Λύσιμο κινητήρα Hyundai Atos, Μέρος 3c – Ρύθμιση διάκενου βαλβίδων
Εργασία νο.3: Ρύθμιση Διάκενου Βαλβίδων
Disclaimer: Τις παρακάτω εργασίες τις παρουσιάζω για πληροφοριακούς λόγους και μόνο. Πιθανόν κάποιες διαδικασίες που ακολουθώ να είναι λάθος ή να εφαρμόζονται μόνο στον συγκεκριμένο κινητήρα. Σε καμία περίπτωση μήν δοκιμάσετε να εφαρμόσετε αυτά που παρουσιάζω στο δικό σας αυτοκίνητο. Ο συγκεκριμένος κινητήρας είναι ήδη κατεστραμμένος οπότε δέν με νοιάζει αν κάνω κάτι λάθος.
Όταν ο λοβός του εκκεντροφόρου δέν πιέζει το κοκοράκι, και το κοκοράκι με τη σειρά του δέν πιέζει τη βαλβίδα, τότε υπάρχει ένα μικρό κενό, της τάξης των μερικών δεκάτων του χιλιοστού, μεταξύ του ωστηρίου και της κορυφής της βαλβίδας. Αυτό είναι το λεγόμενο διάκενο.
Καθώς τα μέταλλα φθείρονται με τον καιρό, το διάκενο αυξάνεται. Αν αυξηθεί υπερβολικά δημιουργούνται μια σειρά απο προβλήματα. Ένα πρόβλημα είναι οτι όσο μεγαλώνει το διάκενο, μειώνεται το βύθισμα και η διάρκεια ανοίγματος (ανοίγει αργότερα και κλείνει νωρίτερα) της βαλβίδας με ότι συνεπάγεται αυτό για την απόδοση του κινητήρα. Επίσης το κοκοράκι χτυπάει με μεγαλύτερη ταχύτητα τη βαλβίδα και την αναγκάζει να ανοιγοκλείσει πιό απότομα, πράγμα που αυξάνει κατακόρυφα τις καταπονήσεις και τις φθορές σε όλο το σύστημα.
Το σωστό διάκενο ορίζεται απο τον κατασκευαστή και θα αναφέρεται στο service manual του αυτοκινήτου. Είναι συνήθως λίγο μεγαλύτερο για τις βαλβίδες εξαγωγής, πχ αν οι βαλβίδες εισαγωγής έχουν 0,10mm για της εξαγωγής είναι 0,15 ή 0,20mm. Επίσης οι κατασκευαστές δίνουν συνήθως δύο διάκενα, ένα για κρύο κινητήρα και ένα για ζεστό.
Επίσης σε μερικούς κινητήρες δίνεται το διάκενο μεταξύ εκκεντροφόρου και κοκορακίου. Καθώς το rocker arm ratio σπάνια είναι 1:1, άλλο διάκενο θα μετρήσουμε στον εκκεντροφόρο απ ότι στο ωστήριο. Γι αυτό αν το service manual λέει να το μετρήσουμε στον εκκεντροφόρο δέν μετράμε στη βαλβίδα, ακόμα και αν είναι πιό εύκολο εκεί.
Χρησιμότητα του διακένου
Όμως σε τί χρησιμεύει το διάκενο; Δέν θα ήταν καλύτερα να μήν υπήρχε καθόλου;
Ομολογώ οτι και εγώ, αν και έχω ρυθμίσει το διάκενο σε μερικούς διαφορετικούς κινητήρες στο παρελθόν, ποτέ δέν ήξερα σε τί ακριβώς αποσκοπεί. Είχα διαβάσει οτι το διάκενο είναι για να μπορούν τα μέταλλα να διαστέλλονται καθώς ο κινητήρας ζεσταίνεται, αλλά κάποια απο τα δεδομένα ήταν αντιφατικά. Οπότε αποφάσισα να κάνω λίγο research. Δέν κατάφερα να βρώ κάποια πειστική απάντηση, αλλά νομίζω οτι κατάφερα να ενώσω αρκετά απο τα κομμάτια του παζλ ώστε να έχω μια καλή εικόνα.
