, tzn. že mají zavěšené ventily. Řešení rozvodů motoru s horním rozvodem, u kterého je vačková hřídel uložena pod klikovou skříní a ventily jsou aktivovány prostřednictvím zdvihátek, rozvodových tyček a vahadel, se nazývá OHV (z angl. Over Head Valves, doslovně přeloženo ventily nad hlavou, viz obr. 2). Řešení rozvodů motoru, u kterých je vačková hřídel uložena nahoře, ale ventily jsou i přesto ovládány prostřed-


P R A K T I C K Á

D Í L N A

těny jako zavěšené v hlavě válců, výfukové ventily jsou naopak postaveny z boku vedle válců (obr. 12).

Obr. 4 – Motor s rozvodem CIH (OHC). Krátká zdvihátka v hlavě válců působí na ventily pomocí vahadel.

nictvím krátkých zdvihátek a vahadel, je označováno HC (z angl. High Camshaft, vysoká vačková hřídel, viz obr. 3 a 4). Rozvod s vačkovou hřídelí uloženou nad ventily nebo mezi nimi se nazývá OHC (z angl. Over Head Camshaft, vačková hřídel nad hlavou, viz obr. 5 až 8). Hlavy válců u motorů podle obr. 7 a 8 jsou označovány jako hlavy válců s příčným prouděním. U motorů s rozvodem OHC jsou tam a zpět se pohybující setrvačné síly obzvláště malé, proto jsou z hlediska ventilového rozvodu umožněny vysoké otáčky motoru. Obr. 9 a 10 ukazují dva motory

Obr. 7 – Motor s rozvodem OHC. Vačková hřídel působí na ven− tily uspořádané do V prostřed− nictvím zdvihátek. Na jedné straně jsou umístěny všechny sací, na druhé všechny výfuko− vé ventily.


Obr. 5 – Motor s rozvodem OHC. Vačky na ventily působí pomocí unášecích vahadel.

Desmodr omický rrozv ozv od Desmodromický ozvod Motocyklové motory, stejně jako motory závodních vozidel, pracují při velmi vysokých otáčkách (až 18 000 min-1). Díky tomuto speciálnímu rozvodu je dosaženo přesného otevírání a zavírání ventilů i při vysokých otáčkách a tím i optimálního výkonu motoru. Zavírání ventilů probíhá nuceně pomocí další vačkové hřídele. U dvou- a čtyřventilové technologie pro motocyklové motory používané

s horním rozvodem a vačkovou hřídelí uloženou v hlavě válců. Mo ozvodem Mott or y s dolním rrozv ozv odem Motory s dolním rozvodem jsou motory, u kterých jsou ventily umístěny vedle válců zboku a na stojato. Tento rozvod se označuje jako SV (Side Valves, stranové ventily). Tyto motory nacházejí použití už jen u stacionárních zařízení nebo u sekaček na trávu (obr. 11). Mo tř ída vým rrozv ozv odem Mott or y se sstř třída ídavým ozvodem Motory se střídavým rozvodem jsou motory, u nichž jsou sací ventily umís-

Obr. 8 – Motor s rozvodem OHC. Dvě nahoře uložené vačkové hří− dele působí pomocí hrníčkových zdvihátek na ventily uspořádané do V. Jedna vačková hřídel ovlá− dá všechny sací, druhá všechny výfukové ventily.

Obr. 6 – Motor s rozvodem OHC. Vačky působí na ventily prostřednictvím hrníčkových zdvihátek. Všechny ventily tohoto motoru jsou umístěny v řadě.

Obr. 9 – Motor s rozvodem OHC (BMW). Řetězem pohá− něná vačková hřídel ovládá ventily pomocí zdvihátek.

společností Ducati jsou sací i výfukové ventily ovládány vždy jednou otvírací a jednou zavírací vačkou (obr. 13). Bez použití vynuceného zavírání ventilů by


3

P R A K T I C K Á

D Í L N A

pružina ventilu při velkém zdvihu a vysokých otáčkách motoru neprovedla dostatečně rychlé uzavření ventilu, což se projeví tzv. pískáním ventilů. Zatímco otvírací zdvihátko nemá žádnou pružinu, zavírací má zpětnou pružinu. Ta zabezpečuje, že vahadlo neustále přiléhá k zavírací vačce, a zabraňuje tak nepříjemným klepavým zvukům. Vůle ventilů se seřizuje nastavováním dříků pomocí destiček – vždy samostatně pro otvírací i zavírací mechanismus.

Ventily Spolu s kroužky ventilových sedel vytvářejí ventily utěsnění pracovního prostoru válce jak vůči sacímu (sací ventily), tak vůči výfukovému (výfukové ventily) potrubí. Základní rrozměr ozměr y vventilů entilů U motorů s vysokými výkony a otáčkami jsou průměry talířků ventilů voleny co možná největší. Průměr sacího ventilu bývá zpravidla o 10 až 20 % větší než výfukového, protože výfukové plyny válec opouštějí pod tlakem, zatímco palivová směs se musí nasávat.

Vačk o v á hř ídel ačko hřídel V ýr oba a vlas tnos ti ýroba a vlas vlastnos tnosti o vých hř ídelí vačko hřídelí vačk Vačkové hřídele se dnes vyrábějí většinou jako ocelové odlitky, zřídka pak zápustkovým kováním. Dráhy vaček a ložiskové čepy jsou zušlechťovány, broušeny a lapovány. Hřídele jsou uloženy v kluzných ložiscích. Odlehčená konstrukce vačkové hřídele, která se v automobilech běžně nepoužívá, je tvořena ocelovou trubkou. Na ní jsou vačky nasunuty, umístěny do požadované polohy a natvrdo připájeny nebo pevně zalisovány rozšířením hřídele zevnitř pomocí kuželové vložky. Tvar y vač ek vaček Zvláštní pozornost při konstrukci vačkových hřídelí je věnována tvarům vaček. Tvar vačky má zásadní vliv na rychlé otevírání ventilů (i při nejvyšších otáčkách) a velkou odolnost proti otěru. U motorů pro osobní automobily, které mívají vysoké otáčky, nacházejí využití převážně harmonické vačky, které jsou tvořeny oblouky kružnic.

Obr. 10 – Ventilový rozvod motoru Opel. Vačková hřídel ovládá ventily prostřednic− tvím krátkých zdvihátek a vahadel. Obr. 11 – Motor s rozvodem SV.

Vačkové dráhy (boční obrysy) představují výseče kružnic (obr. 14). Jsou-li ventily ovládány vačkou přímo, prostřednictvím vahadel (unášecích vahadel), je možné využít i tangenciálních vaček, protože plocha na unášecím zdvihátku zprostředkovávající přenos tlaků je zakřivená (obr. 15). Na obr. 16 je zobrazen zdvih vačky v závislosti na úhlu otočení klikové hřídele pro harmonickou vačku, působící na ploché zdvihátko. Lze vidět, že se ventil až do největšího zdvihu otvírá a zavírá velmi pozvolně.

Obr. 13 – Desmodromický rozvod (Ducati). A – zavírací mechanis− mus, B – otvírací mechanismus

4


Obr. 12 – Motor se střídavým ventilovým rozvodem.

Obr. 14 – Harmonická vačka – dráhy vaček (B) představují výseče kružnic (r = poloměr kružnice).


P R A K T I C K Á

Obr. 15 – Tangenciální vačka s unášecím vahadlem – vač− kové dráhy (F) jsou tečnami základní kružnice (G).

Zdvih ventilu se pohybuje kolem 25 % průměru ventilu. Názvy jednotlivých částí ventilu ukazuje obr. 17.

Obr. 16 – Zdvih vačky v závislosti na úhlu otočení klikové hřídele. Znázorněn je zdvih harmonické vačky (vačka tvořená výsečemi kružnic se zakřivenou drahou vačky a plochým zdvihátkem). ● vysoká tepelná odolnost; ● korozní odolnost proti agresivním

produktům spalování; ● dostatečná vytvrzovatelnost pro

eriály pr o výr obu vventilů entilů Mat Materiály pro výrobu Ventily jsou během provozu motoru vystaveny velmi vysokému namáhání, a proto musí vyhovovat následujícím požadavkům:

dosažení vysoké odolnosti proti opotřebení na konci dříku ventilu; ● dobré kluzné vlastnosti dříku ve vedení ventilu i při častém nedostatečném mazání.

Obr. 17 – Názvosloví jednotlivých částí ventilu.


D Í L N A

Pracovní teploty sacích ventilů dosahují až 550 °C, výfukové ventily jsou ještě teplejší (více než 800 °C). Sací ventily jsou většinou monometalové, tzn. že jsou vyrobeny z jednoho materiálu, resp. slitiny – pro běžné zatížení z chromkřemíkové oceli, pro vyšší zatížení z chrommolybdenové oceli.

Obr. 18 – Bimetalové ventily.


5

P R A K T I C K Á

Obr. 19 – Pancéřování sedla u výfukového ventilu (vlevo), indukčně vytvrzené sedlo u sacího ventilu (vpravo).

Výfukové ventily jsou většinou bimetalové, tzn. že jsou zhotoveny ze dvou různých kovů. Spojení obou kovů se provádí třecím nebo tupým svarem. Umístění svarového švu (obr. 18) se volí s ohledem na podmínky provozu v motoru. Zatímco dřík ventilu musí vykazovat dobré kluzné vlastnosti a dobrou tepelnou vodivost, musí být spodní díly obzvláště odolné proti tepelnému namáhání, korozi a odolné proti tvorbě okují (žáruvzdorné). Proto se např. pro dřík ventilů používá chromkřemíková ocel (do 800 °C), resp. chromkobaltwolframová ocel (nad 800 °C). Spodní díl je vyroben pro běžné zatížení z chrommangankřemíkové oceli, pro vyšší zatížení z niklchromové oceli. Životnost ventilů může být ještě vylepšena indukčním vytvrzením nebo pancéřováním v sedle a na konci dříku. P ancéř o vání ssedla edla vventilu entilu ancéřo Tato úprava je zpravidla vyžadována u výfukových ventilů, protože ty jsou obzvláště ohrožovány termickým, me-

D Í L N A

chanickým i chemickým namáháním. Materiál pro pancéřování se na talířek ventilu nanáší většinou navařováním v ochranné atmosféře. Jako pancéřovací materiál se většinou doporučuje Stellit F, který se v podstatě skládá z 37 % kobaltu, 22 % niklu, 25 % chromu a 12 % wolframu. Sací ventily u motorů pro vysoké zatížení mohou být na sedle ventilu zpevněny indukčním vytvrzením, čímž se zabraňuje jejich „vytlučení“ – obávaného opotřebení ventilů (obr. 19). Duté vventily entily plněné sodík em sodíkem Při provozu vysokovýkonných a vícepalivových motorů jsou výfukové ventily namáhány obzvláště vysokým termickým zatížením. Na rozdíl od ventilů s plným dříkem je možné po-

Dutý prostor ventilu je asi z 60 % vyplněn kovovým sodíkem, který se taví při 97 °C a odvádí teplo z talířku ventilu do jeho dříku. Teplota hlavy výfukového ventilu se tak sníží o 60 až 120 °C. Tímto rychlým odvedením tepla ze středu talířku se odstraní zdroje případného samovzněcování palivové směsi. Duté ventily mohou být zhotoveny jak v mono-, tak i v bimetalovém provedení. Na jejich vnějším vzhledu je možné rozpoznat, že průměr konce dříku je menší než průměr dříku ventilu (obr. 20).

➟

Př o t o vání výfuk o vých vvenenPřii šr šro výfuko tilů plněných sodík em je tř eba dbát sodíkem třeba bezpečnos tních př edpisů. bezpečnostních předpisů. Obr. 21 – Různá provedení konců dříků ventilů.

mocí dutých ventilů podstatně snížit pracovní teplotu výfukových ventilů. Tím se dosahuje menší náchylnosti ke korozi a dlouhé životnosti. Obr. 20 – Duté ventily.

Neodborné zacházení s ventily plněnými sodíkem vede k nebezpečí výbuchu. Tyto ventily se nesmí použít pro přepracovávání na nástroje nebo pro přetavování bez předcházejícího odstranění sodíkové náplně. Při odstraňování sodíkové náplně se vyžaduje velká opatrnost, protože sodík ve spojení s vodou reaguje výbuchem. Plynný vodík vznikající při této rekci může způsobit požár. Dř ík vventilu entilu Dřík Chromování dříků ventilů zabraňuje vyšší náchylnosti k zadírání ve vedení ventilu. Kromě toho dovoluje zmenšení montážní vůle. Zvláště výhodná jsou pro tyto ventily litinová vedení. Konce dříků ventilů jsou vystaveny vysokému namáhání působením vahadel nebo zdvihátek. Aby se zabránilo jejich opotřebení, bývají navíc vytvrzovány. Jsou-li konce dříku z nevytvr-

6



P R A K T I C K Á

nebo chrommanganové oceli (hlavy válců se zvláště vysokým namáháním, a to jak z lehkých slitin, tak i z litiny).

ditelné oceli, pancéřují se Stellitem nebo se na ně navařuje destička z vytvrditelného materiálu (obr. 21). Dříky ventilů jsou na horním konci opatřeny zápichy. Příslušné kuželové části vytvářejí spojení mezi dříkem ventilu a talířkem pro pružinu ventilu (obr. 22). K er amické vventily entily eramické Keramické ventily s vysokou odolností proti lomu byly již při jízdních zkouškách s úspěchem vyzkoušeny. Tyto ventily se ve srovnání s konvenčními vyznačují především podstatně nižší hmotností a tišším provozem. Jejich odolnost proti opotřebení je výrazně vyšší, snižuje se spotřeba paliva a celková hlučnost motoru.

