Usuwanie niedoskonałości w silnikach 2T

Każdy silnik produkowany seryjnie ma fabrycznie pozostawione niedoskonałości w wykonaniu. Mają one różną postać – wystające, ostre krawędzie, brak zgrania kanałów płuczących w karterach z kanałami w cylindrach, brak symetrycznie wykonanych okien w tulejach cylindrów itp. Niedoskonałości te utrudniają wymianę ładunku, jakim jest mieszanka paliwowo-powietrzna. Każda taka niedoskonałość generuje straty przy zasysaniu świeżej mieszanki, co z kolei oznacza spadek sprawności ogólnej silnika.
Powód pozostawienia przez fabrykę takiego stanu rzeczy jest prosty – koszty produkcji. Im mniejsza dokładność tym mniejszy koszt produkcji.

Aby usunąć niedoskonałości nie trzeba mieć dużej wiedzy ani specjalistycznych narzędzi. Najważniejsza tutaj jest precyzja i cierpliwość. Przeciętnie wyposażony garaż spokojnie podoła zadaniu poprawy większości wad w wykonaniu silnika. Należy tutaj zaznaczyć, że usuwanie niedoskonałości nie jest żadnego rodzaju tuningiem. Porównać to można do przywrócenia parametrów pracy silnika, jakie zostały założone przez konstruktorów. Takiego rodzaju zabiegi w przeciwieństwie do tuningu nie mają wpływu negatywnego na przebiegi jednostek napędowych. Prawidłowe przeprowadzone działania zaowocują lepszą pracą silnika, delikatnym wzrostem osiągów oraz lepszą reakcją silnika na zmiany położenia przepustnicy. Przy większych pojemnościach można nawet zaobserwować delikatne obniżenie spalania.

Omówione tutaj niedoskonałości przedstawione zostaną na przykładzie moich dwóch silników – Jawa 223 i Jawa 638. Materiał będę uzupełniał o kolejne zdjęcia z innych jednostek napędowych.

Układ dolotowy

Najprościej i najszybciej zacząć można od kolektora dolotowego oraz gaźnika. Zanim zaczniemy demontować gaźnik warto zapisać lub wykonać zdjęcie miejsc montażu dysz paliwowych, położenie zapinki iglicy oraz położenia wkrętów regulacyjnych. Gaźnik należy zdemontować, gruntownie wyczyścić (absolutne minimum to sprężone powietrze). Motocyklowe gaźniki z epoki nie są wyposażone w skomplikowane układy zasilania paliwem, demontaż gaźnika nie powinien sprawić problemu nawet zupełnie początkującym.
W żadnym wypadku nie należy dysz paliwowych czyścić przy pomocy drutu i innych twardych przedmiotów. Powiększają one średnicę dyszy, przez co zwiększa się wydatek paliwa. W przypadku zatkania dyszy należy oczyścić ją sprężonym powietrzem lub włosiem z miękkiej szczotki. Świetnie nadają się do tego specjalistyczne preparaty do czyszczenia gaźników w sprayu. Nie reagują z żadnym materiałem używanym do produkcji gaźników, a po odparowaniu nie pozostawiają żadnych osadów. Warto zastanowić się nad czyszczeniem gaźnika w wanience ultradźwiękowej, zwłaszcza w przypadku starszego motocykla.
Częstymi błędami są próby gotowania gaźników w occie czy nawet w zwykłej wodzie. Mosiądz oraz aluminium używane do produkcji korpusów gaźników jak i samych dysz przy dłuższym kontakcie z wodą zaczynają się utleniać. Efektem jest nalot, który zmniejsza przepustowość dysz i zaburza przepływ mieszanki przez gaźnik. Poniżej przykład jazdy na “chrzczonym” paliwie oraz na popularnym na każdej stacji benzynowej dodatku czyszczącym silnik.

