Mechanical engineering | Vehicles » Szabó József Zoltán - Belsőégésű motor főbb alkatrészeinek tönkremenetele és javítása

Belsőégésű motor főbb alkatrészeinek tönkremenetele és javítása Oktatási segédlet Gépjármű diagnosztika tantárgyhoz Készítette Szabó József Zoltán • A belsőégésű motorok történeti áttekintése Az emberek az ipari forradalom kezdete óta törekedtek arra, hogy a megnövekedett munka alól kiváltsák az azt már elvégezni képtelen állatokat. Az első nagyjából kielégítő próbálkozás a James Watt által szerkesztett gőzgép volt. Azonban a gőzgépek rendkívül rossz hatásfoka és nagyfokú veszélyessége, arra indította a mérnököket, hogy a vízgőz kiküszöbölésével állítsanak elő hőerőgépet. A vízgőz felhasználása előtt is folytak a belsőégésű motorok készítésére próbálkozások, amelyek visszanyúlnak már a XVII. sz végéig Idő közben a gőzgép fejlődése során megszületett az egyszerűsített forgattyús mechanizmus így a dugattyús belsőégésű motorok számára rendelkezésre álltak az

erőátviteli szerkezetek. Az első iparilag is használható, belsőégésű motor, a francia Lenoir által 1860 körül szerkesztett világítógázzal működő, gázgép volt. Az alig 4%-os hatásfokú, motor járműhajtásra nem volt alkalmas. A fejlődés következő szakasza elméleti alapon a hatásfok növelését tűzte ki célul. 1861-ben Otto kölni kereskedő kísérletezett összenyomott keverék meggyújtásával. Használható gépet ekkor még nem sikerült szerkesztenie Otto azonban nem adta fel, Langen mérnökkel tovább kísérletezik és megszerkeszti, majd a párizsi világkiállításon bemutatja az Otto-Langen-féle atmoszférikus gázgépet. Egy felül nyitott hengerben mozgott a szabad dugattyú Ez a gép tulajdonképpen úgy működött, hogy az egyik ütemben az égési nyomás a dugattyút felfelé lökte, majd a másik ütemben a dugattyú a saját súlyánál fogva újból lefelé mozgott. A haladó mozgást egy kilincsmű alakította át a főtengelyen

forgómozgássá, hatásfoka a 15%-ot is elérte. Az első üzemképes négyütemű gázgépet 1873-ban Reitmann késztette. Forgattyús tengely Feladata • A hajtórúd erőből forgatóerőt és ezzel forgatónyomatékot előállítani • A forgatónyomaték legnagyobb részét a lendkeréken keresztül a tengelykapcsolóra vezetni • A forgatónyomaték kisebb részével a szelepvezérlést, az olajszivattyút, a hajtáselosztót, a tüzelőanyag-ellátó és a motorhűtő elemeket, valamint a generátort hajtani. Szerkezet • Minden forgattyús tengelynek a forgattyúházba való ágyazáshoz egy tengelybe eső tengelycsapjai és a hajtókarcsapágyakhoz kapcsolódó forgattyúcsapjai vannak. • A tengelycsapokat és a forgattyúcsapokat forgattyúkarok kötik össze egymással. • A tengelycsapoktól a forgattyúkarokban ferde helyzetű olajozófuratok vezetnek a forgattyúcsapokhoz. Forgattyús tengely részei • A forgattyús tengelyt motorolaj keni

amelyet általában olajszivattyú továbbít olajozócsatornákon keresztül a csapágyakhoz • A csapágycsészékben még egy gyűrű alakú horony és egy további olajfurat is van, amelyeken az olaj az olajozócsatornán a hajtókarcsapágyakhoz és a dugattyúcsapszegekhez eljut. Kenés és tömítés FORGATTYÚCSAP KOPÁSA Brágódás Normálkopás Bütyök berágódása Műhelymunkák • Műhelymunkák leggyakrabban a forgattyús tengely csapágyaiban vagy csapjain jelentkeznek. • A forgattyús tengely jellegzetes kopása az un. „pillangós kopás” • Ezeket vagy a nem kielégítő kenés, vagy a természetes elhasználódás okozhatja. Forgattyús tengely ellenőrzése • A kiszerelt forgattyús tengely ütés nélküli forgását mérőállványban mérőórával ellenőrizzük. • Kismértékű ütés présben hidegen kiegyengethető, de egyengetés után ellenőrizni kell a csapok méreteit. • Ha a csapok már nem kör keresztmetszetűek,

