Wszystko o rozrządzie silnika

Każdy silnik tłokowy bez względu na to, czy napędza samochód, ciągnik rolniczy czy ogromny statek posiada układ rozrządu. Jego konstrukcja zmieniała się wraz z rozwojem jednostek napędowych
i różniła się trwałością, efektywnością oraz kulturą pracy przejawiającą się m. in. poziomem głośności. Jest to złożony mechanizm wymagający szczególnej opieki serwisowej. Wszelkie zaniedbania powodują poważne, często kosztowne w naprawie uszkodzenia silnika. 

Rodzaje rozrządu: OHV, OHC, DOHC

W dzisiejszych jednostkach napędowych czterosuwowych ze względu na rodzaj konstrukcji wyróżniamy trzy rodzaje rozrządu:  OHV (overhead valve - rozrząd górnozaworowy popychaczowy), OHC (overhead camshaft – rozrząd górnozaworowy z wałkiem w głowicy) oraz DOHC (double overhead camshaft - rozrząd górnozaworowy z podwójnym wałkiem rozrządu w głowicy).

Zobacz też: Dlaczego silnik zużywa olej?

Ten ostatni rodzaj, DOHC powszechnie kojarzony jest wyłącznie z silnikiem 4-ro cylindrowym rzędowym z 16-ma zaworami. Nie jest to jednak żelazna reguła, ponieważ były  takie konstrukcje,  gdzie układ DOHC napędzał 8 zaworów.

Jak działa system zmiennych faz rozrządu?

„Zmienne fazy rozrządu to rozwiązanie stosowane coraz powszechniej we wszystkich nowoczesnych konstrukcjach. Zapewnia lepsze napełnienie cylindrów mieszanką paliwowo-powietrzną w stosunku do rozwiązań standardowych, które zostały zaprojektowane optymalnie dla uśrednionej wartości prędkości obrotowej i obciążenia silnika” – mówi Robert Puchała z Grupy Motoricus S.A.

Możliwość obrotu wałka rozrządu względem koła napędzającego ten wałek lub najnowsze konstrukcje, w których zawory sterowane są elektromagnetycznie (bez udziału wałka) zapewniają znacznie lepsze dostosowanie czasu  otwarcia zaworów do chwilowego obciążenia silnika.

Zobacz też: Obieg oleju w preselekcyjnej skrzyni biegów DSG

Koła zębate, łańcuch a może pasek

Najstarsze konstrukcje silników posiadały rozrząd, w których napęd przenoszony był za pomocą kół zębatych. Rozwiązanie to najlepiej sprawdzało się w silnikach ciągników rolniczych i w zasadzie było bezobsługowe. Zdziwić może jednak fakt, że koła zębate stosowano jeszcze do niedawna w niektórych silnikach do samochodów dostawczych. Kolejnym rozwiązaniem został łańcuch rozrządu. Co starsi kierowcy małego czy też dużego fiata z pewnością pamiętają ile mógł przysporzyć kłopotu. Jego trwałość pozwalała na przejechanie niejednokrotnie tylko 20 tys. kilometrów po czym rozciągał się, dochodziło do obcierania rozciągniętego łańcucha o obudowę i wymiana była konieczna. Pod warunkiem naturalnie, że w ogóle udało się kupić nowy.

Zobacz też: System zmiennych faz rozrządu Valvelift

Czasy te jednak bezpowrotnie minęły i łańcuch rozrządu z powodzeniem jest stosowany
w najnowocześniejszych silnikach. W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku zaczęto stosować gumowe, zbrojone paski zębate.  Jest to rozwiązanie, które prawdopodobnie sukcesywnie będzie wypierało łańcuch rozrządu.

Wady i zalety

Koła zębate napędzające układ rozrządu czynią go bezobsługowym, jednak cechuje je duża masa wirująca i nie sprawdzają się w nowoczesnych, mocnych i dynamicznych jednostkach napędowych. Łańcuch rozrządu jest bardzo trwały i powszechnie krąży opinia, że taki układ jest bezobsługowy. Znana niemiecka marka samochodowa właśnie dlatego chętnie korzystała z tego rozwiązania, gdzie
w silnikach prawidłowo smarowanych napęd rozrządu mógł bez obsługi wytrzymać nawet 400 tys. kilometrów przebiegu pojazdu. Producenci samochodów nie określają po jakim przebiegu powinno się wymienić łańcuch. Niepokojące powinny być nienaturalne dźwięki pochodzące spod maski, które sprawny mechanik bez większego problemu zinterpretuje podczas przeglądu. 

Zobacz też: Jakie mogą być przyczyny wysokiego spalania w dieslu?

„Wadą łańcucha jest jednak stawianie przez niego znacznych oporów ruchu oraz generowanie podwyższonego poziomu głośności. Coraz więcej konstruktorów silników wykorzystuje gumowe, zbrojone paski zębate. Ich trwałość rośnie i niektórzy producenci pojazdów zakładają jego wymianę dopiero po przejechaniu 240 tys. kilometrów” - mówi Robert Puchała z Grupy Motoricus S.A.  „Są to jednak założenia nader optymistyczne i określone dla idealnych warunków jazdy. W praktyce zdecydowanie lepiej i bezpieczniej jest przyjąć, że wymiana paska powinna być wykonana znacznie wcześniej, nawet już po przejechaniu 75% zalecanego dystansu. Z tego powodu niektórzy mechanicy dla niektórych  marek  bezwzględnie zalecają serwis paska po 60 tys. kilometrów” – dodaje Puchała.

Gdy zerwie się pasek rozrządu

Zerwanie napędu rozrządu, łańcucha czy paska zazwyczaj nie wróży nic dobrego. Mniejszy problem jest w przypadku silników bezkolizyjnych, których na rynku ubywa. Wystarczy wtedy założyć nowy rozrząd i samochód powraca do pełnej sprawności. O wiele gorzej, gdy konstrukcja jest kolizyjna tzn. taka, gdzie po zerwaniu napędu rozrządu dochodzi do kolizji między zaworem a tłokiem. Najczęściej powoduje to zgięcie zaworów, często skrzywienie wałka rozrządu, a w ekstremalnych sytuacjach nawet wybicie dziury w tłoku. Zależy to od prędkości obrotowej i siły zderzenia. Dlatego oczywistym wydaje się, że lepiej jest zapobiegać niż leczyć. Wymiana paska wraz z rolkami napinającymi
w klasycznym silniku benzynowym może kosztować ok. 500 zł, to kwota znacznie niższa niż poważny remont silnika. Jeżeli pompa wodna napędzana jest tym samym paskiem, należy ją również wymienić, aby nie była powodem nieprzewidzianych problemów.

Zobacz też: Turbosprężarka o zmiennej geometrii łopatek

Rozsądek podpowiada tu, że konstruktorzy powinni dążyć do projektowania wyłącznie silników bezkolizyjnych, jednak zdaje się, że z pełną premedytacją robią zupełnie odwrotnie, ponieważ prawa rynku i interesów koncernów samochodowych są nieubłagane.

Rozrząd – układ specjalnej troski

„Aby uniknąć nader nieprzyjemnych konsekwencji i niebanalnych kosztów po awarii rozrządu musimy kierować się kilkoma generalnymi zasadami. Jeśli kupujemy auto używane, bez pewności co do historii jego serwisowania w pierwszej kolejności powinniśmy wymienić pasek rozrządu wraz
z napinaczami. Gros kosztów naprawczych, szczególnie w nowoczesnych, skomplikowanych technologicznie konstrukcjach silników to koszty wykonania usługi. Naprawy te generują bardzo dużo pracy wynikającej z trudnego dostępu do układu czyli tzw. dojścia warsztatowego” - mówi Robert Puchała z Grupy Motoricus S.A..

Dlatego jeśli wymieniamy już pasek bardzo rozsądną i opłacalną w perspektywie czasu jest wymiana na nowe pozostałych elementów mechanicznych takich jak rolki napinacza i pompy wody, jeśli ta oczywiście napędzana jest przez pasek.  

Zobacz też: Cylinder on demand – oszczędność według Audi

Niepokojącym sygnałem są wycieki oleju w okolicy osłony paska rozrządu nawet jeżeli są minimalne. Rozwiązaniem z pewnością nie jest tu wyłącznie uzupełnienie płynu eksploatacyjnego do wymaganego poziomu. Olej rozrzucony siłą odśrodkową może osiąść na pasku i zdegradować gumę, a wtedy do jego zerwania dochodzi o wiele łatwiej i szybciej.

Innym, częstym powodem zerwania lub przeskoczenia paska napędu rozrządu jest próba rozruchu pojazdu na holu. Rozrusznik obraca wałem korbowym w sposób delikatny, zrównoważony a zupełnie inne siły działają  kiedy holowaniu przy prędkości 40 km/ h na drugim biegu towarzyszy gwałtowne puszczenie sprzęgła. Wtedy rozrząd nie nadąża za rozpędzonym wałem korbowym, a  pasek nie wytrzymuje tak silnych naprężeń. Takie przypadki są jeszcze częstsze, gdy panuje ujemna temperatura i olej staje się bardzo gęsty stawiając duże opory rozruchu silnika. Pamiętajmy zatem, gdy faktycznie musimy uruchomiać nasz pojazd poprzez jego holowanie, aby robić to na wyższym biegu delikatnie zwalniając sprzęgło.

Źródło: Motoricus S. A.