Zanieczyszczenia spowodowane niską jakością paliwa, GM12F1; osad wywołany wysoką zawartością wody w paliwie, Jikov 2928 CE Źródło: Opracowanie własne

Znane są mi przypadki montażu i jazdy z takimi gaźnikami z utlenionymi elementami. Niedługo potem właściciele ze zdumieniem odkrywają dziwne rysy na gładzi cylindrycznej wraz ze spadkiem ciśnienia sprężania lub w skrajnych przypadkach zatarcie silnika spowodowaną zbyt ubogą mieszanką. Częstym zjawiskiem po sposobie czyszczenia gaźników poprzez gotowaniu w occie różnica w rozszerzalności cieplnej doprowadziła do zwiększenia luzu montażowego rozpylacza. Przy otwartej przepustnicy na maxa rozpylacz został zassany do silnika, gdzie podczas swej krótkiej wędrówki po układzie korbowo-tłokowym narobił szkód unieruchamiając silnik.

Podczas demontażu gaźnika należy sprawdzić stan rozpylacza, współpracującej z nią iglicy, stan przepustnicy oraz rozmiar dysz. W gaźnikach wyposażone w osobne układy rozruchowe należy dokładnie sprawdzić szczelność układu rozruchowego w pozycji wyłączonej. Warto również przy okazji wymienić uszczelki w całym gaźniku. Jakiekolwiek oznaki wytarcia, uszkodzeń, zużycia powinny zostać usunięte poprzez wymianę elementów na nowe, jeśli to możliwe. W przypadku uszkodzeń rozpylaczy, gardzieli, kanalików powietrznych często jedynym ratunkiem jest wymiana korpusu gaźnika lub całego gaźnika na nowy.

Układ dolotowy (często nazywany również “króćcem”) łączy bezpośrednio gaźnik z cylindrem lub cylindrami. Średnica króćca nie powinna być mniejsza niż rozmiar gardzieli gaźnika. Jeśli tak nie jest – należy dokładnie rozwiercić otwór. Należy jednak pamiętać, aby nie przekroczyć granicy 2 mm – otwór nie może być większy od gardzieli gaźnika o więcej, jak 2 mm. Przekroczenie tej granicy zazwyczaj generuje niepotrzebne zawirowania w układzie dolotowym, czego skutkiem jest pogorszenie napełnienia cylindra świeżym ładunkiem. Cała droga, jaka musi pokonać mieszanka paliwowo-powietrzna aż do okna ssącego w cylindrze powinna być jak najbardziej gładka i jednolita. Ciekawym przykładem niezbyt przemyślanego i optymalnego dolotu jest silnik Jawa 223. Mocne załamania, kąty proste i ostre krawędzie sporo wydłużają i ograniczają prędkość przepływu zasysanego powietrza z airboxa. W przypadku wystających szpilek mocujących gaźnik (silnik Jawa 638) warto się zastanowić nad wklejeniem szpilek na klej do łożysk. Na zdjęciu poniżej widoczne są również duże niedokładności w wykonaniu okna ssącego w odlewie cylindra względem okna w tulei – tuleja cylindra wręcz “wystaje” z odlewu.

Wklejenie szpilki przy pomocy kleju do łożysk, silnik Jawa 638
Źródło: Opracowanie własne

Polerowanie układu dolotowego na tzw. “lustro” jest dosyć pracochłonne, ale warte rozważenia. Przy gładkich ściankach w układzie dolotowym mieszanka przemieszcza się szybciej, co jest dla nas dosyć istotne. Polerowanie odbywa się dokładnie w taki sam sposób, jak polerowanie każdej powierzchni aluminiowej.
Ostatnią rzeczą w układzie dolotowym są uszczelki. Często dostępne uszczelki w sprzedaży nie są wystarczająco dokładnie wykonane. W efekcie uszczelka zasłania nam układ dolotowy lub kanały płuczące zmniejszając ilość mieszanki możliwej do zassania przez silnik. W przypadku próby montażu układu dolotowego przy pomocy ogólnodostępnych mas uszczelniających należy zwrócić uwagę, aby nadmiar sylikonu nie został wyciśnięty do wewnętrznej strony króćca. W przypadku zassania przez silnik takiego nadmiaru sylikonu podczas jego spalania wytwarzają się bardzo twarde, drobne “cząsteczki” pod postacią węglików spiekanych. Owe cząsteczki mają podobny wpływ na silnik, co ziarenka piasku w zasysanym powietrzu…