Sedla vventilů entilů Základní po jm y pojm jmy Úhel sedla ventilu je úhel mezi sedlem ventilu a myšlenou rovinou kolmou ke dříku ventilu (obr. 23). Plocha sedla ventilu je plocha, kterou ventil při zavření dosedá na kroužek sedla ventilu v hlavě válců. Šířka plochy sedla ventilu není jednotná. Úzké plochy sedla ventilu zlepšují těsnost, zhoršují však odvod tepla. Obecně bývají sedla méně zatížených sacích ventilů užší než

D Í L N A

Obr. 22 – Zápich a kuželové části dříku ventilu.

u více namáhaných výfukových ventilů. Šířka sedla se pohybuje zhruba mezi 1,2 a 2,0 mm. Důležitá je správná poloha sedla. Přiléhá-li sedlo na vnější okraj talířku ventilu, je mechanické namáhání ventilu příliš vysoké. Pokud leží příliš uvnitř, nedochází k dostatečnému odvodu tepla z vnějších krajů talířku; kromě toho se také zmenší průřez otvoru (obr. 24). Správné uspořádání sedla ukazuje obr. 25. Kr oužky sedel vventilů entilů Kroužky Kroužky sedel ventilů vytvářejí společně s ventily utěsnění pracovního prostoru válce proti sacímu i výfukovému potrubí. Kroužky sedel ventilů se vyrábějí ze speciální šedé litiny (litinové hlavy válců), cementačně vytvrzené oceli (hlavy válců z lehkých slitin),

Obr ábění sedel vventilů entilů Obrábění Obrábění sedel ventilů se musí provádět vhodnými nástroji. Pro obrábění měkkých sedel ventilů z šedé litiny jsou nejvhodnější sedlové frézy. Soustružnickými noži s tvrdokovovými břity je vhodné obrábět tvrdší sedla z chrommanganové oceli a brousicími nástroji pak sedla z cementačně vytvrzené oceli. Jako první se obrábí plocha sedla pro talířek ventilu, s úhlem 45° nebo 30°, podle typu ventilu. Jak ukazuje obr. 26, je sedlo ventilu, v tomto případě s úhlem sedla 45°, po tomto obrábění příliš široké. Obrobením korekčního úhlu nebo úhlu podbroušení (volného úhlu) se sedlo ventilu opraví, tzn. že se uvede do správné polohy (na správné místo) a na správnou šířku. Přitom se snižuje odpor proti proudění palivové směsi vtékající při sacím zdvihu, proto také označení volný úhel. Obr. 27 ukazuje kroužek sedla ventilu, na kterém je vybroušen vnější korekční neboli volný úhel – v tomto případě 30°. Obr. 28 ukazuje stejný kroužek sedla ventilu, vybroušený s vnitřním korekčním (volným) úhlem

Obr. 23 – Úhel sedla ventilu 45° (vlevo) a 30° (vpravo).

Obr. 24 – Poloha sedla ventilu – příliš venku (vlevo), příliš uvnitř (vpravo).

Obr. 25 – Správně opracované sedlo sacího ventilu (Opel).

Obr. 26 – Sedlo ventilu s úhlem 45° po vybroušení.

Obr. 27 – Vybroušený vnější korekční neboli volný úhel.

Obr. 28 – Vybroušené vnitřní i vnější korekční (volné) úhly. Sedlo ventilu je vybroušeno do konečného tvaru.



7

P R A K T I C K Á

Obr. 29 – Úhel sedla ventilu s korekčními (volnými) úhly – úhel sedla ventilu 45° (vle− vo), úhel sedla ventilu 30° (vpravo).

Obr. 30 – Pružiny ventilů. Pružina pro motory středního výkonu (vlevo), pružina s 3,5 až 4 závity pro motory s vy− sokým výkonem a extrémně velkými obrátkami (vpravo).

– nyní 75°. Sedlo ventilu má jak správnou polohu, tak i správnou šířku. Obr. 29 ukazuje dva příklady správně vybroušeného kroužku sedla ventilu. Mezi úhlem sedla talířku a kroužkem sedla ventilu v hlavě válce bývá často rozdíl 1°. Tento rozdíl slouží jen ke zjednodušení broušení, protože v důsledku různých úhlů je vytvořená těsnicí plocha tenká jako čára. Slícování talířku ventilu a kroužku sedla po prvním spuštění motoru probíhá velmi rychle, čímž je dosaženo požadovaného těsnění a šířky sedla, aniž by se plochy sedel ventilů musely s velkou časovou náročností vybrušovat. V tomto případě by se měla při manuálním nastavování vůle ventilu nastavit nejprve nejvyšší dovolená vůle ventilu.

D Í L N A

Hlavy válců ze speciální šedé litiny se zjemněným zrnem jsou někdy vyrobeny jen z jednoho kusu, tzn. že v nich nejsou zasazeny ani speciální kroužky sedel ventilů ani vedení ventilů.

rozvodové doby, a proto se ventily u motorů závodních automobilů (až do 14 000 min-1) zavírají pneumaticky pomocí vzduchového polštářku nebo pomocí desmodromického rozvodu.

Pr užin entilů Pružin užinyy vventilů

Zař íz ení pr oo táč ení vventilů entilů Zaříz ízení pro otáč táčení

Úkolem ventilových pružin je držet ventil zavřený s daným počátečním předpětím a následovat ventil při zavíracím zdvihu vačky vačkové hřídele tak, aby se i při nejvyšších otáčkách motoru včas zavřel. Odhlédneme-li od několika výjimek, zpravidla se používají válcové spirálové pružiny. Čím větší jsou otáčky motoru, tím tvrdší pružiny jsou použity. Dále platí, že čím je pružina tvrdší, tím menší má počet závitů. Na obr. 30 jsou zobrazeny dvě dnes nejobvyklejší pružiny ventilu. Někdy se pro každý ventil používají i dvě soustředně složené pružiny. V takovém případě mají tyto pružiny obrácený směr vinutí, aby nemohlo dojít k vzájemnému zablokování pružin v důsledku jejich náhodného zaklesnutí. Ve většině obecných případů tyto pružiny dokážou ventil velmi dobře zavírat. Až do nepříliš vysokých otáček funguje tento způsob zavírání naprosto bezvadně. Při vyšších otáčkách motoru již ovšem není možné udržovat přesné

Zařízení pro otáčení ventilů se automaticky starají o pravidelné otáčení silně tepelně namáhaných ventilů. K použití těchto zařízení se přistupuje tehdy, pokud nepostačuje přirozené otáčení ventilů v důsledku rezonancí běžícího motoru (obr. 31). Pravidelným krokovým otáčením ventilů se dosahuje vyrovnání rozdílných teplot v důsledku nerovnoměrného ohřívání talířku ventilu, zabránění netěsnosti a vysokoteplotní koroze výfukových ventilů v důsledku jejich zborcení (na nejteplejších místech) a zabránění vzniku usazenin v sedle ventilu. Rozlišuje se mezi následujícími dvěma typy zařízení pro otáčení ventilů: ● Rotocap – k otočení ventilu dochází při otevíracím zdvihu; ● Rotomat – k otočení ventilu dochází při zavíracím zdvihu. V zásadě mohou být obě provedení umístěna nad i pod pružinou ventilu. U rychloběžných motorů se však používá těchto zařízení pod pružinou, aby se co nejvíce zmenšily setrvačné síly

Vedení vventilu entilu Od vedení ventilu se požadují dobré kluzné vlastnosti i při nedostačujícím mazání, vysoká tepelná vodivost a velká odolnost proti opotřebení pro zaručení přesného vedení ventilu pro dlouhodobý provoz. Vedení ventilů se vyrábějí z bronzu, šedé litiny nebo spékaných kovů. Vodítko ventilu se do hlavy válců montuje zalisováním nebo tepelným roztažením po nasazení v podchlazeném stavu.

8


Obr. 31 – Zařízení pro otáčení ventilů Rotocap.


P R A K T I C K Á

pohonu ventilu. Umístění těchto systémů nahoře nachází použití u motorů s poměrně pomalým chodem a u motorů, u kterých je nelze umístit dole z důvodu malého prostoru. Zařízení Rotomat, které je poměrně citlivé na nečistoty, se používá převážně v horním provedení.

V ůle vventilů entilů Ventily musí být při všech pracovních stavech motoru schopny dokonale zavírat, aby se zabránilo ztrátám výkonu v důsledku zhoršené komprese a klesajícího spalovacího tlaku a odvedlo se vznikající teplo hlavou válců do chladicí kapaliny. Nedokonale zavírající ventily netěsní. Tím se přerušuje tepelný tok od talířku ventilu na hlavu válce. Touto úzkou štěrbinou následně proudí horké výfukové plyny vysokou rychlostí a mohou tak talířek výfukového ventilu nadměrně ohřívat. U benzinových motorů to může vést k samozápalům, které mohou způsobit poškození pístu. U výfukových ventilů může dojít i k jejich podpálení a tím okamžitě k výrazné ztrátě výkonu motoru. Požadované utěsnění ventilů je při jejich manuálním seřizování možné jen tehdy, když v zavřeném stavu existuje určitá vůle mezi dříkem a ovládacím mechanismem ventilu. Protože se vůle ventilu při kolísající teplotě motoru mění, musí být nastavena (podle údajů výrobce) dostatečně velká.

Obr. 33 – Hydraulické zařízení pro vyrovná− vání vůle ventilů mo− toru Opel. Po zavření ventilu vytlačuje tlač− ná pružina (F) píst s kulovou hlavou (K) nahoru (šipky ve zvět− šeném výřezu). Do tlakové komůrky (D) se otevřeným kuličko− vým uzávěrem (V) nasává olej ze zásob− níku.

Velikost vůle se musí volit taková, aby ventily i přes různou tepelnou roztažnost použitých materiálů i po zmenšení vůle bezpečně těsnily. Příliš velká vůle je příčinou nepříjemných zvuků a rázového zatížení, které zvyšuje opotřebení motoru. Vůle ventilů má vliv na časování otevírání a zavírání ventilů, a tím i na jeho výkon, jízdní vlastnosti, spotřebu paliva a hodnoty škodlivin výfukových plynů. Příliš velká vůle ventilů zkracuje rozvodové doby, tzn. že ventily otvírají později a zavírají dříve. Příliš malá vůle ventilů rozvodové doby prodlužuje, tzn. že ventily otvírají dříve a zavírají později. Manuální seř iz o vání seřiz izo entilů vůle vventilů Vůle ventilů se v závislosti na pokynech výrobců seřizuje při studeném nebo na pracovní teplotu zahřátém

Obr. 32 – Hydraulické zařízení pro vyrovnávání vůle ventilů mo− toru Opel. Při otevření ventilu se malé množství prosáklého oleje dostává mezi píst (K) a válec (Z) z tlakového prostoru (šipky ve zvětšeném výřezu).


D Í L N A

motoru, při motoru v klidu nebo při motoru v chodu. Seřizování samo se podle konstrukce provádí např. pomocí seřizovacího šroubu, výstředníkem se stahovacím šroubem nebo nastavovacími destičkami, přičemž existují i automobily, u kterých se musí vymontovat vačková hřídel (např. Mercedes-Benz 190/2,3 l – 16V). Hydr aulické vyr o vnávání Hydraulické vyro vůle vventilů entilů Úkolem hydraulického vyrovnávání vůlí ventilů je dokázat, aby vůle ventilu byla při všech provozních podmínkách stále rovná nule a má učinit seřizování vůle ventilů zbytečným i po dlouhé době provozu motoru. Hydraulické vyrovnávání vůle ventilů existuje ve dvou typech provedení. Jedno řešení se objevuje např. u vozidel Opel jako hydrozdvihátko (motory 1,6 – 3,0 l s litinovou hlavou). Zde se vyžaduje základní seřízení ventilů, tzn. vůle ventilů se nastaví na nulu (při motoru v klidu) a nastavovací šroub se při běžícím motoru ve třech krocích po 90° zašroubuje dovnitř. Druhé řešení je automatické vyrovnávání vůle ventilů motorů s rozvodem OHC (s hliníkovou hlavou). Zde se žádné základní seřízení nevyžaduje. Platí pouze jediná zásada, a sice, že při demontáži hlavy válců se musí ze zařízení pro vyrovnávání vůle ventilů vypustit olej, tzn. je třeba jej nejprve roztáhnout a pak zase stlačit, aby byly ventily po namontování schopny dokonale zavírat. Po spuštění mo-


9

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 34 – Symetrický rozvodový diagram motoru BMW 320/320A (perioda sání 264°).

toru pak samozřejmě nějakou dobu trvá, než se opět dosáhne bezvadného chodu a správného vymezení vůlí. Na obr. 32 je znázorněno zařízení pro vyrovnávání vůle ventilů u motoru Opel. Kyvné nebo vlečné vahadlo ventilu (S) není na hlavě válců uloženo napevno. Spočívá na kulové hlavě pístu (K), která je pohyblivě umístěna na pevně uchyceném válci (Z). Když vačka (N) prostřednictvím vahadla (S) otvírá ventil, působí síla přenášená kulovou hlavou i na píst (K) (šipka v obr. 32). V pevně uchyceném válci

Obr. 35 – Asymetrický rozvodový diagram motoru BMW V12 (perioda sání 248°).

(Z) se píst opírá o olej v tlakové komůrce (D). Malé množství oleje přitom prosakuje vzhůru mezi pístem a tlakovým válcem (šipky ve zvětšeném výřezu). Vytlačováním prosáklého oleje z tlakového prostoru (D) v průběhu otvíracího zdvihu by se po zavření ventilu vytvořila mezi vačkou a vahadlem (S) určitá vůle (x) (obr. 33). K tomu ale nedojde, protože pružina (F) tlačí píst s kulovou hlavou (K) nahoru, takže vahadlo neustále přiléhá k vačce. V tlakovém prostoru (D) přitom zvět-

šení objemu vyvolává sací účinek. Kuličkový uzávěr (V) se zvedá ze sedla proti své pružině a tlakový prostor (D) se vyplňuje olejem ze zásobníku. Když se tlakový prostor (D) naplní, kuličkový uzávěr zásobník oleje zavře. Při dalším otevření ventilu se proces znovu opakuje podle uvedeného popisu. Při otevření ventilu se opět malé množství oleje dostává z tlakové komůrky, je-li ventil zavřený, určité množství tohoto oleje se do tlakové komůrky opět nasává. V každém hydraulickém zařízení pro vyrovnávání vůle ventilů tak existuje malý cirkulační oběh oleje – při otvíracím zdvihu vačky se olej z tlakové komůrky dostává jako prosakující a při zavíracím zdvihu vačky se olej nasává ze zásobníku do tlakové komůrky.

Časo ozv odu Časovv ání rrozv ozvodu čt yř dobého mo u čtyř yřdobého mott or oru

Obr. 36 – Seřízení vačkové hřídele umístěné v klikové skříni. Vač− ková hřídel s řetězovým pohonem je umístěna nad klikovou hřídelí (motor OHV). Značky na řetězových kolech klikové i vačkové hří− dele musí ležet v ose spojující středy klikové a vačkové hřídele. Tažná větev řetězu musí být napnuta.

10


Doby, příp. úhly rozvodu udávají, v jaké úhlové poloze klikové hřídele – vzhledem k výchozím mrtvým bodům pístů – se sací a výfukové ventily otvírají a zavírají. Názorné zobrazení dob rozvodů, označované jako rozvodový diagram (diagram časování ventilů) jednoho z motorů vozidel BMW, je na obr. 34. Pokud je úhel otevření sání před horní úvratí stejný jako úhel zavření výfuku za horní úvratí a úhel zavření


P R A K T I C K Á

U mís tění vačk o v é hř ídele místění vačko hřídele v hla vě válců v hla hlavě Značky pro seřizování vzájemné polohy vačkové a klikové hřídele jsou u různých výrobců velmi rozdílné, takže zde bude možné uvést jen obecně platné zásady. V každém případě je nutné opět dbát pokynů výrobce. Obr. 37 schematicky ukazuje postup seřizování vačkové hřídele umístěné v hlavě válců a poháněné řetězem. Seřizování vačkové hřídele poháněné ozubeným řemenem probíhá v zásadě stejně. Je však přitom nutné dbát ještě na dodatečné seřízení vložené nebo pomocné hřídele. Práce, které je třeba při tomto seřizování provést, ukazuje schematicky obr. 38.

Obr. 37 – Seřizování vačkové hřídele umístěné v hlavě válců. Vačková hřídel je umístěna nad klikovou hřídelí (motor OHC). Kliková hřídel se nastaví do po− lohy, ve které značka na kole kli− kové hřídele lícuje s příslušnou protilehlou značkou, umístěnou většinou na skříni motoru (K). Vačkovou hřídelí se otáčí, až značky (N) na vačkové hřídeli a na hlavě válců leží proti sobě. Pak se na volné kolo (R) nasadí řetěz, tak aby spolu po napnutí tažné větve lícovaly upevňovací otvory na řetězovém kole (R) a na vačkové hřídeli. Nakonec se na vačkovou hřídel pomocí příruby namontuje hnací kolo vačkové hřídele (R).

sání za dolní úvratí stejný jako úhel otevření výfuku před dolní úvratí, mluvíme o tzv. symetrickém rozvodovém diagramu. Obr. 35 ukazuje asymetrický rozvodový diagram: úhel otevření sání před HÚ je jiný než úhel zavření výfuku za HÚ, stejně jako úhel zavření sání za DÚ a úhel otevření výfuku před DÚ. Úhel, o který se kliková hřídel otočí mezi bodem, kdy se otevírá sání před horní úvratí, a bodem, kdy zavírá výfuk za horní úvratí, se nazývá překrytí ventilů (úhel překrytí nebo překřížení ventilů, příp. střih ventilů) – jedná se o krátkou dobu, kdy jsou částečně pootevřeny oba ventily. Sací ventil je tedy otevírán s předstihem před horní úvratí, zatímco výfukový ventil je uzavírán se zpožděním za horní úvratí. Pro dodržování správného časování rozvodů je nutné, aby: ● značky kola vačkové a klikové hřídele (řemenice, resp. setrvačníku) vzájemně lícovaly s příslušnými značkami na skříni motoru (dbát přitom údajů výrobce); ● vůle ventilů byla nastavena podle údajů výrobce. U mís tění vačk o v é hř ídele místění vačko hřídele v klik o v é sskř kř íni kříni v klik kliko Je-li vačková hřídel poháněna pomocí čelních ozubených kol, je seřizování polohy vačkové hřídele vůči poloze


D Í L N A

hřídele klikové poměrně jednoduché. Je třeba dbát jen na to, aby spolu lícovaly značky na kolech se vzájemným záběrem. Je-li pohon vačkové hřídele realizován pomocí řetězu, pak je třeba značky obou řetězových kol seřídit přesně do osy spojující středy klikové a vačkové hřídele, přičemž tažná větev řetězu musí být napnuta (obr. 36). V tomto případě je ovšem možný i jiný způsob nastavení vzájemné polohy, např. přesným počtem čepů řetězu mezi značkami na řetězových kolech (starší typy motorů vozů Škoda). Proto je nutné při těchto pracích dbát pokynů výrobce motoru.

Pr oměnné časo Proměnné časovv ání v entilo vých rrozv ozv odů ozvodů entilových U současných motorů se sací ventil zavírá až po průchodu pístu dolní úvratí. I když se už píst opět pohybuje nahoru, dosahuje se především v oblasti vyšších otáček, využitím dynamiky proudění plynů efektu přeplňování. V důsledku takto zdokonaleného plnění válců se zvyšuje výkon motoru. Při nízkých otáčkách se tento efekt neuplatňuje. Píst pak dokonce vytlačuje část předtím nasáté čerstvé směsi zase zpátky do ještě otevřeného sacího ventilu, tzn. že plnění válců se zhoršuje. Není-li možné vačkovou hřídel přestavovat, má motor pevné rozvodové

Obr. 38 – Seřizování vačkové hří− dele umístěné nad klikovou hříde− lí a poháněné ozubeným řeme− nem. Napínací kladka je volná. Stejně jako u řetězového pohonu se do poloh proti sobě uvedou značky (K) pro klikovou a značky (N) pro vačkovou hřídel. Kolem vložené nebo pomocné hřídele pro pohon olejového čerpadla a rozdělovače zapalování (Z) se otočí tak, aby při otevřeném pře− rušovači rotor ukazoval na válec č. 1. Pak se nasadí ozubený ře− men tak, aby tažná větev byla napnuta. Přitom se případně mu− sí pootočit kolem (Z). Nakonec se předepsaným způsobem při− sadí napínací kladka.