ill. nem henger alakúak vagy felületük karcos akkor forgattyústengely-köszörűgépen újra kell őket köszörülni. Forgattyús tengely ellenőrzése • A köszörülés után ellenőrizni kell, hogy az edzett felületi réteg a köszörülés után megmaradt-e. • Köszörülés után repedésvizsgálatra is szükség van. • Ha az edzett réteg a köszörülés közben megsérült, de a forgattyús tengelyt mégis újra fel kell használni, akkor a csapokat újra kell edzeni. Forgattyús tengely újbóli csapágyazása • Ha a forgattyús tengelyt újraköszörülték, akkor a csapágyakat is fel kell újítani. • A gyártó cégek általában kész csapágycsészéket szállítanak az előírt átmérőjűre köszörült forgattyús tengelyekhez. • A csapágyak csapágyfuratait szükség szerint után kell munkálni Csapágyhézag ellenőrzése • A vezetőcsapágy tengelyirányú játékát hézagmérővel vagy mérőórával határozhatjuk meg. • A

sugárirányú hézagot a csapágy és a tengelycsap átmérőjének furatmérővel ill. kengyeles mikrométerrel való mérésével, vagy a csapágyház és a csapágyfedél közötti rés mérésével határozhatjuk meg. Szabályok • A egymáshoz illeszkedő alkatrészeket ( pl. csapágyház és csapágyfedél ) szétszerelés előtt össze kell jelölni! • Ellenőrizni kell a forgattyús tengely ütés nélküli, körkörös mozgását. • Ellenőrizzük a csapokat, a csapágycsészéket és a csapágyfuratokat. TÖRÖTT FŐTENGELY FÁRADTAN TÖRÖTT FORGATTYÚCSAP A TÖRÖTT FELÜLET MÁS NÉZETBŐL TÖRÖTT DUGATTYÚ és ELHAJLOTT DUGATTYÚRÚD Hajtókar Hajtórúd feladata: • összeköti a dugattyút a főtengellyel • átviszi a dugattyún keletkező erőt a főtengelyre • forgatónyomatékot hoz létre a főtengelyen • átalakítja a dugattyú egyenes vonalú mozgását a főtengely forgó mozgásává Felépítése: 1 hajtórúd

(hajtókar) 2 hajtórúd persely 3 hajtórúd csapágy 4 csavar 5 illesztő persely Anyaga, kialakítása • anyaga: - kovácsolt acél (pl.: süllyesztékes kovácsolás), nemesíthető acél (0,350,45% C), - ötvözői: króm ( Cr ), molibdén ( Mo ), mangán ( Mn ) • kialakítása: - a szár dupla Tkeresztmetszetű Csapágyazás • hajtórúd szemben: - sikló csapágyazás ,tűgörgős cs. – úszó – hajtórúdban rögzített • hajtórúd csapágy: a csapágy - acél perselyből - ólombronz hordozórétegből - fehér fém futórétegből áll. Igénybevétel • nyomás és húzás (gázerő) • kihajlás (hajtórúd hossza miatt) • hajlítás (centrifugális erő) - Például: F1-ben Hajtókar élettartamát befolyásoló tényezők • üzemi hőmérséklet (Kb.: 70-110 oC) - a hőtágulás hatására az illesztések és hézagok felveszik az optimális értéket • megfelelő kenés, a jó kenőanyag feladata: - súrlódás, kopás

csökkentése - csapágy és csúszófelületek hűtése - működés során visszamaradt szennyeződések, kopadékok elhordása • üzemeltetési körülmények - hol (környezeti hatások), - milyen sűrűn, - mennyi ideig (szakaszos, folyamatos), - mekkora terhelésen üzemeltetik Karbantartás • A hajtórúd közvetlenül külön karbantartást NEM igényel • Közvetetten azonban az időszakos olajcsere (motor olaj) szükséges • A karbantartás állapotfüggő, csak MEGHIBÁSODÁS vagy a motor NAGYFELÚJÍTÁSA esetén szükséges a karbantartás, javítás vagy csere Meghibásodás, javítás • Meghibásodás: - törés, repedés, elhajlás, kopás (csapágyaknál), kifáradás, stb. • Javítás: - tisztítás, repedés vizsgálatok, mérés, stb. - csapágyak, perselyek cseréje, stb. A hengerek felületének kopása • Új motor esetén • Új motor esetén a hengerek felülete pontosan henger alakú, így a dugattyú gyűrű pontosan illeszkedik a

hüvelybe. Használt, kopott motor esetén A működési idő növekedésével a kopás észlelhető. Hatása: • Gyűrűk nem tömítenek-növekszik az olaj fogyasztás • Növekvő tüzelőanyag fogyasztás • Csökkenő motor teljesítmény • Csökkenő kompresszió • Dugattyúk billegnek a hengerben, hangos motorhang • A henger furata normális kopás esetén kúpossá válik • Oka:a felső holtpontban a kenés rosszabb, terhelés nagyobb. • Kopás:kb.0,01mm 10000 km-enként Normál kopás Rendellenes kopás • Oka: az elégtelen kenés miatt a furat hordó alakú lesz, a kopás nem egyenletes a henger kerülete mentén hanem főleg az oldalirányú erők irányába kopik. Henger felületeinek ellenőrzése • A henger felületeinek kopását mérőórás mérőműszerrel mérik. • A mérést a csapszeg tengelyének irányába és arra merőlegesen kell végezni. • Elsőnek a hengerfurat belső pereme alatt kell elkezdeni és lefelé haladva

