Wybrane uszkodzenia silników gaźnikowych

Transkrypt

1 AMBROZIK Tomasz 1 Wybrane uszkodzenia silników gaźnikowych WSTĘP Zadaniem układu zasilania silników o zewnętrznym sposobie tworzenia mieszanki palnej jest przygotowanie i dostarczenie do cylindra mieszanki palnej, regulacja i sterowanie jej ilością i składem [1, 2, 4]. Układ zasilania silnika gaźnikowego wywiera istotny wpływ na podstawowe ekonomicznoenergetyczne oraz ekologiczne wskaźniki pracy silnika [3]. Regulacja mocy efektywnej silnika dokonywana jest poprzez odpowiedni dobór ilości wytworzonej w gaźniku mieszanki paliwowopowietrznej doprowadzanej do cylindra [7, 8, 9]. Podstawowymi zadaniami gaźnika są: dokładnie dozować ilość paliwa dostarczanego w odpowiednim czasie do cylindra, zapewniać uzyskiwanie przez silnik wymaganych wskaźników ekonomiczno energetycznych i ekologicznych w całym zakresie jego pracy, zapewniać szybkie i łagodne przystosowanie silnika do zmieniających się warunków jego pracy, zapewniać odpowiednie rozpylenie paliwa umożliwiające tworzenie jednorodnej mieszanki palnej. W celu poprawy niekorzystnej charakterystyki gaźnika stosowane są urządzenia wspomagające [5]. Należą do nich: urządzenie biegu luzem na biegu luzem paliwo z rozpylacza głównego nie wypływa i zasilanie silnika w tym okresie realizowane jest za pomocą specjalnego urządzenia biegu luzem. Urządzenie to pracuje do chwili osiągnięcia przez silnik obciążenia stanowiącego około 40% obciążenia pełnego, urządzenie rozruchowe w okresie rozruchu prędkość obrotowa wału korbowego wynosi obr/min. Ponieważ ilość paliwa doprowadzanego przez urządzenie biegu luzem w tym okresie jest niedostateczna. A zatem i jakość mieszanki paliwowo-powietrznej jest nieodpowiednia. Dlatego, aby do cylindra doprowadzić wzbogaconą mieszankę palną stosuje się urządzenia zapewniające wzbogacenie mieszanki palnej, urządzenie wyrównawcze (kompensacyjne) stosowane jest przy całkowitym otwarciu przepustnicy po to, aby w czasie kiedy silnik rozwija maksymalną moc współczynnik nadmiaru powietrza w mieszance doprowadzanej do cylindra wynosił λ=0,8 0,9. pompka przyspieszacza przy szybkim otwarciu przepustnicy występującym przy wzroście obciążenia silnika lub przy zwiększaniu prędkości obrotowej wału korbowego mieszanka palna dostarczana do cylindra jest chwilowo zbyt uboga. Aby uniknąć tego zjawiska stosuje się pompkę przyspieszacza, która powoduje dodatkowy wtrysk paliwa zapewniający wzbogacenie mieszanki palnej, ogranicznik maksymalnej prędkości obrotowej najczęściej stosowane są przesłony dławiące lub inne ograniczniki przepływu umieszczone między gaźnikiem i wlotem do przewodu dolotowego. W celu zapewnienia jak najmniejszej ilości uszkodzeń gaźnika ich konstrukcja powinna charakteryzować się następującymi cechami [6]: jak najmniejszym zużywaniem się elementów współpracujących, być mało wrażliwa na zabrudzenia elementów instalacji doprowadzających paliwo, być odporna na oddziaływanie paliw zawierających alkohole, zapewniać poprawną pracę w przypadku zasilania silnika paliwem niezgodnym z obowiązującą normą, 1 Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn; ; Kielce Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel , tambrozik@tu.kielce.pl 1428