Blok silnika

Blok silnika najczęściej jest dzielony w płaszczyźnie pionowej w silnikach dwusuwowych. Dostępna wówczas technologia produkcji poszczególnych elementów bloku silnika w połączeniu z zużyciem form odlewniczych owocowało sporymi niedoskonałościami. Dosyć kiepskie warunki serwisu motocykli w latach 80tych XX wieku oraz brak stosownych narzędzi i wiedzy też pozostawiły po sobie ślad. Najczęstszymi problemami są dosyć mocno uszkodzone powierzchnie przylegania cylinder-blok silnika, czasami uszkodzenia są na tyle poważne, że nie jest możliwe uszczelnienie takiej powierzchni i jedynym ratunkiem jest tokarz. Aby zachować fabryczną charakterystykę pracy silnika po toczeniu powierzchni przylegania kartery-cylinder należy wykonać uszczelkę pod cylinder grubszą o wartość zebranego materiału podczas wyrównywania powierzchni. W skrajnych przypadkach nie zastosowanie grubszej uszczelki prowadzi do kolizji tłoka z głowicą

W bloku silnika dwusuwowego wydrążone są kanały płuczące, którymi zasysana jest mieszanka z komory korbowej nad tłok. Rzadko kiedy kanały te są choćby zbliżone wymiarami do siebie. Również tutaj należy wyrównać kanały z obecnie używanym cylindrem. Aby to zrobić należy na blok silnika nałożyć cylinder, który następnie przykręcamy bez głowicy. Podczas dokręcania nakrętek należy zwrócić dużą uwagę na ułożenie cylindra względem bloku silnika – należy cylinder zamontować w takim położeniu, w jakim będzie pracował.

Fabryczny kanał płuczący w silniku Jawa 638
Źródło: Opracowanie własne

Po montażu cylindra można już gołym okiem zauważyć wystające krawędzie na powierzchni styku. Najczęściej należy usunąć nadmiar materiału z bloku silnika, rzadziej z kanałów płuczących w cylindrze. Na zdjęciu poniżej celowo został zebrany nadmiar materiału tylko na krawędzi styku cylinder-blok silnika, aby zobrazować jak spora część kanałów płuczących była fabrycznie zasłonięta. Czynność tą należy powtórzyć dla obu karterów silnika i w obu karterach należy pozostawić powierzchnie możliwe jak najbardziej gładką.

Kanał płuczący podczas obróbki wstępnej, silnik Jawa 638
Źródło: Opracowanie własne
Cylinder

Następnym etapem jest sprawdzenie jakości wykonanych okien w cylindrze. Spotkać tutaj można źle wykonane okna kanałów płuczących (różnica w ich wysokości oraz rozmiarze), pozostałości po produkcji w kanałach (różnego rodzaju “wióry” i inne zniekształcenia) a nawet przesunięcie tulei względem odlewu cylindra ( z tym niewiele można zrobić).
Sprawdzenie wykonania wysokości okien w tulei jest dziecinnie proste – wystarczy zdemontować głowice z cylindra, unieruchomić cylinder używając nakrętek głowicy i przy pomocy odpowiedniego klucza obracać powoli wałem korbowym. Następnie bardzo dokładnie sprawdzamy, czy okna otwierają się równo na całej swej szerokości oraz jednocześnie w przypadku okien płuczących. Jakakolwiek odchyłka w wysokości okna, zwłaszcza przy kanałach płuczących ma duży wpływ na zawirowanie mieszanki i jej prędkość podczas pracy silnika.

Nieprzemyślana zmiana przekroju kanałów płuczących doprowadziła do pogorszenia procesu płukania cylindra świeżym ładunkiem. W efekcie silnik z takimi zmianami nigdy nie osiągnie fabrycznej mocy. Silnik Jawa 223
Źródło: Opracowanie własne

Poprawy okien w tulei najlepiej dokonać przy pomocy wiertła dentystycznego, miniszlifierek oraz pilników diamentowych. Zabieg ten wymaga bardzo dużej wprawy oraz precyzji, dlatego nie powinni go wykonywać nowicjusze inną metodą, niż ręczną przy użyciu pilników. Istnieje też spora szansa, że takie próby usunięcia wad w oknach skończy się niepowodzeniem skutkującym nieodwracalnym zniszczeniem cylindra.

Fabryczne niedoskonałości odlewu okna ssącego w powszechnie produkowanych polskich cylindrach do silników Jawa 223
Źródło: Opracowanie własne

Dodatkowo okna w tulei cylindrycznej muszą być poddane procesowi fazowania. W przeciwnym wypadku ostre krawędzie w oknach mogą podczas pracy silnika doprowadzić do połamania pierścieni tłokowych. Często też nie fazowane okna są skutkiem dużej hałaśliwości silnika, dlatego warto dokonać poprawek w oknach w tulei przed procesem szlifowania cylindra. W przeciwnym wypadku po zakończonej pracy przy oknach należy oddać cylinder do specjalistycznego zakładu w celu fazowania okien lub mając odpowiednie doświadczenie i narzędzia wykonać fazowanie okien we własnym zakresie. Proces fazowania okien w cylindrze polega na wygładzeniu ostrych krawędzi okien. Bardzo ważne jest, aby piłować w stronę okna cylindra, a nie na zewnątrz w stronę gładzi cylindra. Ma to na celu uniknięcia sytuacji niedokładnego fazowania i wytworzenia “zadzioru” w oknie. Wystarczy fazować górną oraz dolną krawędź okien. Fazujemy aż do momentu pozbycia się ostrych krawędzi. Im większa pojemność silnika tym łatwiej wykonać fazowanie. Prawidłowo wykonane fazowania widać gołym okiem, a krawędzie są w dotyku gładkie. Warto wypolerować okno wydechowe – gładka powierzchnia po polerowaniu w znacznym stopniu ogranicza osadzanie się nagaru. Proces polerowania okna wydechowego dla przebiegu mocy i momentu obrotowego silnika nie ma większego znaczenia. Oczywiście po wszystkich pracach należy dokładnie oczyścić cylindry łącznie z oknami przy pomocy sprężonego powietrza.

Ostatnim krokiem jest uszczelka stosowana pod cylinder. Podobnie jak w przypadku króćca dolotowego, tak samo tutaj uszczelkę przed montażem cylindra należy dopasować do kanałów. Uszczelki pod cylindry należy smarować z obu stron cienką warstwą smaru podczas procesu montażu silnika. Zapobiega to ich przywieraniu i rozerwaniu podczas demontażu cylindra. W przypadku silników Jawa 634/638 warto uszczelkę przeciąć na pół w miejscu, które nie wymaga uszczelnienia – w razie demontażu jednego z cylindrów nie ma możliwości uszkodzenia uszczelki, co oznacza zazwyczaj konieczność demontażu drugiego cylindra w celu jej wymiany.
Osobiście samemu wykonuje uszczelki pod cylinder w każdym silniku. Zaoszczędza mi to sporo nerwów, dodatkowo dzięki różnej grubości materiału na uszczelki w postaci arkuszy można dowolnie grubą uszczelkę zastosować. Jest to szczególnie ważne w przypadku silników mocno wysilonych – zastosowanie odpowiedniej uszczelki ma wpływ na zjawisko “squish” (z ang. “wyciskanie”) opisanego dokładniej w rozdziale poświęcony głowicy. W przypadku całkowicie seryjnego silnika warto pamiętać, aby nie stosować uszczelki pod cylinder grubszej, niż 1 mm. Grubsze uszczelki powodują późniejsze otwieranie i wcześniejsze zamykanie okien podczas pracy silnika, co owocuje zmianą parametrów pracy. Najlepszym jak dotąd materiał, jaki stosowałem jest gambit.

