O čem děláme hluk? Diagnostika poruch motocyklu pomocí zvuku

Není divu, že motory motocyklů vydávají různé zvuky: to se stává, když se několik stovek kovových součástí otáčí frekvencí tisíců otáček za minutu. Někdy je však hudba správně fungujícího motoru protkána tóny, které vyvolávají úzkost a dokonce i poplach. Zkušené ucho tuto faleš zachytí a zbývá už jen lokalizovat místo, aby se určila možná porucha.

Diagnostika cizího hluku by měla začít poslechem běžícího motoru v různých bodech, například u ventilů v blízkosti krytu hlavy válců nebo u mechanismu napínáku řetězu. Při startování motor často zní hlučně, protože díly ještě nedosáhly provozního zatížení, motor se nezahřál, olej teprve začal volně cirkulovat. Po určité době běhu motoru se zvuk stává měřenějším. Pokud však hluk přetrvává nebo se zvyšuje, může to znamenat nadměrné opotřebení dílů, což bude vyžadovat nákup náhradních dílů pro motocykl a neodkladnou opravu.

Zní vaše motorka, jako byste měli pod sedlem babiččiny kukačkové hodiny? Začněte kontrolovat výfukový systém, zejména pokud je motorka stará nebo pokud se na ní nedávno manipulovalo s výfukovým potrubím či sběrnými svody. Malá mezera v těsnění, uvolněný zvon sběrného potrubí nebo malá díra v zrezivělé trubce mohou způsobovat tikající zvuk. Nejlepší je kontrolovat, když je venku zima – v prvních několika sekundách po nastartování byste měli vidět, jak z něj uniká pára nebo kondenzát, nebo byste měli rukou cítit unikající plyny, ale dávejte pozor, abyste se nepopálili.

Pokud je výfuk v pořádku a přiměřeně těsný a slyšíte klepavý zvuk, který s zahřátím motoru ustává, ale s otáčkami se stupňuje, vzpomeňte si, kdy jste naposledy kontrolovali vůle ventilů. Klepání zdvihátek ventilů na víkách ventilů sice nezpůsobí okamžitě katastrofální následky, ale rozhodně ovlivní výkon a nakonec povede k vážným poruchám.

Pokud při uvolnění plynu slyšíte v motoru nepříjemné dunění, s největší pravděpodobností rozvodový řetěz (nebo jeho napínač) dožívá své poslední dny. Stejně jako hnací řetěz se natahuje a dosahuje meze opotřebení, kterou napínač již nedokáže kompenzovat. V takovém případě se řetěz může třepotat a způsobovat charakteristický hluk. Je lepší nenechat věc dojít k přetržení řetězu a zadření pístu – kupte si tyto levné motocyklové díly a co nejdříve je vyměňte.

Zvonivé zvuky detonace palivové směsi jsou jasně slyšitelné při prudkém otevření škrticí klapky nebo při zvýšení zatížení. Při vysokých otáčkách motoru, kdy je detonace obzvláště nebezpečná, jsou téměř nerozeznatelné. Smutnými následky mohou být spálené písty, zničení kroužků a přepážek mezi nimi, zlomená ložiska a části mechanismu časování ventilů. Příčinou detonace může být nesprávně nastavené předstihování zapalování, nesprávné oktanové číslo použitého paliva, přehřátí motoru nebo usazeniny uhlíku ve spalovací komoře.

Jasně rozeznatelné lehké kovové zvonění nebo šustění může být způsobeno silným opotřebením pístních kroužků. Nepřímými známkami budou také kouř z výfuku, zvýšená spotřeba oleje a nízké hodnoty komprese.

Ostré kovové klepání v horní části válce může být způsobeno příliš brzkým časováním zapalování nebo opotřebením pístního čepu a pouzdra ojnice. Pokud jemné doladění časování zapalování nepomůže, je třeba vyměnit čep a ojnici dříve, než opotřebení této dvojice ovlivní stav dalších důležitých součástí.

Opotřebení ložisek klikového hřídele motoru bude také slyšet jako tikavý zvuk středního až nízkého tónu. Nejlépe je slyšet ve spodní části klikové skříně při nízkých otáčkách klikového hřídele a s rostoucím počtem otáček může tento zvuk zmizet. Dalšími známkami poruchy jsou pokles tlaku oleje a znatelné nevyvážení motoru při nízkých otáčkách.

Závěrem je třeba poznamenat, že přesné určení závad motoru podle sluchu je záležitostí přístupnou pouze zkušeným lidem s vyvinutým sluchovým aparátem. A potvrzení předběžné diagnózy je nejčastěji možné až po demontáži motoru, zatímco zkušenosti s opravami se nenashromáždí za jeden den. V žádném případě nezapomeňte poslouchat svůj motocykl, protože výskyt nových, cizích zvuků bude pro vás signálem k důkladnější kontrole určitých jednotek a sestav.