Ξεκινώ με τα δεδομένα
Δεδομένο 1: Το διάκενο χρησιμεύει ώστε να σιγουρευτούμε οτι η βαλβίδα κλείνει εντελώς.
Αν το ρυθμίζαμε ωστε να ήταν μηδενικό, τότε όταν η βαλβίδα ζεσταθεί και διασταλλέι, θα μείνει ελαφρώς πατημένη και θα χάνει συμπίεση ο κύλινδρος. Το διάκενο εξασφαλίζει οτι δέν θα συμβεί αυτό.
Δεδομένο 2: Το διάκενο αυξάνεται όταν ζεσταίνεται ο κινητήρας.
Όταν το διάβασα αυτό δέν μπορούσα να το πιστέψω. Πρώτα απ’ όλα έρχεται σε αντίφαση με το προηγούμενο. Κανονικά η βαλβίδα μακραίνει λίγο όταν ζεσταίνεται, οπότε το διάκενο πρέπει να μειωθεί, όχι να αυξηθεί. Για να το επιβεβαιώσω αυτό, ρύθμισα ένα πολύ μικρό διάκενο σε μία βαλβίδα και άρχισα να ζεσταίνω το πάνω μέρος της με ένα καμινέτο. Όντως, το διάκενο εξαφανίστηκε.
Όμως το παραπάνω είδα να το επιβεβαιώνουν διάφοροι μηχανικοί σε διάφορα forums, και επίσης τα ζεστά διάκενα που δίνουν οι κατασκευαστές είναι πάντα πιό μεγάλα απο τα κρύα. Με λίγο παραπάνω ψάξιμο βρήκα οτι καθώς η κεφαλή ζεσταίνεται, ολόκληρος ο άξονας των κοκορακίων μετακινείται ελάχιστα προς τα πάνω και έτσι έχουμε το παράδοξο το διάκενο να αυξάνεται με την άνοδο της θερμοκρασίας.
Όμως αυτό πάλι δέν απαντάει στο γιατί χρειάζεται το διάκενο. Θα μπορούσε να ξεκινήσει απο μηδενικό και να αυξηθεί μόνο του απο τη θερμοκρασία. Επίσης γιατί το διάκενο των βαλβίδων εξαγωγής είναι μεγαλύτερο;
Τελικά το συμπέρασμα που κατέληξα είναι πως το διάκενο αυξομειώνεται δυναμικά ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα.
Για παράδειγμα, μόλις ξεκινούμε τον κινητήρα απο κρύο, οι βαλβίδες εξαγωγής θερμαίνονται πολύ γρήγορα απο τα καυτά καυσαέρια και διαστέλλονται. Έτσι αρχικά το διάκενο ελαττώνεται και γι αυτό το θέλουμε μεγαλύτερο απο των βαλβίδων εισαγωγής. Αντίθετα, η κυλινδροκεφαλή, λόγω μεγαλύτερης μάζας και της ψύξης της απο το νερό που έχει μέσα, αργεί πιό πολύ να ζεσταθεί. Όταν όμως αρχίσει να ζεσταίνεται, και λόγω του διπλάσιου rate of expansion του αλουμινίου σε σχέση με τα μέταλλα των βαλβίδων, τότε τα κοκοράκια απομακρύνονται απο τις βαλβίδες και το διάκενο αυξάνεται.
Βέβαια μέχρι τώρα δέν έχω βρεί κάποια σαφή επιβεβαίωση του παραπάνω, οπότε είναι απλά η προσωπική μου θεωρία.
Ρύθμιση του διάκενου
Η ρύθμιση του διάκενου είναι ίσως η πιό απλή απο τις εργασίες, καθώς χρειάζεται να αφαιρέσουμε μόνο τα μπουζί και το κάλυμα των βαλβίδων, ενώ απο εργαλεία, το μόνο περίεργο που θα χρειαστούμε είναι ένα feeler.
Τα μπουζί τα αφαιρούμε για να μπορούμε να περιστρέφουμε πιό εύκολα τον κινητήρα. Στο Atos δέν μας ενδιαφέρει οι κύλινδροι να έρθουν σε κάποια συγκεκριμένη θέση, αρκεί η βαλβίδα που θέλουμε να ρυθμίσουμε να μήν πιέζεται απο το κοκοράκι.
Στη συνέχεια τοποθετούμε τη λεπίδα του feeler που αντιστοιχεί στο επιθυμητό διάκενο, λύνουμε το κόντρα παξιμάδι και βιδώνουμε (ή ξεβιδώνουμε) τη βίδα μέχρι το ωστήριο να ακουμπήσει στη λεπίδα του feeler.
Η λεπίδα πρέπει να έχει μία μικρή αντίσταση στην κίνηση αλλά όχι να εχει σφηνώσει για τα καλά.
Αν δέν έχουμε λεπίδα που να αντιστοιχεί στο επιθυμητό διάκενο, μπορούμε να συνδυάσουμε δύο λεπίδες μαζί. Αν δηλαδή το διάκενο είναι 0,15mm και δέν έχουμε τέτοια λεπίδα, μπορούμε να βάλουμε μαζί μιά των 0,10 και 0,05mm.
Μετά σφίγγουμε το κόντρα παξιμάδι (προσέχοντας να μή στρίψει μαζί του η βίδα) και ελέγχουμε μια τελευταία φορά με το feeler για να σιγουρευτούμε οτι το ρυθμίσαμε σωστά.
Στο Atos μπορούμε να ρυθμίσουμε όλες τις βαλβίδες γυρίζοντας μία ή το πολύ δύο φορές τον κινητήρα. Όμως αν είχαμε έναν πιό εξελιγμένο κινητήρα, αυτή η μέθοδος δέν είναι αξιόπιστη.
Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης έχουν “άγριους” εκκεντροφόρους με μεγάλο βύθισμα, διάρκεια και overlap (χρόνος κατα τον οποίο οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ταυτόχρονα ανοιχτές). Επιπλέον, μπορεί οι βαλβίδες εισαγωγής ενός κυλίνδρου να ανοίγουν με μία μικρή χρονική διαφορά για καλύτερο στροβιλισμό του μείγματος. Σε τέτοιους κινητήρες είναι δύσκολο να σιγουρέψεις οτι η βαλβίδα είναι εντελώς κλειστή οπότε χρειάζεται μια πιό σχολαστική μέθοδος.
Η μέθοδος ΑΝΣ στην φάση της συμπίεσης.
Οι βαλβίδες, για όλη τη διάρκεια που το έμβολο βρίσκεται στη φάση συμπίεσης, είναι όλες κλειστές. Επομένως φέρνουμε τον πρώτο κύλινδρο (βάσει του firing order) στη φάση της συμπίεσης, ρυθμίζουμε το διάκενο σε όλες τις βαλβίδες του και περιστρέφουμε τον κινητήρα μέχρι ο επόμενος κύλινδρος να έρθει στη φάση συμπίεσης, πάντα ακολουθώντας το firing order. Επαναλαμβάνουμε για όλους τους κυλίνδρους.
Η μέθοδος EO/IC (Exhaust opening / Intake closing)
Το να πετύχεις έναν κύλινδρο σε συγκεκριμένη φάση δέν είναι πολύ εύκολο. Αντίθετα, είναι πολύ εύκολο να δείς ποιές βαλβίδες ανοίγουν και ποιές κλείνουν.
Αυτή η μέθοδος είναι η πιό αξιόπιστη και προτείνεται απο όλους τους κατασκευαστές κινητήρων υψηλών επιδόσεων, όμως είναι αρκετά αργή γιατι πρέπει να περιστρέψουμε τον κινητήρα δύο φορές για κάθε κύλινδρο. Με αυτή τη μέθοδο πρέπει πάλι να γνωρίζουμε τη σειρά έναυσης του κινητήρα (firing order). Έστω ότι είναι η κλασσική για τετρακύλινδρους, 1-3-4-2.
Ξεκινάμε απο τον κύλινδρο 1 και περιστρέφουμε τον κινητήρα μέχρι οι βαλβίδες εξαγωγής του να αρχίσουν να ανοίγουν. Όταν φτάσουν στο μέσο της διαδρομής τους ρυθμίζουμε το διάκενο στις βαλβίδες εισαγωγής του ίδιου κυλίνδρου. Όταν τελειώσουμε, συνεχίζουμε να περιστρέφουμε τον κινητήρα μέχρι να ανοίξουν τελείως και να αρχίσουν να κλείνουν οι βαλβίδες εισαγωγής. Όταν θα είναι στο μέσο της διαδρομής του κλεισίματος ρυθμίζουμε τις βαλβίδες εξαγωγής.
Έπειτα, συνεχίζουμε να περιστρέφουμε τον κινητήρα μέχρι οι βαλβίδες εξαγωγής του επόμενου στη σειρά έναυσης κυλίνδρου (νο. 3) αρχίζουν να ανοίγουν και επαναλαμβάνουμε την παραπάνω διαδικασία.
Ζεστό ή κρύο;
Συνήθως δίνονται τα διάκενα και για ζεστό και για κρύο κινητήρα. Κάποιοι λένε οτι καλύτερα είναι να γίνει η ρύθμιση με κρύο κινητήρα γιατι το κρύο είναι κρύο, ενώ το πόσο ζεστός είναι δέν μπορεί να ελεγχθεί εύκολα.
Άλλοι πάλι λένε πως το διάκενο που μετράει είναι το ζεστό, οπότε πρέπει να ρυθμίζεται και ζεστό. Μάλιστα υπάρχουν ψευτοκάπακα με τρύπες στο σημείο που μετριέται το διάκενο, ωστε να μή χαθεί χρόνος λύνοντάς το και κρυώσει στο ενδιάμεσο ο κινητήρας.
Προσωπικά δέν έχω κάποια άποψη επι του θέματος. Αν πάντως αποφασίσουμε να ρυθμίσουμε το διάκενο κρύο, πρέπει το αυτοκίνητο να έχει μείνει σβηστό για τουλάχιστον 6 ώρες ωστε να έχει κρυώσει εντελώς.
Βελτίωση του κινητήρα μειώνοντας το διάκενο
Το διάκενο έχει άμεση σχέση με το βύθισμα και τη διάρκεια της βαλβίδας. Αν λοιπόν ρυθμίσουμε το διάκενο ωστε να είναι μικρότερο του εργοστασιακού τότε είναι σαν να βάλουμε πιό άγριο εκκεντροφόρο με μεγαλύτερη διάρκεια και βύθισμα. Τα οφέλη θα είναι αντίστοιχα με του πιό άγριου εκκεντροφόρου, δηλαδή κάποια αύξηση της ισχύος στις υψηλές στροφές και μια μικρή μείωση στις χαμηλές.
Όμως εδώ πλέον αρχίζουμε και μπαίνουμε σε αχαρτογράφητα νερά. Μπορεί κάποιος κινητήρας όντως να ανεχτεί κάποια μείωση στο διάκενο και να αυξηθεί η ιπποδύναμή του με αυτό τον τρόπο. Άλλος κινητήρας όμως μπορεί να είναι ήδη στα όρια του και μειώνοντας το κι άλλο, οι βαλβίδες να μένουν ελάχιστα ανοιχτές όταν ζεσταθεί και να καούν.
Οπότε αυτή η βελτίωση μπορεί να γίνει μόνο απο κάποιον που έχει το χρόνο τις δυνατότητες και τον εξοπλισμό για να μετρήσει το διάκενο υπο όλες τις δυνατές συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα και να σιγουρέψει οτι σε καμία περίπτωση οι βαλβίδες δέν μένουν ανοιχτές.