Głowica

W silniku dwusuwowym głowica ma prostą budowę. Nieliczne konstrukcje posiadały w głowicy oprócz otworu świecy zapłonowej odprężnik ułatwiający rozruch silnika (głównie konstrukcje przeznaczone do sportów). Odprężnik należy sprawdzić pod kątem nieszczelności oraz jego działania. Niedozwolone są jakiekolwiek “przedmuchy”, a jego praca musi być płynna i bez zacięć. Jakiekolwiek oznaki zużycia mechanizmu otwierającego odprężnik należy bezzwłocznie usunąć wymieniając zużyte elementy lub cały odprężnik na nowy, w przeciwnym razie może dojść do otwarcia odprężnika podczas jazdy.

W zasadzie najważniejsza część głowicy to komora spalania. Z samą komorą spalania niewiele możemy zrobić. Możemy jedynie oczyścić ją z nagaru oraz w razie braku szczelności planować przylgnię cylinder-głowica. Otwór na świecę można naprawić poprzez tulejowanie, jednak należy unikać montażu tulei naprawczej z wysokim kołnierzem od strony zewnętrznej – zmienia się wówczas położenie świecy zapłonowej, co oznacza zapłon mieszanki w innym miejscu, niż to zostało przewidziane. Po montażu głowicy w silniku z nieznaną historią należy zmierzyć wartość “squish”, określanej w instrukcji napraw motocykli ETZ jako “szczelina” lub “wyciskanie”(tłumaczenie angielskiego słowa “squish”, “Teoria silników tłokowych”, Tadeusz Rychter, Andrzej Teodorczyk, WKŁ)

Terminem “squish” określa się odległość tłoka od głowicy w GMP. W sportowych silnikach o wysokim stopniu sprężania oraz dedykowanych, wyczynowych cylindrach odpowiednia grubość uszczelki zapobiega przed kolizją tłoka z głowicą. W zestawach z takimi cylindrami dołączane jest kilka  uszczelek pod głowicę/cylinder różniących się grubością, aby wyregulować pożądaną odległość tłoka od głowicy.  Zazwyczaj stopień sprężania w takich silnikach oscyluje w okolice 12-14. Montaż cylindra i głowicy bez pomiaru w takich konstrukcjach zazwyczaj kończy się kolizją tłoka z głowicą po rozgrzaniu silnika lub tragicznie szybkim zużyciu silnika z powodu spalania stukowego.

W przypadku planowania przylgni cylinder-blok silnika lub głowica-cylinder należy wykonać uszczelkę grubszą o wartość zebranego materiału. Ważne jest zachowanie odpowiedniej odległość tłoka w GMP od komory spalania – jest niezbędna do poprawnego przebiegu spalania paliwa. Im mniejsza wartość “squish” tym większy stopień sprężania. Prowadzi to oczywiście do wzrostu sprawności silnika (i tym samym zwiększenia jego osiągów), ale nie można dowolnie zwiększać stopnia sprężania. Granicą tutaj jest wytrzymałość mechaniczna i termiczna układu korbowo-tłokowego jak i zjawisko spalania detonacyjnego, które sieje spustoszenie w silnikach. Dodatkowo w zależności od budowy danego silnika oraz pojemności komory spalania może dochodzić do kolizji tłoka z głowicą na długo przed wystąpieniem zjawiska spalania stukowego (dotyczy głównie silników przystosowanych do paliw 76 oktanowych). Dlatego nie powinno się zwiększać stopnia sprężania w silnikach szosowych o większą wartość jak 1-2 w porównaniu do seryjnej wartości stopnia sprężania bez uprzednio dokonanych zmian w samym układzie korbowo-tłokowym.

