W dzisiejszych czasach projektanci silników mają coraz trudniejsze zadanie, by spełniały one wszystkie, często bardzo restrykcyjne normy prawne oraz coraz większe wymagania klientów. Ważne są coraz wyższe osiągi, większa efektywność oraz przede wszystkim jak najniższa emisja spalin. Zmienne fazy rozrządu okazały się jednym z rozwiązań, które umożliwiło osiągnięcie tych celów. Rozwiązanie to opracowane i stosowane w silnikach od lat 80. znajduje zastosowanie także i dziś.
Rozrząd odpowiada za dostarczenie mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra oraz odprowadza spaliny do kanałów wylotowych. Współcześnie można wyróżnić 3 podstawowe rodzaje rozrządu: OHV (overhead valve – rozrząd górnozaworowy popychaczowy), OHC (overhead camshaft – rozrząd górnozaworowy z jednym wałkiem w głowicy) oraz DOHC (double overhead camshaft – rozrząd górnozaworowy z podwójnym wałkiem rozrządu w głowicy). Poza tym rozrząd może być wyposażony w specjalny układ działania. Właśnie tym jest mechanizm zmiennych faz rozrządu, o którym dzisiaj opowiemy. Rozwiązanie to po raz pierwszy pojawiło się w Alfie Romeo Spider w 1981 roku. Jednak dopiero udoskonalenie go dokonane przez Hondę 8 lat później sprawiło, że technologia ta pojawiła się także u innych producentów, takich jak BMW czy Toyota. Co ciekawe pomysłodawca czy konstruktor, który pierwszy opatentował i wykorzystał tę technologię, nie jest znany. Mechanizm ten oprócz optymalizacji pracy jednostki napędowej umożliwia także tzw. hamowanie silnikiem, zwiększając efektywność układu hamulcowego oraz zasięg samochodu wyposażonego w napęd hybrydowy czy elektryczny.
Z poniższego artykułu, dowiesz się:
- czym jest zmienna faza rozrządu;
- z czego się składa;
- jak działa ten mechanizm;
- jakie są jego korzyści i wady.
Zmienne fazy rozrządu – o co chodzi?
Należysz do grupy ludzi, którym zależy na tym, by ich samochód był jak najefektywniejszy oraz ekologiczny? Jeśli tak, to pewnie zadajesz sobie pytanie, co to są zmienne fazy rozrządu. Bez obaw! Spieszymy z wyjaśnieniem.
Zmienna faza rozrządu nazywana jest również zmienną geometrią rozrządu albo zmiennymi wałkami rozrządu. Jest to system, który umożliwia zmianę położenia wałków rozrządu tak, by zoptymalizować pracę silnika. W tradycyjnym układzie rozrządu są one ustawione w jednym położeniu i pozostają niezmienne podczas trwania całego cyklu pracy silnika.
Mechanizm zmiennych faz rozrządu reguluje położenie wałków, dostosowując ich pozycję do obrotów jednostki napędowej na podstawie sygnałów otrzymywanych z komputera pokładowego. W niskich i średnich obrotach silnika, wałki rozrządu są ustawione w pozycji nazywanej retardy (opóźnienie). W tym ustawieniu zapłon występuje znacznie później niż gdyby znajdował się w pozycji standardowej. Zwiększa ona efektywność spalania paliwa i zmniejsza emisję szkodliwych substancji.
Kiedy samochód znajduje się na wysokich obrotach wałki rozrządu ustawione są w pozycji nazywanej advance (postęp, osiągnięcie). Zapłon następuje wcześniej, niż miałoby to miejsce w pozycji standardowej, co skutkuje zwiększeniem mocy silnika i generuje lepsze osiągi.
Sprawdź także: Czujnik położenia wałka rozrządu – co to i jak działa?
Mechanizm zmiennych faz rozrządu – budowa
Odpowiedzieliśmy na pytanie, co to są zmienne fazy rozrządu. Zanim przejdziemy do wyjaśnienia ich działania, przyjrzymy się budowie tego mechanizmu. Składają się na nią:
- wałki rozrządu – przenoszące ruch z wału korbowego na zawory jednostki napędowej, decydują one o momencie i czasie, w jakim otwierają się owe zawory;
- koło zmiennych faz rozrządu – umożliwiające zmianę położenia wałków rozrządu, są napędzane przez silnik elektromechaniczny, elektryczny lub elektrohydrauliczny;
- układ napędowy – jego zadaniem jest przesuwanie kołami zmiennych faz rozrządu,
- komputer pokładowy – odpowiada za kontrolowanie całego mechanizmu, monitoruje warunki pracy jednostki napędowej i dostosowuje do nich położenie wałków rozrządu;
- czujniki – służą gromadzeniu informacji o pracy silnika i przekierowują je do komputera pokładowego, cały mechanizm składa się między innymi z czujników: położenia wału korbowego, czujnik położenia wałka rozrządu, czujnik ciśnienia oleju;
- układ sterowania – kontroluje działanie silnika i przekazuje sygnały z komputera pokładowego do poszczególnych elementów mechanizmu zmiennych faz rozrządu; w jego skład wchodzą elementy elektryczne i elektroniczne, takie jak: przekaźniki, przetwornice, moduły sterujące.
Sprawdź również: Co ile wymieniać rozrząd silnika?
Koło zmiennych faz rozrządu – istota całego mechanizmu
Bezsprzecznie jest ono najważniejszym elementem zmiennej fazy rozrządu. To ono odpowiada za płynną zmianę położenia wałków rozrządu, optymalizując tym samym pracę jednostki napędowej. Może być napędzane silnikiem elektrycznym, elektromechanicznym bądź elektrohydraulicznym, a jego pozycja jest kontrolowana przez komputer pokładowy.
Składa się ono z pierścienia zębatego oraz wałka. Pierścień jest połączony z wałem korbowym, a wał z wałkiem rozrządu. Całe koło zaś jest zsynchronizowane z wałkiem rozrządu przy użyciu zębatki oraz łożyska, które to umożliwia płynne przesuwanie się wałka rozrządu.
Jak działa system zmiennych faz rozrządu?
Znając już podstawowe elementy jego budowy czas przyjrzeć się temu, jak działają zmienne fazy rozrządu. Optymalizacja pracy jednostki napędowej, zwiększenie jej osiągów przy jednoczesnym zmniejszeniu spalania oraz emisji szkodliwych substancji wpływają na niesłabnący wzrost popularności mechanizmu, jakim są zmienne fazy rozrządu. Schemat ich działania można przedstawić w następujący sposób:
- cały proces rozpoczyna się od pomiarów dokonywanych przez czujniki, które zbierają dane dotyczące obrotów silnika, położenia wałka rozrządu, temperatury silnika i innych parametrów;
- dane te są przesyłane do komputera silnika, który poddaje je analizie i na podstawie ustawień programowych decyduje o konieczności zmiany położenia wałka rozrządu;
- w przypadku, w którym komputer silnika uznaje, że owa zmiana położenia wałków jest konieczna, przesyła sygnał do serwomotoru, który fizycznie przesuwa koło zmiennej fazy rozrządu;
- koło zmiennej fazy rozrządu, zamocowane na wałku rozrządu i wyposażone w specjalne zęby, precyzyjnie i szybko przesuwa ów wałek na odpowiednią pozycję.
Cały powyższy schemat opiera się na ciągłej i ponawianej pracy w zależności od warunków pracy silnika, co pozwala na nieprzerywaną niczym regulację położenia wałka rozrządu. Zmienne fazy rozrządu działają podobnie niezależnie od tego, o której marce mówimy. Diabeł tkwi jednak w szczegółach i mogą one nieznacznie różnić się w zależności od producenta.
Jak działają zmienne fazy rozrządu u popularnych producentów? Dla przykładu marka BMW używa systemu „Valvetronic”, który reguluje objętość komory spalania poprzez zmianę wysokości położenia wałka rozrządu. Audi z kolei wykorzystuje system „VarioCam Plus”, który dynamicznie dostosowuje położenie wałków rozrządu, ale osiąga to dzięki zmianie kąta wychylenia tegoż wałka. Znany z Toyoty system „VVT-i” działa na podobnej zasadzie jak „VarioCam Plus”, z tą różnicą, że „VVT-i” kontroluje położenie wałka rozrządu dla jednego cylindra, natomiast „VarioCam Plus” dla zaworów ssących i wydechowych.
Warto zwrócić uwagę również na to, że napęd wałków rozrządu może różnić się w zależności od producenta. Napęd elektryczny stosują między innymi: BMW, Audi czy Toyota. Ford i Honda stosują napęd hydrauliczny, a napęd mechaniczny możemy znaleźć w samochodach marki Mercedes-Benz oraz Hyundai. Należy pamiętać, że system zmiennych faz rozrządu różni się zaawansowaniem technologicznym, co przekłada się na jego skuteczność i efektywność – mówi ekspert Inter Cars.
Nie zmienia to faktu, że większość producentów używa mechanizmu, jakim są zmienne fazy rozrządu. Schemat jego pracy może co prawda nieco się różnić, ale jego celem niezmiennie pozostaje zwiększenie efektywności i zmniejszenie spalania.
Sprawdź także: BMW – modele i historia marki
Zadbaj o rozrząd z Inter Cars
Warto jednak pamiętać, że mechanizm ten, którego sercem jest koło zmiennych faz rozrządu, nie jest niezniszczalne i wymaga regularnej konserwacji oraz serwisowania. Tak samo, jak i zwykły rozrząd. W przypadku pominięcia powyższych czynności możesz mieć do czynienia z awarią wałków rozrządu, kół zębatych wałka rozrządu, łańcucha rozrządu czy też koła zmiennych faz rozrządu. Musisz pamiętać, że w przypadku zmiennych faz rozrządu – ze względu na skomplikowanie systemu – przeznaczone do niego części zamienne będą odpowiednio większe. Nie musisz się jednak martwić i niezależnie od tego, czy Twój samochód ma zmienne fazy rozrządu, czy też nie – wszystkie niezbędne części znajdziesz w sklepie Inter Cars. W naszej ofercie znajdują się części zamienne najwyższej jakości od sprawdzonych producentów.
Znajdź części zamienne i akcesoria do Twojego auta!
Korzyści i wady zastosowania zmiennych faz rozrządu
Zmienne fazy rozrządu niewątpliwie mają wiele zalet przemawiających za ich zastosowaniem. Na czele ze zwiększeniem efektywności pracy jednostki napędowej podczas różnych obciążeń. Dzięki temu kierujący pojazdem nie tylko ma szansę na bardziej precyzyjne wykorzystanie mocy silnika, ale także na zaoszczędzenie paliwa i nieemitowanie dużej ilości szkodliwych substancji powstających podczas jego spalania.
Zmienna faza rozrządu jest zazwyczaj stosowana w samochodach nowszych, a co za tym idzie, także i droższych. W związku z tym koszt jej wymiany bądź naprawy będzie odpowiednio wyższy niż zwykłego rozrządu. Warto pamiętać także, by zlecać te czynności wysokiej klasy specjalistom, gdyż serwisowanie tego mechanizmu jest dość trudne i nie każdy warsztat ma odpowiednie narzędzia oraz wystarczająco wykwalifikowany personel, aby dokonać naprawy. Dodatkowo skomplikowana budowa, zawierająca wiele elementów oznacza zwiększone ryzyko wystąpienia awarii w porównaniu z rozwiązaniami tradycyjnymi.
Jednak, gdy będziesz pamiętać o regularnej konserwacji, używać wysokiej jakości olejów oraz serwisować pojazd w rekomendowanych interwałach, możesz spać bezpiecznie i cieszyć się w pełni z mocy, jaką oferuje dana jednostka napędowa. Jednocześnie da się zauważyć zarówno oszczędność paliwa, jak i obniżoną emisję szkodliwych substancji, a wszystko to dzięki zmiennej fazie rozrządu.