2 być odporna na korozyjne działanie agresywnych substancji, być odporna na duże obciążenia pochodzące od drgań silnika, być odporna na działanie słonej wody, kurzu i gazów pochodzących z układu odpowietrzania komory korbowej. 1 TYPOWE USZKODZENIA GAŹNIKÓW Najczęściej spotykane uszkodzenia silników gaźnikowych to: uszkodzenia mechaniczne, uszkodzenia spowodowane złą jakością paliwa, uszkodzenia związane z wadami materiałowymi elementów, uszkodzenia wynikające z nieprawidłowego montażu. Uszkodzenia mechaniczne powodowane są przede wszystkim nieprawidłowym montażem lub/i demontażem elementu wykonywanym podczas napraw lub regeneracji. Najczęstszą przyczyną są uszkodzenia gniazd dysz w gaźniku powodowane błędną regulacją gaźnika wynikającą np. ze zbyt mocnego wkręcenia dysz w korpus gaźnika. Powoduje to wygniecenia gniazd i wówczas gaźnik może podawać zbyt bogatą mieszankę palną. Silnik z takim uszkodzeniem rozwija mniejszą mocą oraz nie osiąga maksymalnej prędkości obrotowej wału korbowego. Uszkodzenia spowodowane złą jakością paliwa. Zastosowanie paliwa złej jakości, które nie spełnia norm może powodować uszkodzenie membran oraz powierzchni korpusu gaźnika objawiające się pojawieniem się wżerów. Wówczas należy wymienić membranę, a w skrajnym przypadku należy wymienić cały gaźnik. Zbyt długie pozostawianie urządzenia z paliwem złej jakości znajdującym się w układzie powoduje, że z tego paliwa po pewnym czasie wytrącają się frakcje parafinowe zanieczyszczające gaźnik. Wówczas podczas uruchamiania, przede wszystkim silnika dwusuwowego, w którym znajduje się stare paliwo może dojść do zatarcia. Uszkodzenia związane z wadami materiałowymi elementów uwidaczniają się w różnego rodzaju pęknięcia, przede wszystkim pęknięcia króćca przy korpusie gaźnika. Uszkodzenie to jest łatwe do zauważenia, ponieważ widoczny jest wyciek paliwa podczas uruchomiania silnika lub w trakcie tankowania paliwa do zbiornika. Najczęstszym uszkodzeniem podczas montażu lub produkcji gaźnika jest zbyt słabe dociśnięcie zaślepek w gaźniku, w których pojawiają się nieszczelności. Innym uszkodzeniem może być uszkodzenie membrany podczas montażu gaźnika. Mogą zdarzać się przypadki, że gaźnik nie został dostatecznie oczyszczony z pozostałości po procesie obróbki mechanicznej. Jednak takie przypadki zdarzają się bardzo rzadko. Na rysunkach 1 17 przedstawiono typowe uszkodzenia gaźników. Na rys. 1. przedstawiono wypracowaną i stwardniałą membranę. Przy tego typu uszkodzeniach silnik po uruchomieniu nierówno pracuje zarówno na biegu jałowym, jak i na wysokich prędkościach obrotowych. Rys. 1. Wypracowanie i stwardnienie membrany spowodowane złą jakością paliw 1429

3 Na rys. 2. Przedstawiono uszkodzoną uszczelkę łączącą gaźnik z kanałem dolotowym silnika. Przy takim uszkodzeniu trudne jest uruchomienie silnika. Po uruchomieniu silnik pracuje jedynie przy wysokich prędkościach obrotowych. W takim przypadku niemożliwe jest wyregulowanie gaźnika. Rys. 2. Uszkodzona uszczelka łącząca gaźnik z kanałem dolotowym silnika Na rys. 3 przedstawiono pęknięty uchwyt mocujący śrubę regulacji biegu jałowego. W przypadku takiego uszkodzenia niemożliwe jest uruchomienie silnika. Rys. 3. Pęknięty uchwyt mocujący śrubę regulacji biegu jałowego Na rys. 4 przedstawiono wypracowany wałek przepustnicy ssania. Przy takim uszkodzeniu między wałkiem a korpusem pojawia się luz (nieszczelność). Wówczas zasysane jest tam powietrze, co jest przyczyną trudnego uruchomienia silnika. Spowodowane to jest zmieniającym się składem mieszanki paliwowo - powietrznej. Rys. 4. Wypracowany wałek przepustnicy ssania Na rys. 5 przedstawiono wypracowaną dźwignię ssania. W tego typu uszkodzeniach otwór znajdujący się w dźwigni ulega podtarciu. Wówczas mocowane w nim cięgno ssania wypada, przez co nie ma możliwości załączenia ssania. Uszkodzenie to powoduje utrudnione uruchomienie silnika. Rys. 5. Wypracowana dźwignia ssania 1430