Zvuk jsou mechanické vibrace, které se šíří jako elastické vlny v pevných, kapalných a plynných médiích. Stejně jako každá jiná vlna je i zvuk charakterizován amplitudou a frekvenčním spektrem. Z hlediska lidského vnímání se zvuk chápe jako vibrace vzdušného (vnějšího) prostředí ve frekvenčním rozsahu od 20 Hz do 20 kHz.

Interakce pevných látek, stejně jako interakce kapalin nebo plynů s pevnými látkami i mezi sebou navzájem, může být zdrojem mechanických vibrací se zvukovými frekvencemi.

Konstrukce automobilu zahrnuje pohyblivé klouby, hydraulické a pneumatické systémy, jejichž provoz je doprovázen zvukovými vibracemi ve slyšitelném frekvenčním rozsahu, které se přenášejí do okolního prostředí (vzduchu) a vnímají je lidské sluchové orgány.

ZVUK tedy nelze interpretovat jako vadu! Je velmi důležité si uvědomit, že pokud se objeví zvuk a je cizí, pak má svůj důvod. To je signál pro technika, aby zahájil diagnostiku! Analýza jednotky a zejména její konstrukce dává odpověď, zda se jedná o vadu nebo o vlastnost mechanismu. Pokud je příčinou zvuku závada, lze uvést její povahu (výrobní, provozní nebo zásah třetích stran).

Uvažujme několik zdrojů zvuku ve spalovacím motoru (dále jen motor) automobilu, které jsou pro specialisty implicitní příčinou.

Pohyblivé klouby pracující při střídavém zatížení jsou ložiska klikového hřídele a ostatních hřídelí. Jako ložiska se používají kluzná ložiska (obr. 1). V kluzném ložisku se vnější povrch hřídele posouvá a otáčí vzhledem k vnitřnímu povrchu vložky upevněné v pouzdře. Hřídel ve vložkách je instalována s mezerou, bez které by kloub nemohl být pohyblivý. Taková ložiska se používají v ložiskách klikového a vačkového hřídele, hlav ojnic. V těchto ložiskách nedochází k přímému kontaktu mezi povrchy, protože jsou odděleny vrstvou maziva dodávaného mazacím systémem motoru.

Mazání výrazně snižuje součinitel tření, odvádí teplo a produkty opotřebení. Z hlediska generování zvuku plní mazání také důležitou funkci – výrazně zmírňuje náraz při posunu hřídele v důsledku změny směru síly (F (viz obr. 1). Výsledkem je, že mazivo působí jako tlumič, který výrazně snižuje náraz a zvuk, který vydává. S rostoucí mezerou se zvyšuje rychlost, které hřídel dosáhne v okamžiku řazení (v důsledku větší vzdálenosti, kterou urazí působením stejné síly a odpovídajícím způsobem zrychlení). Brzdění hřídele z vyšší rychlosti proti olejovému filmu způsobuje větší náraz a v důsledku toho intenzivnější zvuk. Se zvětšením mezery se také zvyšuje zatížení vzájemně působících povrchů hřídele a vložky. Provoz kluzného ložiska se zvětšenou mezerou je doprovázen zvýšenou hladinou hluku a také zvýšeným opotřebením vzájemně působících povrchů. Při běžícím provozuschopném motoru je zvuk kluzných ložisek prakticky nepostřehnutelný na celkovém zvukovém pozadí. Znatelné klepání z kluzných ložisek naznačuje značnou mezeru. Jak se motor zahřívá, toto klepání se zesiluje, protože zvýšení teploty vede ke snížení viskozity motorového oleje.

Pohyblivý kloub pístu a válce má také mezeru. Ojnice vykonává kývavé pohyby vzhledem k ose své horní hlavy. Spojení horní hlavy ojnice a pístu je provedeno pomocí kluzného ložiska. Třecí síla vznikající v tomto ložisku působí na píst a vede k jeho otáčení podél osy horní hlavy ojnice. Obr. 2 znázorňuje posouvání pístu při průchodu dolní úvratí. Během posouvání dochází ke kolizi povrchu pláště pístu s povrchem válce. Pokud je mezera pístu a válce v přijatelných mezích, je zvuk doprovázející posouvání pístu prakticky nepostřehnutelný na celkovém zvukovém pozadí běžícího motoru. Zvětšená mezera vede ke zvýšení intenzity vydávaného zvuku. Zvuk dosahuje největší intenzity po nastartování studeného motoru, kdy mají píst a válec stejnou teplotu.

Když se motor zahřeje, píst se zahřeje na vyšší teploty než válec (a materiál pístu má zpravidla vyšší koeficient tepelné roztažnosti), mezera se zmenší, intenzita zvuku se sníží. Tento vzorec se může lišit v závislosti na materiálu a konstrukci bloku válců.

Uvolňování výfukových plynů a jejich interakce s kanály hlavy válců a výfukového potrubí také vede ke vzniku zvuku. Interakce vzduchu a paliva vstupujícího do motoru se vzduchovými a palivovými kanály také vede ke vzniku zvuku. Vzhledem k tomu, že objem a rychlost vzduchu a paliva jsou výrazně menší než objem a rychlost výfukových plynů, není zvuk generovaný jejich odtokem prakticky znatelný. Zvuk výfukových plynů unikajících výfukovým systémem je jedním z nejpatrnějších během provozu motoru. Pohyblivé klouby, které nelze oddělit vrstvou olejového filmu jako v kluzném ložisku, jsou pohyblivé klouby v mechanismu časování ventilů (obr. 3). Zde je proces tření blíže hranici s minimální akumulací maziva z olejové mlhy nebo nuceného rozstřiku. Těsnost pracovní komory motoru (1) je zajištěna přitlačením ventilových desek (2) k sedlům (3) působením ventilových pružin (4). Na obr. 3 je znázorněn ventil v uzavřené poloze. V tomto případě se válcová část vačky vačkového hřídele (5) dotýká vahadla (6). Vzhledem k tomu, že v kinematickém řetězci vačka-tlačítko-ventil je mezera, je dopad desky na sedlo v okamžiku uzavření ventilu doprovázen nárazem a odpovídajícím zvukem. Zvuk mechanismu ventilu je jedním z nejvýraznějších během provozu motoru. Části mechanismu ventilu jsou vysoce odolné a při takovém zatížení se nerozpadají. Zvětšené mezery v pohonu ventilu vedou ke zvýšení hladiny hluku vytvářeného mechanismem.

Řetězový pohon vačkových hřídelí (obr. 4). V okamžiku usazení zubu řetězu na řetězové kolo se jejich povrchy srazí. Vzhledem k velkému počtu článků řetězu a zubů na řetězových kolech otáčejících se značnou frekvencí je zvuk provozu řetězového pohonu šustěním, slyšitelným v přední části motoru (v závislosti na umístění mechanismu časování ventilů).

Valivá ložiska (obr. 5), která se používají v ložiskách hřídelí a válečků pomocného hnacího řemene, mohou být také zdrojem hluku. Princip činnosti valivého ložiska je založen na odvalování valivého tělesa (kuličky 1, obr. 5) po oběžné dráze v ložiskových kroužcích (2 a 3). Styčné plochy valivých těles a oběžných drah nejsou absolutně hladké a rovné a mají mikrodrsnosti. Styčné plochy jsou odděleny vrstvou maziva. Vzájemné působení mikrodrsností je doprovázeno zvukem. Při opotřebení ložisek se zvyšuje výška mikrodrsností a zvyšuje se hladina zvuku vydávaného ložiskem. Nedostatečné mazání v ložisku vede ke zvýšení hladiny vydávaného zvuku a opotřebení spolupracujících ploch. Vzhledem k tomu, že stoupání mikrodrsností je poměrně malé (tisíce nebo méně milimetru), má zvuk pracujícího ložiska poměrně vysokou frekvenci, tj. jedná se o pískání nebo hučení. Zvuk vydávaný normálně pracujícími valivými ložisky je prakticky nepostřehnutelný na pozadí obecného hluku motoru.

Když běží motor, zdroje zvuku se nenacházejí pouze v motoru, ale také v převodových prvcích, které jsou s ním spojeny: Motor obsahuje také další vzájemně působící tělesa a prostředí, jejichž interakci doprovází zvuk. Zvuk, který produkují, je však na obecném zvukovém pozadí správně fungujícího motoru prakticky nepostřehnutelný.

• Zvuk valivých ložisek, ve kterých jsou instalovány převodové hřídele.
• Zvuk pracujících ozubených kol. Ozubená kola (obr. 6) slouží k přenosu rotace z jedné hřídele na druhou pomocí ozubených kol. Tvar a rozteč skutečných zubů nejsou absolutně přesné.

Vzájemně působící povrchy skutečných zubů nejsou absolutně hladké, ale mají drsnost. Pro zajištění provozu ozubeného převodu a pro zabránění zadření v důsledku tepelné roztažnosti jsou ozubená kola instalována s mezerou. Vzájemné působení mikrodrsností, volba mezery a chyba stoupání vedou ke vzniku zvuku pracujícího ozubeného převodu. Pro snížení tření, opotřebení a hladiny emitovaného hluku se na pracovní povrchy ozubených kol přivádí vrstva oleje. Ani použití maziv však zcela neodstraní zvuk vydávaný ozubeným převodem. Zvuk ozubeného převodu je vysokofrekvenční hučení. Se zvětšením mezery, chyby stoupání a snížením množství maziva se hladina emitovaného zvuku zvyšuje.

Otáčky klikového hřídele motoru nejsou konstantní a mění se během jedné otáčky klikového hřídele. To je z následujících důvodů:

· Písty vykonávají vratné pohyby. Ojnice vykonávají složité planparalelní pohyby. Setrvačné síly, které vznikají při zrychlování a zpomalování pístu, mají tedy tendenci buď zrychlovat, nebo zpomalovat frekvenci otáčení klikového hřídele.

• Během pracovního zdvihu se mění tlak v pracovní komoře motoru. Obr. 7 znázorňuje graf tlaků v pracovní komoře motoru (Ottův cyklus). Bod 1 odpovídá horní úvrati, bod 2 dolní. Modrá část odpovídá pracovnímu zdvihu. Jak je vidět, tlak se mění, což vede k další nerovnoměrnosti frekvence otáčení klikového hřídele.

Pro stabilizaci otáček klikového hřídele se používá setrvačník – ocelový kotouč upevněný na klikovém hřídeli (obr. 8). Setrvačník má velký moment setrvačnosti, v důsledku čehož se otáčky vyrovnávají.

Čím větší je moment setrvačnosti setrvačníku, tím rovnoměrněji se klikový hřídel otáčí. Není však vhodné používat setrvačník s extrémně vysokými hodnotami momentů setrvačnosti. Při zvyšování otáček motoru (například při zrychlování automobilu) se část energie vynakládá mimo jiné na roztáčení setrvačníku.

Moderní automobily vybavené mechanickými převodovkami používají dvouhmotové setrvačníky (obr. 9). Tento setrvačník se skládá ze dvou hmot: primární a sekundární. Primární hmota je pevně upevněna k klikovému hřídeli a k němu je také upevněna skříň a náboj kluzného ložiska. Sekundární hmota je spojena s převodovkou. Příruba je pevně upevněna k sekundární hmotě. Mezi primární a sekundární hmotou existuje pružné spojení v torzním směru díky pružinám. Konstrukce neumožňuje sekundární hmotě pohybovat se vzhledem k primární hmotě v radiálním a axiálním směru.
Použití dvouhmotového setrvačníku umožňuje výrazně snížit torzní vibrace přenášené do převodovky z klikového hřídele (obr. 10).

Dvouhmotový setrvačník má ve své konstrukci pohyblivé klouby, jejichž interakci může doprovázet zvuk. Zvuk pohyblivých kloubů provozuschopného dvouhmotového setrvačníku je na pozadí zvuku běžícího motoru prakticky nepostřehnutelný. Zvuk interakce povrchů dvouhmotového setrvačníku se může projevit v okamžicích lokálních změn frekvence otáčení klikového hřídele (zvýšení nebo snížení funkce, znázorněné na obr. 10 šedým grafem).

Vzájemně působící povrchy výše uvedených zdrojů zvuku se pohybují synchronně s klikovým hřídelem motoru. Frekvence zvuku, který produkují, bude tedy úměrná frekvenci otáčení klikového hřídele.

Při běžícím motoru jsou zvuky plynů unikajících z pracovní komory během výfukového zdvihu a zvuky mechanismu časování ventilů nejintenzivnější (nejslyšitelnější na celkovém zvukovém pozadí). Zvuky z jiných zdrojů, které jsou na jejich pozadí znatelné, obvykle naznačují vadný stav jednotky, která zvuk produkuje.

Celková intenzita zvuku vydávaného hlavními zdroji za chodu motoru závisí na typu a konstrukčních vlastnostech motoru. Stav těchto mechanismů motoru lze posoudit porovnáním hladiny zvuku, kterou vydávají, s hladinou zvuku vydávanou jinými podobnými motory.

Autotechnická expertíza motoru za účelem detekce cizích zvuků nebo hluků, zejména po montáži motoru, je poměrně složitý a pečlivý proces. Vyžaduje hluboké znalosti nejen motoru, ale i všech souvisejících technologií. Máte-li jakékoli dotazy ohledně zvuku běžícího motoru, můžete se kdykoli poradit na našem fóru nebo si jednoduše domluvit návštěvu a průzkum.

Specialista Alexander (přezdívka na fóru Sancho )