Sposób pomiaru wartości “squish”
Źródło:Instrukcja napraw ETZ 250

Pomiar wartości “squish” dokonać można za pomocą drutu cynowego o grubości 1 mm. Po zamontowaniu uszczelki, cylindra oraz głowicy przez otwór świecy zapłonowej do komory spalania wsuwamy wspominany drut cynowy (oznaczony cyfrą 1 na rysunku) w miejsce łączenia cylindra z głowicą. Obracając wałem korbowym tłok ściska drut. Po wyjęciu i dokonaniu pomiaru drutu znamy wartość “squish”. Ważne, aby pomiaru dokonać dwa razy po przeciwległych stronach. Jest to żmudny i pracochłonny proces, ale kto powiedział, że zawsze będzie łatwo i przyjemnie?:)
Niestety, niewielu producentów dostarcza danych o prawidłowej odległości tłoka od komory spalania w GMP. Rozsądnym zapasem bezpieczeństwa dla silników o pojemności większych, niż 70 cm3 jest 1 mm dla silników chłodzonych powietrzem, zaś dla silników chłodzonych cieczą 0,5 mm. Dla silników o pojemności mniejszej jak 70 cm3 wartości te wynoszą odpowiednio 0,8 mm oraz 0,6 mm. Jeśli wartość “squish” nie mieści się w podanym zakresie należy to skorygować stosując uszczelkę cylindra lub głowicy o większej lub mniejszej grubości w zależności od potrzeb. Jednocześnie należy unikać zbyt grubej uszczelki pod cylindrem, uszczelki powyżej 1 mm dosyć znacząco wpływają na czas otwarcia i zamknięcia okien tym samym zmieniając charakterystykę silnika. Natomiast zbyt gruba uszczelka pod głowicą utrudnia wymianę ciepła, co prowadzi do przegrzewania się silnika a w skrajnych przypadkach do pęknięć głowicy lub tulei cylindra spowodowanej zbyt dużą różnicą temperaturze obu podzespołów. W przypadku, gdy nie możemy uszczelkami odpowiednio uregulować wartości “squish” bez stosowania bardzo grubych uszczelek najprawdopodobniej głowica była planowana – należy wówczas zastanowić się nad wymianą głowicy.
W przypadku zmiany stopnia sprężania może wystąpić potrzeba skorygowania punktu wyprzedzenia zapłonu oraz składu mieszanki. W przypadku większych zmian może okazać się konieczna zmiana wartości cieplnej świecy, doboru przerwy między elektrodami.

Komora korbowa

Komorę korbową można oczyścić z osadów. Polerowanie całej komory korbowej przynosi zysk w mocy rzędu 3-5%. Zabieg ten jest nieopłacalny w maszynach szosowych. Należy pamiętać, że ścianki komory korbowej w niektórych silnikach ma powierzchnię w postaci karbów. Wówczas nie należy oprócz oczyszczenia komory nic zmieniać. Karby naniesione na wałach korbowych oraz ściankach komory korbowej są celowym zabiegiem mającym na celu optymalizować kierunek i prędkość przepływu mieszanki. Są charakterystyczną cechą silników dwusuwowych – w żadnym innym silniku ich nie doświadczymy. Ich nieprzemyślane usunięcie podczas polerowania prowadzi tylko do problemów z pracą silnika.

Po przeprowadzonych pracach należy wszystkie elementy dokładnie oczyścić z pozostałości po piłowaniu/polerowaniu/wygładzaniu powierzchni. Po montażu silnika z usuniętymi niedoskonałościami może być wymagana regulacja gaźnika oraz kąta wyprzedzenia zapłonu.


Materiał opracowany przez greg92pl. kopiowanie lub edytowanie bez zgody autora – zabronione!