Belsőégésű motor főbb alkatrészeinek tönkremenetele

és javítása

Oktatási segédlet Gépjárműdiagnosztika tantárgyhoz

KészítetteSzabó 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 előhőerőgépet. A vízgőz felhasználása előtt is folytak a belsőégésű motorok készítésére próbálkozások, amelyek visszanyúlnak már a XVII. sz. végéig. Időközben 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. Ottoazonban 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 négyüteműgázgépet 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 kapcsolódóforgattyúcsapjai 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 mo-torolaj keni amelyet általá-ban olajszivattyú továbbít olajozócsatornákon keresztül a csapágyakhoz

• A csapágycsészékben még egy gyűrű alakúhorony 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

1 hajtórúd (hajtókar)2 hajtórúd persely3 hajtórúd csapágy4 csavar5 illesztő persely

Felépítése:

Anyaga, kialakítása

• anyaga:- kovácsolt acél (pl.:

süllyesztékes kovácsolás), nemesíthető acél (0,35-0,45% C),

- ötvözői: króm ( Cr ), molibdén ( Mo ), mangán ( Mn )

• kialakítása:- a szár dupla T-keresztmetszetű

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 befolyásolótényezők

• 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•• ÚÚj motor esetj motor esetéén a hengerek feln a hengerek felüülete lete

pontosan henger alakpontosan henger alakúú, , íígy a dugattygy a dugattyúúgygyűűrrűű pontosan illeszkedik a hpontosan illeszkedik a hüüvelybe. velybe.

Használt, kopott motor eseténA 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 felsőholtpontban a kenés rosszabb, terhelés nagyobb.

• Kopás:kb.0,01mm 10000 km-enként

Normál kopás

Rendellenes kopás• Oka: az elégtelen kenés

miatt a furat hordó alakúlesz, 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 valóeltérést 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 szelepforgatószerkezetek feladata és kialakítása

• Szelepek hibáiSzeleptányér hibáia) Káros beedződésb) Kilágyulás

Forrás: Műszaki Könyvkiadó

Szelepek hiba felvétele

1 – Mestermérő (idomszer)2 – Szelep felfekvő felülete

Forrás: Műszaki Könyvkiadó

Szelepek és tartozékaik meghibásodása, javításuk

Szelepek javításaA szelep deformációjának mérése készülékben

Forrás: Műszaki Könyvkiadó

Forrás: Műszaki Könyvkiadó

1 – Villanymotor2 – Főorsó3 - Prizma

Szelepek javításaA 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 ellenállóképesség

• 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