Rozrząd (układ rozrządu) to kluczowy i skomplikowany element każdego silnika spalinowego, zarówno benzynowego jak i wysokoprężnego. Sprawny rozrząd zapewnia właściwą pracę silnika a niesprawny może doprowadzić do kosztownych remontów. Wymaga on odpowiedniego serwisowania i pamiętania o interwałach wymiany poszczególnych elementów.
Układ rozrządu (w skrócie rozrząd) to zespół elementów, które umożliwiają ściśle określony dopływ powietrza do cylindrów silnika, dodatkowo umożliwia usuwaniem z silnika efektów spalania paliwa. Praca rozrządu jest ściśle zsynchronizowana z pracą układu wtryskowego a także z pracą/położeniem wału korbowego i współpracującym z nim układem korbowo-tłokowym. Najmniejsze problemy z rozrządem powodują szereg niekorzystnych zaburzeń w pracy jednostki napędowej. W skrajnych przypadkach całkowicie uniemożliwiają właściwą pracę silnika.
Rodzaje rozrządu
W dzisiejszych silnikach czterosuwowych ze względu na rodzaj konstrukcji wyróżniamy trzy rodzaje rozrządu:
– OHV (overhead valve)- rozrząd górnozaworowy popychaczowy, oznaczenie rodzaju rozrządu silników tłokowych z wałkiem rozrządu umieszczony jest w bloku silnika i steruje przez popychacze zaworami znajdującymi się w głowicy cylindrów. Jest to rozrząd górnozaworowy z „zaworami wiszącymi”. Obecnie układ ten jest rzadziej stosowany, głównie w pojazdach produkowanych w USA,
schemat układu OHV (źródło:www.motopodrozni.pl)
– SOHC (single overhead camshaft) – rozrząd górnozaworowy z wałkiem w głowicy, w którym wałek rozrządu służący do napędzania zaworów znajduje się w głowicy silnika. Napędzany jest za pomocą koła zębatego, elastycznego paska rozrządu lub łańcuchem. Zaletą tego rozwiązania jest brak pośrednich elementów rozrządu (popychaczy, dźwigni zaworowych) oraz dobra szybkobieżność silnika. Wadą jest złożona konstrukcja głowicy silnika.
schemat ukladu SOHC (źródło: www.motopodrozni.pl)
– DOHC (double overhead camshaft) – rozrząd górnozaworowy z podwójnym wałkiem rozrządu, w głowicy znajdują się dwa wałki rozrządu do sterowania pracą zaworów. Jeden z wałków steruje zaworami ssącymi, a drugi wydechowymi. Zawory umieszczone są pod kątem naprzeciw siebie i dają łatwiej jest kształtować kształt komory spalania. Silnik DOHC umożliwia zastosowanie większej liczby zaworów na cylinder, wpływa to na powiększenie sprawności napełniania i opróżniania cylindra oraz umożliwia osiągnięcie wyższego stopnia sprężania i zmniejszenie oporów przepływu. Konstrukcja ta umożliwia zastosowanie zmiennych faz rozrządu (pod wpływem wzrostu prędkości obrotowej i obciążenia silnika).
schemat układu DOHC (źródło: www.motopodrozni.pl)
Obecnie większość silników wykorzystuje rozrząd DOHC, wynika to głównie z wprowadzania downsizing’u i uzyskiwania coraz większych mocy z litra pojemności.
Skutki zerwanego paska rozrządu przedstawia poniższe zdjęcie (choć są silniki bezkolizyjne):
Uszkodzone tłoki i blok silnika (źródło: facebook.com/autotop1)
Sposób przenoszenia napędu
Istnieją różne sposoby przenoszenia napędu rozrządu SOHC/DOHC, najczęściej spotykane w naszych autach to:
- pasek rozrządu,
- łańcuch rozrządu,
- koła zębate.