4 Na rys. 6 przedstawiono zacięcie sprężyny wałka przepustnicy pomiędzy wałkiem a korpusem. Przyczyną zacięcia jest luz pomiędzy korpusem a wałkiem. Rys. 6. Zacięcie sprężyny wałka przepustnicy pomiędzy wałkiem a korpusem Na rys. 7 przedstawiono złamanie końcówki dyszy regulacji dawki paliwa przy niskiej prędkości obrotowej. Przyczyną złamania końcówki mogło być zbyt mocne wkręcenie jej w korpus. Uszkodzenie tego elementu uniemożliwia wyregulowanie gaźnika. Rys. 7. Złamanie końcówki dyszy regulacji dawki paliwa przy niskiej prędkości obrotowej Na rys. 8 przedstawiono stwardnienie membrany pompującej paliwo. Najczęstszą przyczyną takiej awarii jest stosowanie bardzo złej jakości paliwa. Stwardnienie membrany pompującej paliwo może objawiać się nierównomierną pracą silnika oraz trudnym uruchomieniem silnika. Rys. 8. Stwardnienie membrany pompującej paliwo Na rys. 9 przedstawiono pękniętą uszczelkę pokrywy gaźnika. Usterka ta powoduje nieszczelność gaźnika, która może powodować, że paliwo nie jest zasysane do gaźnika ze zbiornika. Najczęstszą przyczyną takiej awarii jest niewłaściwy demontaż pokrywy podczas której jest rozrywana lub nadrywana uszczelka. Rys. 9. Pęknięta uszczelka pokrywy gaźnika Na rys. 10 przedstawiono wytarty trzpień membrany gaźnika. Uszkodzenie to spowodowane jest wypracowaniem elementu i powoduje niecałkowite uniesienie iglicy. Niecałkowite unoszenie iglicy powoduje, że dawka paliwa dostarczana do gaźnika powoduje zbyt ubogą mieszankę palną, aby praca silnika była prawidłowa. Objawem takiego uszkodzenia jest częste przygasanie silnika przy niskiej prędkości obrotowej i znaczny spadek mocy. 1431

5 Rys. 10. Wytarty trzpień membrany gaźnika Na rys. 11 przedstawiono ułamany krócieć gaźnika. Przyczyną ułamania lub pęknięcia króćca może być wada materiałowa lub uszkodzenie powodowane nieprawidłowym demontażem gaźnika. Objawem takiej awarii może być wyciek paliwa i niemożliwość uruchomienia silnika. Rys. 11. Ułamany krócieć gaźnika Na rys. 12 przedstawiono zatarcie iglicy w korpusie gaźnika. Uszkodzenie to może być spowodowane obecnością wody w paliwie. Przy takim uszkodzeniu gaźnik nie dostarcza paliwa do silnika, co w konsekwencji uniemożliwia jego uruchomienie. Rys. 12. Zatarcie iglicy w korpusie gaźnika Na rys. 13 przedstawiono uszkodzenie korpusu gaźnika. Uszkodzenie to może być spowodowane paliwem złej jakości. W korpusie gaźnika widoczne są wżery, które powodują pojawienie się nieszczelności pomiędzy podstawą a membraną gaźnika. 1432