11

P R A K T I C K Á

D Í L N A

1 – šroub M6 2 – přestavovací magnet s dvou− pólovým konektorem 3 – kombinovaný šroub M5 4 – kotva 5 – upínací objímka v kotvě 6 – matice M20 7 – přední kryt 8 – těsnění 9 – polohové čidlo spínače za− palování 10 – kombinovaný šroub M6x16 11 – těsnicí kroužek 12 – kryt s těsněním 13 – kolo vačkové hřídele s polo− hovací značkou 14 – přestavovací píst 15 – kombinovaný šroub M7 16 – přírubový čep 17 – přítlačná pružina 18 – řídicí píst 19 – těsnicí kroužek 20 – uzavírací kryt s mazacím otvorem 21 – válcový kolík ve vačkové hřídeli 22 – vačková hřídel sání Obr. 39 – Regulátor vačkové hřídele (Mercedes−Benz). 1 – vačková hřídel 2 – profil vačky pro nízké otáčky 3 – profil vačky pro vysoké otáčky 4 – primární vahadlo 5 – střední vahadlo 6 – sekundární vahadlo 7 – přesuvná západka A 8 – přesuvná západka B 9 – koncový doraz s vratnou pružinou 10 – opěrný člen 11 – výfukový ventil 12 – sací ventil

Obr. 40 – Měnitelné řízení ventilů (Honda).

12



P R A K T I C K Á

Obr. 41 – Postavení mechanismu VTEC při nízkých a středních otáčkách – přesuvná západka odblokována.

Obr. 42 – Postavení mechanismu VTEC při vysokých otáčkách motoru – přesuvná západka zablokována.

doby (časování). Ty pak nemohou být optimální v celém intervalu otáček motoru, a jsou proto určitým kompromisem. Motor, který pracuje převážně v oblasti neúplného zatížení, potřebuje vysoký točivý moment a velkou pružnost. Toho se dosahuje krátkými dobami otevření ventilů a malým úhlem otočení klikové hřídele mezi maximálními zdvihy sacích a výfukových ventilů. Je-li požadován velký výkon při vyšších otáčkách, pak jsou požadovány dlouhé doby otevření ventilů, velký úhel


otočení klikové hřídele mezi maximálními zdvihy sacích a výfukových ventilů a velké průměry ventilů. Takovou změnu rozvodových dob a časování otevření ventilů podle okamžitých nároků motoru umožňuje regulace natáčením vačkové hřídele. Tento zásah do charakteristiky motoru se většinou provádí jen na straně sání. Tak se v dolním i horním intervalu otáček dosahuje zvýšení točivého momentu a výkonu, přičemž se optimalizuje chování motoru při volnoběhu, spotřeba paliva a obsah škodlivin ve výfukových plynech.

D Í L N A

F áz o v é posunutí ázo U motoru vozu Mercedes-Benz typu 129 se může vačková hřídel sacích ventilů proti poháněnému kolu vačkové hřídele hydraulicko-mechanicky otáčet o 34° úhlu otočení klikové hřídele ve směru „dříve“ a zpět (tj. ve směru „později“) (obr. 39). Až do otáček 2000 min-1 je účinné nastavení ve směru „později“ (zlepšení volnoběhu), nad úrovní otáček 2000 min-1 se využívá proměnného nastavení ve směru „dříve“ (zvýšení točivého momentu motoru) a nad 5000 min-1 přichází ke slovu opět nastavení „později“ (zvýšení výkonu motoru v důsledku efektu přeplňování). Tlakový olej potřebný pro tuto regulaci se na přestavovací píst mechanismu přivádí ze systému mazání motoru a jeho průtok je řízen řídicím šroubem. Poloha tohoto řídicího šroubu je určována pomocí pružiny a elektricky ovládaných přestavovacích magnetů. Přestavování vačkové hřídele se provádí axiálním pohybem přestavovacího pístu prostřednictvím šikmého ozubení na kole vačkové hřídele, na představovacím pístu (vnější a vnitřní ozubení) a na přírubovém čepu, které jsou pevně spojeny s vačkovou hřídelí. Měnit elné řříz íz ení vventilů entilů (V TE C) Měnitelné ízení TEC) Motor vozu Honda Civic 1,6 DOHC má měnitelné řízení ventilů, které umožňuje měnit rozvodové doby i zdvih ventilů. Tento motor má dvě, v hlavě válců uložené vačkové hřídele, čtyři ventily na válec a vždy tři vačky a tři vahadla na každou dvojici sacích a výfukových ventilů válce (obr. 40). Vačky působící v dolním intervalu otáček (do 5100 min-1) mají standardní profil (obr. 41), což znamená, že vyvolávají malý zdvih ventilů a krátké doby otevření ventilů. V důsledku malých průtočných průřezů a malých úhlů překr ytí se dosahuje velkých rychlostí proudění směsi, optimálního plnění válců a zvýšení točivého momentu motoru. Střední vačky, příslušné pro oblast vysokých otáček (5100 min-1 až 8000 min-1), mají „ostrý“ profil (obr. 42). V důsledku velkých zdvihů ventilů a dlouhých dob otevření ventilů se dosahuje velké-


13

P R A K T I C K Á

D Í L N A

ho úhlu překrytí sacích a výfukových ventilů, čímž se zlepšuje výměna plynů a zvyšuje výkon motoru. V oblasti nízkých otáček se střední unášecí vahadlo pohybuje naprázdno. Aktivace „ostrého“ profilu – všechny vačky mají stejnou základní kružnici – se provádí spojením unášecího vahadla. K tomu dochází prostřednictvím dvoudílné přesuvné západky účinkem tlaku oleje proti síle pružiny. Při přepnutí na standardní profil probíhá tento proces obráceně (obr. 41 a 42). Toto spínání je řízeno řídicí jednotkou motoru pomocí magnetického ventilu. Obr. 44 – Regulace vačkové hřídele VarioCam (Porsche, Audi).

Vanos a dv o jitý V anos a dvo Vanos Německá vozidla BMW využívají systému s měnitelnou regulací vačkové hřídele označované jako Vanos. Tento systém existuje ve dvou provedeních, jmenovitě jako: ● Vanos pro regulaci vačkové hřídele sání; ● dvojitý Vanos pro regulaci vačkové hřídele sání i vačkové hřídele výfuku. Interval regulace u vačkové hřídele sání je 60°, vačkové hřídele výfuku 45° otočení klikové hřídele. Regulace se provádí postupně tlakovým olejem (asi 10 MPa), působícím na regulační válec prostřednictvím říze-

Obr. 45 – Křivka otevírání ventilů.

Obr. 46 – Optimalizace výkonové charakteristiky.

Obr. 43 – Regulace ve směru „později“ a „dříve“ systému Vanos (BMW).

14


ných magnetických ventilů. Potřebný tlak oleje je vytvářen pomocí vysokotlakého radiálního pístového čerpadla poháněného vačkovou hřídelí.

V okamžiku, kdy se ozubená hřídel svým koncem s přímým ozubením zasunuje do ozubené objímky (obr. 43), vyvolává šikmé ozubení protočení vačkové


P R A K T I C K Á

D Í L N A

možné až do 20° ve směru zpožďování. Oběma zásahy lze podstatným způsobem zvětšit dobu překrytí ventilů, a tím zajistit vnitřní zpětné vedení výfukových plynů (recirkulace spalin). Spolupráce mezi dvojím nastavováním vačkových hřídelí a spínacím sacím potrubím opět snižuje spotřebu paliva a emise škodlivých látek.

hřídele vůči řetězovému kolu z polohy „později“ do polohy „dříve“. Regulace se zapíná řídicí jednotkou systému Vanos, a to podle počtu otáček motoru. Řídicí jednotka pomocí snímače polohy na vačkové hřídeli sání/výfuku určuje aktuální polohu vačkové hřídele. Porovná příslušnou skutečnou hodnotu s hodnotou zadanou, která je uložena v paměti, a pak koriguje případnou odchylku. Jako řídicí parametry slouží otáčky motoru, poloha pedálu akcelerátoru a teplota motoru. Výsledkem této regulace je zlepšení výkonu motoru, točivého momentu, chování motoru při volnoběhu, snížení emisí škodlivin, snížení spotřeby paliva a rychlejší zahřátí katalyzátoru po studeném startu. R egulát or vačk o v é hř ídele egulátor vačko hřídele VarioCam U regulátoru vačkové hřídele používaného na vozidlech Audi a Porsche se přestavuje vačková hřídel sání vůči vačkové hřídeli výfuku a klikové hřídeli pomocí napínače řetězu (obr. 44). Tento napínač řetězu v závislosti na počtu otáček zvětšuje nebo zmenšuje počet členů řetězu mezi vačkovými hřídelemi. Napínač je ovládán tlakovým olejem motoru. Dvěma koncovými polohami napínače řetězu se přitom ovlivňují následující parametry (obr. 45): ● úhel otočení klikové hřídele mezi maximálními zdvihy ventilů;


● úhel překrytí ventilů; ● rozvodové doby.

Touto regulací se optimalizuje točivý moment a výkon motoru v celém rozsahu otáček (obr. 46). Zároveň se snižuje spotřeba paliva, a tím i emise škodlivin. ídelí N as astt a v o vač vačk vačko hřídelí o vých hř U motorů koncernu VW VR5/VR6 se čtyřventilovou technikou jsou rozvodové doby měnitelné pomocí nastavovače vačkových hřídelí (obr. 47). Tento nastavovač je propojen s oběma vačkovými hřídelemi poháněnými společným řetězem tlakovým mazacím olejem motoru. Na straně sání je možné spojité nastavování k dřívějším dobám až do maximálních 50° otočení klikové hřídele. Odstupňované nastavování natočení výfukové vačkové hřídele je

Měnit elný vventilo entilo vý rrozv ozv od Měnitelný entilový ozvod To y o t a U provedení měnitelného ventilového rozvodu japonské Toyoty se rozlišují dva regulační systémy: ● VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent) – rozvodové doby se podle potřeby stupňovitě mění protáčením sací vačkové hřídele ve směru „dříve“ nebo „později“; ● VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift-intelligent) – u této verze byl systém VVT-i doplněn o řízení zdvihu sacích i výfukových ventilů. Jako základní prvek mají obě vačkové hřídele kromě vaček pro oblast nízkých a středních otáček ještě vačky pro oblast otáček vysokých. U druhého systému k těmto vačkám patří ještě speciální vahadlo s mechanismem pro přepínání vaček, které umožňuje změnu zdvihu sacích i výfukových ventilů. Pomocí systému VV TL -i získává motor na výkonu, přičemž se snižuje spotřeba paliva a emisní hodnoty výfukových plynů. VarioCam Plus Nový model vozu Porsche 911 je vybaven rozšířeným měnitelným ventilovým

Obr. 47 – Nastavovač vačkových hřídelí (Volkswagen).


15

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 48 – VarioCam Plus – kombinace systému regulace zdvihu ventilů a regulace úhlu sací vačkové hřídele.

16


rozvodem VarioCam Plus. Regulace sací vačkové hřídele VarioCam popsaná výše byla doplněna o přepínání zdvihu sacích ventilů. Jde tak o kombinaci dvou regulačních systémů. Tato kombinace umožňuje optimalizaci točivého momentu a výkonu motoru, zlepšení chodu motoru ve všech otáčkových režimech a v neposlední řadě i o snížení spotřeby paliva. Rozlišovacím znakem systému VarioCam Plus jsou dva různé tvary vaček u každého sacího ventilu – menší vačka je obklopena dvojicí větších vaček (obr. 48). Vnitřní zdvihátko je v kontaktu s malou vačkou, vnější zdvihátko s oběma velkými vačkami. Další specialitou jsou dvoudílná hrníčková zdvihátka s kompenzací vůle, která je možno zasunovat do sebe a spínat. Změna zdvihu ventilu je umožněna tím, že dvoudílná hrníčková zdvihátka mohou být vzájemně zabloko-


P R A K T I C K Á

vána pomocí hydraulicky ovládaného čepu. Tím je možné střídavé využívání obou vaček různých tvarů. Regulace úhlu vačkové hřídele se provádí pomocí hnacího mechanismu, jehož regulační píst je opatřen šikmým ozubením na vnitřní i vnější straně. Tento píst se může pohybovat tlakem oleje, přiváděného podle potřeby z obou stran. Při svém axiálním pohybu píst účinkem šikmého ozubení protáčí vačkovou hřídel proti pohonu a posunuje tak fázi sání. Dva tvary vaček pak působí změnu zdvihu ventilů. Při volnoběhu (obr. 49) je sací vačková hřídel nastavena na malé překrytí, se zdvihem ventilů pouhé 3 mm s využitím malé vačky. Při provozu s neúplným zatížením (obr. 50) se sací vačková hřídel při malém zdvihu nastaví na velké překrytí. V důsledku zvětšeného překrývání ventilů se zvyšuje zpětné přivádění výfukových ply-


D Í L N A

Obr. 49 – VarioCam Plus při volnoběhu.


17

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Tuto regulaci provádí řídicí jednotka motoru podle příslušných polí charakteristik. V důsledku optimální regulace dochází ke značnému zlepšení spouštění studeného motoru i hodnot emisí v zahřátém stavu.

Obr. 50 – VarioCam Plus při neúplném zatížení.

nů, což vede ke snížení spotřeby paliva. Při plném zatížení (obr. 51) je sací vačková hřídel nastavena na velké pře-

18


krývání se zdvihem 10 mm. To umožňuje velký točivý moment a vysoký výkon motoru.

Valv onic alvee tr tronic Systém Valvetronic – plně měnitelné řízení ventilů – přebírá funkci škrticí klapky. V tomto případě je plnění válců a tím výkon motoru řízen výlučně změnou zdvihu sacích ventilů. Škrticí klapka zde však není přebytečná, přestože je při běžném pracovním režimu motoru otevřena naplno a při zastaveném motoru je úplně zavřená. Systémy odvětrávání palivové nádrže a nouzového chodu motoru ji při svém provozu využívají naplno stejně jako vnitřní diagnostika. Při plném otevření škrticí klapky může motor při neúplném zatížení v přeneseném významu doslova „volně dýchat“. To umožňuje neškrcenou regulaci výkonu, jako je tomu u vznětových motorů. Ventily se neotvírají jako dosud


P R A K T I C K Á

pomocí vačkové hřídele a unášecího vahadla, nýbrž vždy pomocí přídavného otočně uloženého vloženého vahadla a elektromotoricky ovládané excentrické hřídele. Vačka pomocí kladky působí na vložené vahadlo, které se vychýlí do strany a účinkem své spodní části na kladkové unášecí vahadlo otvírá ventil. Při sešlápnutí pedálu akcelerátoru se uvede do činnosti elektromotor (obr. 52), který otáčí excentrickou hřídelí. Následkem posunutí středu otáčení vloženého vahadla se mění zdvih sacích ventilů. Řízení celého systému je elektronické a umožňuje odstupňované otevírání ventilů od 0,0 do 9,7 mm. Při neúplném zatížení se sací ventily otvírají jen mezi 0,5 až 2,0 mm. Úzký průtočný průřez urychluje proudění směsi paliva se vzduchem až téměř k rychlosti zvuku, a tím se stará o zvlášť kvalitní tvorbu směsi. Ve spojení s měnitelným nastavováním sací i vačkové hřídele (dvojitý Vanos) se u zážehových motorů dosáhlo dosud nepoznané účinnosti.


D Í L N A

Obr. 51 – VarioCam Plus při plném zatížení.

Motory mají klidný chod, jsou v průměru o 10 % úspornější, mají silný výkon a rychlou akceleraci. Podtlak

pro posilovač brzd vytváří vakuové čerpadlo, které je poháněno vačkovou hřídelí.


19

P R A K T I C K Á

D Í L N A

1 – elektromotor 2 – šnekový pohon 3 – excentrická hřídel 4 – vahadlo 5 – vačková hřídel 6 – kladkové uná− šecí vahadlo

Obr. 52 – Valvetronic (BMW).

V ypínání válců Nová S třída vozidel Mercedes-Benz je vybavena vypínáním válců, to znamená, že u některých válců může být zcela zastaveno ovládání ventilů. Důvodem pro toto složitější řešení je nepříznivá účinnost motorů s vysokým výkonem při neúplném zatížení a z toho vyplývající zbytečné zvýšení spotřeby paliva. Vysoký výkon motoru se v podmínkách běžného provozu vyžaduje jen málokdy. V oblastech plného zatížení s příznivou účinností se pak tyto motory v porovnání s menšími motory využívají jen zřídka. Proto je u víceválcových motorů v oblasti nízkého zatížení (hlavní oblast jízdního pracovního režimu) účelné, aby se polovina válců zastavila. Tím se motor konstrukčního uspořádání V8 změní na čtyřválec a V12 na šestiválec – v závislosti na využití lze ušetřit až 15 % spotřebovaného paliva. U motorů V8 jsou v každé řadě válců zastaveny dva válce, jmenovitě válce 2 a 3 a válce 5 a 8. U motoru V12 se zastaví kompletní řada válců. Toto vypínání válců je možné, protože ovládání příslušných sacích a výfukových ventilů se provádí vždy dvěma paralelně uspořádanými, avšak navzá-

20


jem rozpojitelnými vahadly (primární a sekundární vahadlo). Primární vahadla jsou určena pro otvírání ventilů. Svou úlohu mohou plnit jen tehdy, když jsou pomocí spojovacího čepu přenášejícího sílu spojeny se sekundárními vahadly ovládanými vačkovou hřídelí. Polohu spojovacích čepů je možné měnit prostřednictvím silové pružiny, případně tlakem oleje. Účinkem pružiny se tak mohou spojovat a tlakem oleje rozpojovat. Vypínání válců se provádí automaticky elektronickým řízením motoru. To je možné jen při zavřených ventilech, tzn. při nezatížených vahadlech. Proto se na konci pracovního taktu zavřou výfukové a po nich i sací ventily. Výfukové plyny, které pod tlakem zůstávají ve válci, zabraňují pronikání oleje kolem pístních kroužků. Protože řídicí jednotka při procesu vypínání válců krátkodobě změní polohu škrticí klapky a bod zapalování, řidič nezpozoruje žádnou změnu ani na rovnoměrnosti chodu motoru, točivém momentu či hlučnosti. Jakmile se vypnuté válce v oblasti vysokého zatížení znovu připojí, může motor vyvinout svůj plný výkon. V oblasti vysokého zatížení jsou vahad-

la spojena, tzn. že pracují všechny válce. V oblasti nízkého zatížení se vypnou spojovací členy u příslušných válců, a tak se jejich ventily zavřou. V této fázi se pak k těmto válcům přeruší přívod paliva.

Zk oušení časo entilů Zkoušení časovv ání vventilů Protože na správné časování ventilů má vliv i vůle ventilů, je zkoušení rozvodových dob možné jen za podmínek měření, které přesně stanovuje výrobce motoru. Tak je např. u vozu Mercedes-Benz 190 předpokladem správného měření vůle ventilů, stanovená pro jízdní pracovní režim, stejně jako např. u Porsche 928 nulová vůle (u obou automobilů při manuálním seřizování). Potom se na ovládání ventilů nasadí úchylkoměr a na řemenici motoru kotouč s úhloměrem. Úchylkoměr se nastaví na nulu, přičemž se jeho kolík dotýká volného ovládání ventilu. Nulová značka úhloměrného kotouče musí souhlasit se značkou horní úvrati na řemenici. Nyní se klikovou hřídelí otáčí tak dlouho, až se nastaví výrobcem předepsaný zdvih ventilu, např. 2 mm u vozu Mercedes-Benz 190 nebo 1 mm u Porsche 928 (vyloučení vůle), a na úhloměrném kotouči se ve stupních odečte, o jaký úhel otočení klikové hřídele se píst nachází za horní úvratí, nebo jak říká výrobce, o kolik stupňů za horní úvratí se otvírá sací ventil (2 mm, resp. 1 mm). Otáčí-li se klikovou hřídelí dále, ukáže se, o kolik stupňů za dolní úvratí se sací ventil zavírá. Stejný postup platí i při zkoušení rozvodové doby výfukového ventilu. Příslušné hodnoty pro rozvodové doby lze získat u výrobce motoru. Dalším příkladem odlišného postupu může být např. Fiat Uno, kde se nejprve nastavuje vůle sacích i výfukových ventilů na 0,80 mm. Pak je třeba nastavit následující rozvodové doby: ● sací ventil otevírá v horní úvrati (0°), zavírá 40° za dolní úvratí; ● výfukový ventil otevírá 30° před dolní úvratí, zavírá 10° před horní úvratí. ZPRACOVÁNO PODLE ZAHRANIČNÍCH MATERIÁLŮ ING. JIŘÍ ČUMPELÍK


Praktická dílna. Spalovací motory III. utoexper. Servis Podvozek Organizace práce. Motor Systémy a příslušenství. Automobil od A do Z

Recommend Documents