Ad. 1: Paski rozrządu gwarantują synchroniczne przeniesienie mocy, ponieważ właściwe połączenie pomiędzy kołami napędowymi a paskiem jest realizowane za pomocą zębów. Pasek rozrządu wykonany jest z czterech podstawowych elementów: tkaniny poliamidowej, korpusu z elastomeru, włókna kordu, tkaniny na grzbiecie. Występują paski jednostronnie użebrowane (głównie), dwustronnie użebrowane (rzadziej) i z użebrowaniem grzbietu do napędu elementów pomocniczych. W pierwszych paskach rozrządu stosowany był trapezowy kształt zębów, wraz ze wzrostem wymagań dotyczących hałasu i obciążeń w napędzie, wprowadzono zęby o kształcie zaokrąglonym (profile HTD i STD). W układzie przenoszenia napędu dodatkowo występują koła zębate wałków rozrządu, koło zębate wału korbowego, rolka napinająca, rolka prowadząca i często rolka pompy wodnej.
Ad. 2: Łańcuchy rozrządu realizują dokładnie te same zadania co paski, łącza w sposób bezślizgowy koła napędowe wału korbowego (czasem też wałków pośrednich) z kołami napędzanymi wałków rozrządu wykorzystując często koła pośrednie i wyrównujące oraz napędzające osprzęt. Łańcuch przesuwa się po prowadnicach, eliminuje to drgania i wycisza jego pracę. W czasie pracy łańcuch ulega rozciąganiu, a jego napięcie jest regulowane siłą napinacza przenoszoną poprzez prowadnicę napinającą. Zazwyczaj stosowany jest napinacz hydrauliczny zasilany z układu smarowania silnika, który dodatkowo redukuje drgania skrętne wału.
Ad. 3: Występuje tu tzw. wałek królewski, głównym elementem przekazującym napęd jest wałek połączony przekładniami stożkowymi z wałem korbowym i wałkiem rozrządu. To rozwiązanie mimo trwałości i niezawodności, nie jest obecnie stosowane powszechnie w samochodach osobowych ze względu na wysoką cenę. Występuje sporadycznie w klasycznych autach i motocyklach.
Wady i zalety
Trudno jednoznacznie wskazać wyższość łańcucha rozrządu nad paskiem. Łańcuch rozrządu jest bardzo trwały i powszechnie krąży opinia, że taki układ jest bezobsługowy. Nie zawsze jest to prawdą, zdarzały się wpadki producentów (nowe wysilone jednostki), gdzie już po kilkudziesięciu tys. km. łańcuchy wymagały wymiany. Nadmienić należy, że żywotność łańcucha w dużym stopniu zależy od sposobu użytkowania, jakości oleju i dbałości o dotrzymanie interwału wymiany oleju. Zaleta będzie fakt, iż łańcuch daje znać o narastającym zużyciu i jego wymianę można spokojnie zaplanować nie narażając silnika na poważną awarię, nie mniej będzie to czynność znacznie droższa niż w wypadku paska rozrządu. Pasek rozrządu jest tańszy, cichszy, lżejszy, oczywiście nie jest tak długowieczny jak łańcuch i ma podstawową wadę, w wypadku zerwania się większość obecnych silników dosłownie „staje” w miejscu. Uszkodzeniu ulegają zawory, często głowica i tłoki…. A należy pamiętać, że oprócz zużycia wynikającego z przebiegu lub wieku paska pod pokrywę dostać może się mały kamyk i najnormalniej w świecie przeciąć go… Oprócz tego wiele zależy również od stylu jazdy, jak i w przypadku łańcucha.
Interwał wymiany
W wypadku paska rozrządu producent podaje interwał w książce pojazdu, należy traktować przebieg w niej podany jako maksymalny, z reguły mowa o 60-1000 tys. km. Użytkowanie auta tylko w mieście czy w warunkach leśnych przyśpiesza zużycie paska i warto o 20% obniżyć podany interwał. Ponadto zakłada się, że pasek rozrządu należy wymieniać po zakupie używanego samochodu po osiągnięciu odpowiedniego przebiegu i/lub po 5 latach od ostatniej wymiany (niezależnie od przebiegu). Dodatkowo gdy pasek jest uszkodzony mechanicznie i/lub popękany lub ubrudzony olejem.
Łańcuch rozrządu ma zazwyczaj wytrzymałość określoną się na około 200-300 tys. km przebiegu. Po przekroczeniu 100 tys. km przebiegu warto kontrolować średnio co drugą wymianę oleju stan łańcucha. Pierwszym negatywnych sygnałem o stanie łańcucha jest zbyt głośne i wyraziste dzwonienie łańcucha, szumy lub cykliczne stuki (czasami to efekt zużycia napinaczy). Innym niepokojącym symptomem może być również pogarszająca się kultura pracy jednostki napędowej, spadek mocy, a także zapalenie się kontrolki „Check engine”, co może znaczyć, że ustawienie wałków rozrządu wykracza poza dopuszczalne kąty (rozciągnięcie łańcucha).
Wymiana napędu rozrządu
O ile w starczych silnikach z jednym wałkiem rozrządu i mieszonych wzdłużnie w komorze silnika było to stosunkowo łatwe i proste, o tyle dziś wykracza to poza możliwości amatora zarówno z powodów „manualnych” jak i sprzętowych. Coraz częściej koła zębate nie posiadają klinów, wymagają sprzętu do blokowania zarówno wałków rozrządu jak i wału. Zestawy te z reguły przeznaczone są do poszczególnych modeli silników co czyni je bezużyteczne przy np. kolejnym nabytym aucie innej marki. Dotyczy to zarówno paska jak i łańcucha. W związku w powyższym zasadne jest oddanie auta do stosownego warsztatu, w którym dodatkowo zostanie zweryfikowany stan wszystkich rolek i napinaczy a także np. pompy wody i umożliwi kompleksową wymianę gwarantującą bezstresowe użytkowanie auta. Należy pamiętać, że mechanik wykonując tę usługę jest też jej gwarantem.
Ceny
O tym, ile będzie kosztować cała usługa, zależy przede wszystkim od tego, jak skomplikowany jest dostęp do rozrządu. W starszych modelach samochodów wymiana jest zwykle najprostsza i najszybsza, robocizna powinna kosztować ok. 100-200 zł, a cały proces nie będzie trwał dłużej niż godzinę. Jeżeli trzeba stosować specjalistyczne blokady lub wykonywać dodatkowe czynności, by dostać się do rozrządu, wtedy koszt wzrosnąć nawet do 300-500 zł. Koszt usługi jest najwyższy przy nowszych modelach aut, gdzie konieczne jest dostanie się dotylnych, bardziej ukrytych części silnika i trzeba często zdemontować elementy przedniego pasa. Nie tylko znacznie zwiększa to poziom skomplikowania zmiany paska i czasochłonność pracy (nawet 8-10 h), ale też wprowadza konieczność korzystania ze specjalistycznych narzędzi, w takiej sytuacji robocizna może przekroczyć 1000 zł…
Koszt części to druga sprawa, na rynku znajdziemy i pojedyncze paski rozrządu jak i całe zestawy z rolkami, śrubami i napinaczami. Ceny są zależne od producenta i naprawdę nie warto tu stawiać na najtańsze oferty… W wypadku łańcucha rozrządu zazwyczaj oferowane są całe zestawy z napinaczami, prowadnicami itp., są one oczywiście znacząco droższe o pasków, jednak ich wymiany dokonujemy znacznie rzadziej. Oczywiście tu również mamy wybór różnych producentów.
Podsumowanie
Bezwzględnie należy dbać o układ rozrządu, jego nieprawidłowe działanie ma wpływ na ekonomikę, sprawność i długowieczność silnika, w skrajnych wypadkach zaniedbanie powoduje konieczność wymiany całej jednostki napędowej. Diagnozujmy, jeździmy ekonomicznie (szczególnie przy obecnych cenach paliw) cieszmy się długą i bezawaryjną jazdą.
Pozdrawiam terenowo
Seba 4×4