6 Rys. 13. Uszkodzenie (wżery) korpusu gaźnika Na rys. 14 przedstawiono zaśniedzenie gaźnika, które może być spowodowane pozostawieniem w układzie paliwa na dłuższy okres czasu. Rys. 14. Zaśniedzenie gaźnika Na rys. 15 przedstawiono zerwany gwint w korpusie gaźnika. Powoduje to, że pomiędzy dyszą a korpusem pojawia się nieszczelność przez którą powietrze zasysane jest do gaźnika. Następuje wówczas zmiana składu mieszanki paliwowo - powietrznej. Zerwany gwint uniemożliwia regulację gaźnika. Rys. 15. Zerwany gwint w korpusie gaźnika Na rys. 16 przedstawiono uszkodzenie sprężyny dźwigni gazu. Uszkodzenie to powoduje, że dźwignia gazu nie wraca do położenia początkowego, przez co silnik pracuje na wyższych prędkościach obrotowych. Rys. 16. Uszkodzenie sprężyny dźwigni gazu Na rys. 17 przedstawiono rozszczelnienie gaźnika w miejscu zaślepki korpusu. Objawem takiego uszkodzenia jest nieprawidłowa praca gaźnika podczas zasysania paliwa. W gaźniku podczas 1433

7 zasysania paliwa spada podciśnienie co powoduje, że do silnika nie jest dostarczana odpowiednia ilość paliwa. Uszkodzenie to powoduje utrudniony rozruch silnika. Rys. 17. Rozszczelnienie gaźnika w miejscu zaślepki korpusu WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonej analizy wybranych typowych uszkodzeń gaźników można stwierdzić, że najczęstszą przyczyną ich uszkodzeń jest stosowanie paliwa złej jakości. Uszkodzenia zarówno korpusu jak i podzespołów gaźnika powodowane są substancjami znajdującymi się w paliwie. Aby uniknąć tych uszkodzeń i zmniejszyć awaryjność gaźników należy silnik zasilać paliwem dobrej jakości. Uszkodzenia mechaniczne najczęściej powodowane są niewłaściwym serwisem silnika. Obecnie coraz częściej stosowane są elektroniczne gaźniki, których usterki są możliwe do wykrycia przy zastosowaniu urządzeń diagnostycznych. Obecny rozwój tłokowych silników spalinowych powoduje, że stosowane gaźniki są odporne na uszkodzenia związane ze złą jakością stosowanego paliwa. Streszczenie W artykule przedstawiono podstawowe zadania funkcjonalne gaźników i urządzeń wspomagających ich pracę. Opisano również wymagania stawiane współczesnym silnikom gaźnikowym. Scharakteryzowano typowe uszkodzenia gaźnikowych układów zasilania. Przedstawiono typowe uszkodzenia istotnych elementów gaźnika spowodowane złą jakością paliwa lub nieprawidłową obsługą lub naprawą układu zasilania silnika. Najczęstszymi uszkodzeniami tego układu było stwardnienie lub uszkodzenie uszczelek, pęknięcia, urwanie lub zużycie głównych elementów i wżery lub zanieczyszczenia jego elementów spowodowane złą jakością paliwa. The selected damages of the engines equipped with carburetor Abstract The article presents the basic functions of the carburetors and devices which support their work. It describes also the requirements for modern engines equipped with carburetor. Moreover, it presents the typical damages of carburetor fuel system and damages of carburetor elements caused by a bad fuel quality or incorrect maintenance or repair of fuel engine system. The most common damage of that system was hardening or damage of seals, cracks, break or wear main elements and pitting or get dirty its elements by a bad fuel quality. BIBLIOGRAFIA 1. Ambrozik A.: Analiza cykli pracy czterosuwowych silników spalinowych, wyd. Politechnika Świętokrzyska, Kielce Ambrozik A.: Wybrane zagadnienia procesów cieplnych w tłokowych silnikach spalinowych, wyd. Politechnika Świętokrzyska, Ambrozik T., Łagowski P.: Wpływ dodatku metanolu i etanolu do benzyny na stężenia szkodliwych składników spalin w silniku o zapłonie iskrowym, czasopismo Logistyka 4/ Ambrozik T.: Internal combustion engine, wyd. Politechnika Świętokrzyska, on-line: Kielce, Dmowski R.: Gaźniki motocyklowe, wyd. WKŁ, Warszawa, Kasedorf J.: Gaźniki i katalizatory, wyd. WKŁ, Warszawa, Kordziński Cz., Pogorzelski J.: Małe silniki spalinowe. wyd. WKŁ, Warszawa

8 8. Radzimirski S.: Układy zasilania gaźnikowych silników samochodowych, wyd. WKŁ, Warszawa Wardziński F.: Samochodowe silniki spalinowe. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa