Sekrety układu rozrządu

Sekrety układu rozrządu Adobe Stock – Vasyl
Bogdan Kruk
9.11.2023

Układ rozrządu silnika spalinowego, choć pozostaje ukryty, pełni kluczową rolę w funkcjonowaniu pojazdu. Jest odpowiedzialny za synchronizację ruchu zaworów z ruchem tłoka. Ma to bezpośredni wpływ na wydajność, zużycie paliwa i emisję spalin.

  • Precyzyjne ustawienie rozrządu kluczem do zapewnienia optymalnej trakcji, wydajności pojazdu oraz oszczędności paliwa.
  • Ustalenie przyczyny awarii rozrządu. 
  • Podział łańcuchów na rolkowe i bezrolkowe.
  • Zużycie elementów (przekładni i kół zębatych) a stosowanie oleju wysokiej jakości i jego regularna (zalecana przez producenta) wymiana.
  • Czy się charaketryzują napędy rozrządu typu hot-oil?  

Fascynującym aspektem w kontekście nowoczesnych technologii motoryzacyjnych jest to, że wiele z innowacji w zakresie wydajności silnika wynika z wieloletnich badań i doświadczeń przeprowadzanych przez konstruktorów oraz specjalistów. Innowacje w obszarach takich jak silniki, aerodynamika, elektronika i materiałoznawstwo wymagają nieustannego eksperymentowania, a także wielu faz testów, by pojawiły się satysfakcjonujące rezultaty. To właśnie dzięki przeprowadzonym badaniom udało się osiągnąć takie osiągi, jakie obecnie prezentują nowoczesne jednostki napędowe.

Perfekcja codziennych napraw

Jednym z kluczowych etapów w procesie naprawy silnika jest precyzyjne ustawienie rozrządu. Producenci silników doskonale zdają sobie sprawę, że dokładność w tym ustawieniu pozwala osiągnąć maksymalną wydajność silnika. Pominięcie tego kroku grozi uszkodzeniem jednostki napędowej i szybką utratą mocy. Jednak wielu klientów nie traktuje poważnie tej naprawy. 

Podczas wymiany zużytego łańcucha lub paska rozrządu najistotniejszym zagadnieniem jest przywrócenie właściwej pracy silnika. Niemniej jednak proces ustawienia rozrządu nie może być ograniczony jedynie do właściwego dostosowania znaczników odniesienia. W przeszłości prace z elementami układu napędowego nie były aż tak brane pod lupę. Precyzji wymagano tylko w przypadku napraw samochodów wyścigowych.

Obecnie cała branża automotiv mówi o dbaniu o każdy szczegół, a producenci aut i części samochodowych zdają sobie sprawę, że regulacja faz rozrządu odgrywa kluczową rolę w pracy silnika. Sterowanie otwieraniem i zamykaniem zaworów dolotowych i wylotowych za pomocą zaawansowanej technologii komputerowej jest niezbędne. Współczesne jednostki napędowe, niezależnie od tego, gdzie znajdują się w rankingu wydajności, opierają się na idealnych ustawieniach faz rozrządu. Zapewnia to optymalną trakcję, wydajność oraz oszczędność paliwa.

Identyfikacja przyczyny awarii rozrządu

Prawidłowe ustawienie rozrządu wywiera istotny wpływ na osiągnięcie optymalnej wydajności silnika. System komputerowy układu ma możliwość rejestracji błędów nawet w przypadku najmniejszego odchylenia od zaprogramowanych parametrów. Identyfikacja przyczyn awarii rozrządu stała się jednym z najnowszych wyzwań w diagnostyce pojazdu. Wykorzystanie przetwornika w połączeniu z oscyloskopem umożliwia interpretację wartości ciśnienia w cylindrze. Odczytane parametry pozwalają ustalić, bez konieczności demontażu silnika, czy problem związany jest bezpośrednio z rozrządem.

Dzięki temu naprawa silnika może być bardziej precyzyjna i efektywna, co przekłada się na poprawę wydajności warsztatu napraw samochodu. Mechanicy samochodowi – w trakcie wykonywania naprawy silnika – mają ułatwione zadanie, ponieważ nie muszą zastanawiać się nad wyszukiwaniem właściwych części zamiennych. Dzisiejsze technologie diagnostyczne pozwalają na szybkie zlokalizowanie potencjalnych problemów oraz na identyfikację niezbędnych do wymiany elementów. To sprawia, że proces naprawy staje się bardziej efektywny i precyzyjny.

Łańcuchy rozrządu 

W minionych latach stosowano różne rodzaje łańcuchów rozrządu, w tym jedno- i dwurzędowe oraz cichobieżne. Łańcuchy jedno- i dwurzędowe to popularne warianty, które mają wiele zalet i odgrywają istotną rolę w układach rozrządu samochodów. Cichy łańcuch, znany także jako łańcuch bezrolkowy, skonstruowany jest z tulejek zaprojektowanych tak, aby precyzyjnie pasowały do zębów koła zębatego.

Łańcuchy rolkowe zostały opracowane w latach 60. XX wieku i otrzymały swoją nazwę od rolkowych elementów, które stykają się z zębami kół zębatych. Rolki działają jako niezależne elementy, obracając się wokół sworzni łączących. To rozwiązanie znacząco zmniejsza tarcie, co przekłada się na mniejszą produkcję ciepła i obniżenie współczynnika oporu.

Dwurzędowa wersja łańcucha rolkowego została opracowana tak, aby zapewnić lepszą kontrolę nad układem zaworowym w silnikach pracujących pod średnim i dużym obciążeniem. Znajdowała szerokie zastosowanie w silnikach samochodów sportowych i ciężarowych, przyczyniając się do zwiększenia ich popularności jako modyfikacja poprawiająca wydajność, choć nie była konieczna do stosowania w wielu standardowych modelach.

Łańcuch rolkowy dwurzędowy to bardzo popularny rodzaj przeróbki. Jego częste użycie przypuszczalnie wynika z faktu, że występuje w fabrycznie zmontowanych silnikach o wyższej wydajności. Nie bez kozery jest również przekonanie, iż element ten stanowi usprawnienie napędu. Prawda jest jednak taka, że łańcuch jednorzędowy sprawdza się w mechanice, ze względu na swoje niewielkie rozmiary. Dzięki nim zyskujemy więcej wolnego miejsca w bloku silnika.

Należy zwrócić też uwagę, że podwójny łańcuch rolkowy jest dwukrotnie szerszy, co może prowadzić do potencjalnych kolizji z osłoną rozrządu lub z blokiem silnika.  Łańcuchy bezrolkowe, często określane są jako łańcuchy tulejkowe i charakteryzują się właśnie brakiem rolek. Zamiast nich posiadają sworznie i tulejki, które dzięki swojemu okrągłemu kształtowi przetaczają się w układzie rozrządu silnika po zębach kół zębatych.

Dzięki wyeliminowaniu rolek i odpowiedniemu tłumieniu szczeliny między sworzniem a tulejką, łańcuchy te charakteryzują się niskim poziomem hałasu. Pierwotnie znalazły one zastosowanie w masowo produkowanych silnikach, które nie były projektowane z myślą o wyższej wydajności. Niestety, w miarę eksploatacji, łańcuchy bezrolkowe zdobyły złą sławę z powodu tendencji do przeskakiwania na kółku zębatym. W niektórych przypadkach przyczyną tego negatywnego zjawiska były wykonanie kół zębatych z niestabilnego aluminium.

Koła zębate rozrządu silnika

Większość kół zębatych w układach rozrządu jest wykonana z żeliwa sferoidalnego, które cechuje się doskonałymi właściwościami wytrzymałościowymi. Wytrzymałość na rozciąganie i odporność na zużycie, przy jednoczesnym zachowaniu plastyczności, sprawia, że jest to materiał często wybierany do wykonania elementów pracujących w trudnych warunkach.

Jednakże w dzisiejszych czasach coraz bardziej popularne stają się koła zębate wykonane z wysokogatunkowej stali. Metalowe koła poddawane są obróbce skrawaniem, co umożliwia montaż łożysk igiełkowych, a to skutkuje zmniejszeniem oporu oraz mniejszym zużyciem zębów kół zębatych i łańcucha. Dodatkowo zęby tych kół, w miejscach narażonych na największe obciążenie, są poddawane procesowi hartowania powierzchniowego. A to zapewnia im wyjątkową odporność na ścieranie.

Zużycie elementów 

Łańcuchom rozrządu często przypisuje się rozciąganie płytek, ale w rzeczywistości to zużycie sworzni ogniw łańcuchów i zębów kół zębatych powoduje ich wydłużenie. Regularna wymiana oleju stanowi jedno z kluczowych zadań, które mogą opóźnić cały proces. Niemniej jednak wraz z upływem czasu wydłużenie jest nieuniknione w przypadku każdego łańcucha.

Bez względu na sposób montażu, łańcuchy rolkowe nadal dominują w większości silników samochodowych. Są dostępne w przystępnych cenach i doskonale spełniają swoją funkcję. Chociaż w niektórych zastosowaniach zasadne może być wprowadzenie podwójnego łańcucha rolkowego, aby sprostać wyzwaniom nowoczesnych silników i osiągnąć jeszcze lepszą wydajność. W niektórych łańcuchach tulejkowych, tulejki faktycznie nie obracają się, ale z racji swojego okrągłego kształtu – przetaczają po zębach kół zębatych rozrządu. Termin łańcuch rolkowy wprowadzono właśnie w celu odróżnienia tych dwóch rodzajów łańcuchów.

Przekładnie zębate 

Przekładnie rozrządu z kołami zębatymi mają swoje zalety, takie jak: wyższa precyzja regulacji zaworów podczas pracy silnika przy wysokich prędkościach obrotowych silnika oraz brak charakterystycznego dla napędu łańcuchowego „rozciągania”. Z tymi zaletami wiąże się większy koszt produkcji, a także potencjalnie wyższy poziom hałasu podczas użytkowania. Niektórzy pasjonaci motoryzacji cenią sobie jednak ów hałas generowany przez przekładnie zębate, ponieważ przypomina on dźwięk turbosprężarki.

Pod względem trwałości i wytrzymałości, przekładnie zębate jakościowo przewyższają łańcuchy. Mogą bowiem „wytrzymać” nawet nacisk sprężyn zaworowych. Niemniej jednak istnieją pewne wady. Ich montaż wymaga zwykle większej przestrzeni w bloku silnika, co czasami zmusza mechaników do dużej modyfikacji jednostki napędowej. Dodatkowo, niektóre przekładnie mogą wymagać specjalnych osłon, ze względu na zakłócanie pracy innych, zamontowanych przy silniku akcesoriów.

Kolejnym źródłem potencjalnych problemów są luzy między kołami zębatymi. Koła muszą być odpowiednio dobrane, aby zęby mogły się prawidłowo zazębiać. W procesie regulacji nieraz dochodzi do zmiany odległości między wałem korbowym a wałkami rozrządu – może więc być konieczne wykonanie korekty położenia kół zębatych. Wśród konstruktorów silników dobrze znana jest również obawa, że system przekładni zębatej przenosi zakłócenia harmoniczne do mechanizmu zaworowego. Co potencjalnie prowadzi do awarii wałka rozrządu lub mechanizmu zaworowego. Z tego powodu niektórzy producenci pojazdów nie zalecają stosowania przekładni zębatych w silnikach wysokoobrotowych.

Napędy rozrządu typu hot-oil 

Ostatnio coraz częściej można „spotkać” rozrządy pracujące z paskiem zanurzonym w oleju. Choć może to wydać się początkowo nietypowe, smarowany pasek stanowi innowacyjne rozwiązanie dla wydajności silnika. Jednym z głównych atutów jest jego zdolność do redukcji tarcia i tym samym do obniżenia zużycia paliwa oraz emisji spalin.

Mniejsze tarcie to również mniej strat mocy, co ma wpływ na efektywność całego układu napędowego. Ponadto pasek zanurzony w oleju pracuje ciszej w porównaniu do klasycznego rozrządu. Niestety nowe systemy typu hot-oil są niezwykle wymagające pod względem jakości oleju silnikowego. Nie tylko paski muszą być wykonane z materiału o najwyższej jakości, ale również olej powinien zawierać specjalne dodatki chroniące go przed starzeniem, jak również zabezpieczające przed tym procesem sam pasek.

Z tego powodu częstotliwość wymiany oleju staje się wartością krytyczną, jej zignorowanie grozi poważnymi problemami. Należy pamiętać, że wymieniany olej powinien być w pełni zgodny z wymaganiami producenta samochodu, w przeciwnym razie zaszkodzi układowi rozrządu, jak i całemu pojazdowi.

Źródło: Materiały redakcyjne

O Autorze

Bogdan Kruk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

autoExpert 05 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę