Oštećenje Ventila ili VSR

VSR ili Valve Seat Recession

Pojavu kod koje se događa da ventili (najčešće ispušni) ulaze u sjedišta ventila nazivamo VSR-om. Problem VSR-a je smanjenje zazora između ventila i podizača ventila. Ako je proces dugotrajan ventili više ne zatvaraju kopmresijski prostor i užareni plinovi prilikom ekspanzije prolaze uz ventil i jednostavno ga “spale”. Cijeli “proces” VSR-a događa se kod visokih temperatura koje vladaju u cilindrima za vrijeme ekspanzije smjese goriva i zraka.

Kada je smjesa dovoljno zasićena temperature su normalne i ventili su projektirani za takav rad. Problem se javlja u slučajevima kada je smjesa siromašna tj. ima višak zraka. Sa viškom zraka javlja se i višak kisika koji se ne potroši prilikom izgaranja smjese, a to uzrokuje pojačanu oksidaciju i porast temperature (efekat plamenika za varenje). Iz tog razloga potrebno je podesiti plinsku mapu tako da u svim uvjetima rada motora osigura dovoljno “bogatu” smjesu plina i benzina.

Tri su razloga zbog kojih dolazi do pojave VSR-a: povišene temperature, “glodanje” sjedišta ventila i “microwelding” efekt.

Uslijed povišene temperature koja se kod siromašne smjese javlja u trenutku izgaranja, a ona kod visokih okretaja motora prelazi 2000 oC, dolazi do “kovačkog” efekta gdje se ventil ponaša kao čekić, a sjedište ventila kao nakovanj. Udarci užarenog ventila u u užareno sjedište uzrokuju “raskivanje” sjedišta i “ulazak” ventila u njega.

Drugi razlog za pojavu VSR-a je “glodanje” sjedišta ventila.
Površina glave ventila je naizgled glatka, međutim ako bi je pogledali pod jakim povečalom vidjeli bi da je ona u stvari hrapava. Ista površina je i na sjedištu ventila. Ventil se u svom radu prilikom pomicanja gore – dolje polagano okreće oko svoje osi. Ovo je namjerno napravljeno radi samočišćenja sjedišta i glave ventila jer prilikom rada na benzin kao nusprodukt izgaranja javlja se i garež (zato jer benzin nije čisto gorivo nego ima i primjesa). Ta garež se taloži na glavu ventila i na sjedište i treba je konstantno čistiti. Prilikom rada na plin gareži nema i umjesto da ventil čisti sjedište on ga brusi i evo VSR-a

Treći razlog za VSR je “microwelding” efekat. Brzina zatvaranja ventila mora biti vrlo velika da se osigura sigurno i pravovremeno zatvaranje kod visokih okretaja motora. Ako znamo da se brzinom povećava kinetička energija  nekog tijela onda vidimo da taj mali i lagani ventil ima vrlo veliku energiju prilikom udara u sjedište. Kada dva metala sljubimo dovoljno velikom energijom (brzina² x masa) oni se lagano “zavare”. Dijelići koji su “zavareni” prilikom odvajanja prelaze sa jednog komada metala na drugi, a onda se procesom iz točke 2 uklanjaju.

Današnji moderni motori konstruiraju se tako da budu što manje kubikaže a da zadrže ili postižu veću snagu nego motori starije koncepcije. Da bi se to postiglo u izradi se koriste lakši materijali ili se smanjuje masa pokretnih elemenata u motoru.
Ako se zadržimo samo na ventilima vidimo da su sve češći motori sa 4 i više ventila po cilindru koji imaju manju pojedinačnu masu a osiguravaju bolje i brže punjenje i pražnjenje cilindara. Uz sve prednosti imaju i manu koja se očituje kod rada motora na plin, a to je tanki sloj cementiranog dijela na glavi ventila, manja dodirna površina sa glavom motora, a samim time i otežano odvođenje topline sa ventila.

Ako analiziramo rad motora na benzin:

imamo gorivo koje nije čisto tj. ne izgore svi elementi i javlja se čađa koju moramo čistiti itd…. (gore opisano)
imamo gorivo za koje su motor i elementi konstruirani tako da se izbjegnu sve štetne situacije
imamo gorivo koje je vrlo lako precizno dozirati jer je u tekućem stanju
imamo benziski ECU (kompjuter) koji osigurava maksimalnu koncentraciju štetnih plinova zavisno o EKO normi (EURO 1,2,3,4)

Ako analiziramo rad motora na plin:

imamo gorivo koje je čisto, kao nusprodukt nemamo čađu, ali imamo problem sa ventilima (rješenje je u primjeni zauljivača koji osigurava dovoljnu količinu “korisnih” naslaga na glavama ventila (o Flash lube-u u narednom blogu)
imamo gorivo za koje motor i elementi nisu konstruirani tako da se izbjegnu sve štetne situacije pa zato moramo pažljivo odabrati plinski uređaj koji ugrađujemo i pravilno ga podesiti
imamo gorivo koje je relativno teško dozirati jer je u plinovitom stanju, pa zato moramo posebnu pažnju posvetiti pri odabiru i kalibraciji planskog uređaja
za postizanje maksimalnog učinka plina, a da se istovremeno poštuju EKO norme za taj motor moramo imati plinski ECU koji će dovoljno brzo pratiti benziski ECU i njegove potrebe za korekcijom smjese.

Može li pravilna ugradnja plina spriječiti ili barem umanjiti pojavu VSR-a?

Proučavanje motora na kojima je došlo do pojave VSR-a na nekima i pregaranje ventila pokazalo je da se uvijek havarija događa na jednom ili dva cilindra dok su ostali još u vrlo dobrom ili odličnom stanju.
Ako je VSR pojava zbog toga što motor radi na plin, zašto nisu svi cilindri (ventili) jednako oštećeni?

Mjerenjem “pikoskopom” primjećeno je da na motorima na kojima je odrađena zamjena ventila cilindri koji su imali problem sa ventilima opet imaju manju efikasnost u radu na plinu u odnosu na rad na benzinu.
Namjernim smanjenjem (“rušenjem” mape) plina za 10%-15%, problematičnim cilindrima smanjila se efikasnost ispod 40% !! dok su ostali bili i dalje iznad 80% efikasnosti. Ovo pokazuje da su problematični cilindri radili na samoj granici dovoljne zasičenosti plinom i smanjenje od 10 – 15% uzrokovalo je siromašnu smjesu.

Konkretni plinski sustav koji koristim za prvi primjer ima mogućnost korekcije ubrizgavanja pojedinog injektora, te sam problematične cilindre obogatio za vrijednost “rušenja” mape i oni su postigli efikasnost kao i ostali, na kojima nije bilo problema.
Nakon toga sam cijelu mapu ponovo vratio za 15% i STFT je otišao u minus (smjesa je postala prebogata) iako je prije “čarobiranja” bio u redu.
Na istom slučaju je provjeren protok injektora i on je bio u redu.
Problem je bio u tome da je bušenje diza u granu na problematičnim cilindrima bilo neispravno izvedeno (bušenje okomito na granu) u odnosu na cilindre na kojima nije bilo problema (bušenje ukoso u smjeru strujanja zraka u cilindre).

Zaključak:
Problematični cilindri su cijelo vrijeme (zbog neispravnog bušenja grane) radili sa siromašnijom smjesom plina iako se to nije vidjelo na OBD-u pri kontroli STFT-a.

U drugom slučaju problem je bio isti ali je bušenje grane izvedeno korektno sa manjim odstupanjima u položaju diza.
Sva “čarobiranja” su odrađena kao i u prvom primjeru (rušenje mape).
Potrebne korekcije koje je pokazao “Pikoskop” odrađene su mehanički direktno na injektorima (VALTEK) jer plinski softver nema mogućnosti korekcije ubrizgavanja po injektoru. Napominjem da je kalibracija VALTEK-a odrađena prije korekcije i svi su bili isto kalibrirani. Bilo je potrebno vrlo malo intervenirati na injektorima (imbusom povećati protok) kako bi se dobila zadovoljavajuća smjesa. Razmišljanje, kada je pravilna zasićenost plinom za svaki cilindar koliko je potrebno, bi li uopće i kada došlo do VSR-a ??