több ponton kell végezni. Henger felületeinek ellenőrzése • A mérés során a műszert a nyilak irányába kell mozgatni a mérési hibák elkerülése végett. • Méréssel a henger kopását, kör keresztmetszettől való eltérést határozzuk meg. Szelepek A motorvezérlés szerkezeti kialakítása a szelepek elhelyezkedése alapján A motorvezérlés szerkezeti kialakítása a szelepek elhelyezkedése alapján A szelepek feladata, igénybevétele, anyagai, szerkezeti kialakítása A szelephézag és állításának módjai A szelephézag és állításának módjai A szelepek megvezetése, szelepülés, szeleprugó, szelephimbák és a szelepforgató szerkezetek feladata és kialakítása Szelepek és tartozékaik meghibásodása, javításuk • Szelepek hibái Szeleptányér hibái a) Káros beedződés b) Kilágyulás Szelepek hiba felvétele Forrás: Műszaki Könyvkiadó 1 – Mestermérő (idomszer) 2 – Szelep

felfekvő felülete Forrás: Műszaki Könyvkiadó Szelepek javítása A szelep deformációjának mérése készülékben Forrás: Műszaki Könyvkiadó Forrás: Műszaki Könyvkiadó 1 – Villanymotor 2 – Főorsó 3 - Prizma Szelepek javítása A szelep becsiszolása a szelepfészekbe A szelep tömítettségének ellenőrzése vizsgálófolyadékkal Forrás: Műszaki Könyvkiadó Forrás: Műszaki Könyvkiadó Hengerfej A hengerfejek kialakítása, anyaga, javítása Hengerfejek rendeltetése • Dugattyús motoroknál felülről zárja a hengert • Gyújtó, vezérlő és egyéb segédberendezéseknek ad helyet • Magába foglalja az égésteret valamint hűtő, olajozó és egyéb csatornák kerülnek benne kialakításra • A hő gyors átadása a hűtőközegnek A hengerfej igénybevétele • Nyomás: az égéskor keletkező nyomásnak kell ellenállnia • Hő: a gyors hőmérsékletváltozás közben fellépő termikus feszültségekkel szembeni

ellenálló képesség • Kémiai: olajjal és az agresszív hűtőközeggel szemben Típusai • Vízhűtéses motoroknál a hengerfej szerkezetében csatornák kerülnek kialakításra a hűtőfolyadék részére. • Léghűtéses motoroknál könnyűfém ötvözetekből készül a hengerfej és kívülről nagyméretű hűtőbordákkal van felszerelve. • Létezik hengerenként különálló és egybeöntött változata is. Hengerfej részei • • • • • • • • Égéstér vagy előkamra Olajtér, olajozó furatok Hűtőcsatornák Szívó és kipufogó csatornák Szelepvezérlés és segédberendezései Gyújtó vagy izzító egységek Üzemanyag adagoló berendezések Hő, nyomás és egyéb érzékelők Égéstér • Alakja, kialakítása nagyban befolyásolja a keverék égésének menetét ezáltal a motor teljesítményét, karakterisztikáját. • Benzinüzemű motoroknál –tető, -lépcsős, -ék és –félgömb alakú égéstér kialakítások

a leggyakoribbak. • Diesel motoroknál ún. elő vagy örvény kamrák kerülnek kialakításra. Hengerfejek anyaga • Vízhűtéses motoroknál általában különféle alumínium ötvözeteket vagy öntöttvasat használnak és ezt egyes helyeken acél, bronz, stb. betétekkel egészítik ki • Léghűtéses motoroknál szinte kizárólag alumíniumot használnak fel elsősorban a gyors hőelvezetés szükségessége miatt. A hengerfej-tömítés • A henger és a hengerfej között helyezkedik el, az égéskor keletkező nyomást gázzáróan tömíti. Elkülöníti továbbá a víz és az olajteret • Elvárás a nagyfokú vegyi, nyomás ill. hőállósság és a rugalmasság. • Anyaga vízhűtésnél általában azbeszt-fém kombinációja, léghűtésnél pedig lágyfém gyűrűt alkalmaznak. Műhelymunkák • Hengerfej tömítés elhasználódása. • Tisztítás, koromeltávolítás. • Vetemedés és repedések ellenőrzése és javítása. • A

szelepek megfelelő zárásának biztosítása marással, csiszolással. • Hengerfejcsavarok lehúzásának sorrendje, nyomatékai. Felújítás forgácsolástechnikával • A képeken motorblokk felújítása látható • Különböző feladatokra más más forgácsolótechnikát alkalmaznak Síkköszörülés: A képen hengerfej síkköszörülése látható Marás: Szelepfészek marás Bütykös tengely köszörülése Műveletek közti tisztítás és ellenőrzés Felújított hengerfej Serdi szelepköszörű Hengerfej felújító célgép Serdi SPT 1500 – szelep fészek felújító célgép