Zmienne fazy rozrządu. Co to daje i czy jest opłacalne

Układ rozrządu (popularnie zwany po prostu rozrządem) odpowiedzialny jest za dostarczenie mieszanki ładunku, czyli mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra oraz za odprowadzenie spalin do kanałów wylotowych.

We współczesnych silnikach stosowane są trzy 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).

Ale oprócz tego rozrząd może mieć zastosowany specjalny układ działania. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych systemów tego typu są zmienne fazy rozrządu.

REKLAMA
zobacz także 

Optymalne spalanie

Zmienne fazy rozrządu wymyślono po to, aby uzyskać lepsze parametry spalania przy jednoczesnym polepszeniu dynamiki. Ktoś powie, że przecież od dawna znane jest turbodoładowanie, które zapewnia dobry przypływ mocy.

Jednak doładowanie jest rozwiązaniem dość drogim, które ekonomikę spalania pozostawia na dalszym planie. Tymczasem konstruktorom chodziło właśnie o ograniczenie zużycia paliwa. Dokonano tego uzależniając kąt otwarcia poszczególnego zaworu od prędkości obrotów silnika w danej chwili, a także siły nacisku na pedał przyśpieszenia.

- Aktualnie jest 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.

Pierwszy układ zmiennych faz rozrządu pojawił się w 1981 roku w Alfie Romeo Spider. Ale dopiero wprowadzenie tego systemu (po udoskonaleniu) przez Hondę w 1989 roku (układ VTEC) rozpoczął światową karierę zmiennych faz rozrządu. Niebawem podobne systemy pojawiły się w BMW (Doppel-Vanos) oraz Toyocie (VVT-i).

Trochę teorii

Na początek wyjaśnijmy ten zawiły termin – zmienne fazy rozrządu. Chodzi o przestawienie momentów otwarcia i zamknięcia zaworów w zależności od obciążenia silnika i jego prędkości obrotowej. Zatem zmianie podlegają czasy napełniania i opróżniania cylindra ładunkiem. Przykładowo, przy niskich prędkościach obrotowych silnika zawór dolotowy jest otwierany później i zamykany wcześniej niż przy wyższych prędkościach.

Dzięki temu krzywa momentu obrotowego jest bardziej płaska tj. większy moment jest dostępny przy niższych prędkościach obrotowych, a co za tym idzie wzrasta elastyczność silnika przy spadku zużycia paliwa. Można zaobserwować także lepszą reakcję na wciśnięcie pedału gazu w jednostkach wyposażonych w taki system.

W systemie zmiennych faz rozrządu VTEC opracowanym przez Hondę i stosowanym w latach 90., na wałku umieszczono dwa zestawy krzywek sterujących zaworami. Przełączają się po przekroczeniu 4500 obr./min. Układ ten bardzo dobrze spisuje się na wysokich obrotach, za to gorzej na niskich. Jazda autem napędzanym silnikiem z tym systemem wymaga precyzyjnej zmiany biegów.

Ale za to użytkownik ma pojazd z silnikiem o ok. 30-50 KM mocniejszym niż jednostki o podobnej pojemności skokowej bez zmiennych faz rozrządu. Np. silnik 1.6 VTEC Hondy ma moc 160 KM, a w wersji ze zwykłym rozrządem 125 KM. Podobny system wprowadziło Mitsubishi (MIVEC) i Nissana (VVL).

W udoskonalonym hondowskim systemie i-VTEC udało się polepszyć pracę silnika na niskich obrotach. W konstrukcji połączono krzywki na wałku z układem hydraulicznym, który pozwala dowolnie zmieniać kąt wałka rozrządu. W ten sposób płynnie dostosowano fazy pracy rozrządu do prędkości obrotowej silnika.

Warto przeczytać: Układ wydechowy, katalizator - koszty i sposoby naprawy uszkodzeń 

Konkurencyjnymi rozwiązaniami są VVT-i spotykane w modelach Toyoty, Double-Vanos w BMW, Super Fire w Alfach Romeo, czy Zetec SE w Fordach. Czasem otwarcia i zamknięcia zaworów sterują nie zestawy krzywek, lecz hydrauliczny popychacz fazowy, który ustawia kąt pochylenia wałka, na którym są umieszczone krzywki. Proste układy mają kilka stałych kątów nachylenia wałka, które zmieniają się w zależności od obrotów. Doskonalsze zmieniają kąt płynnie.

Oczywiście systemy zmiennych faz rozrządu występują w wielu innych markach samochodów.

Wady i zalety

Zalety silników wyposażonych w zmienne fazy rozrządu wymieniliśmy już wyżej. To polepszenie dynamiki jednostki napędowej przy jednoczesnej optymalizacji zużycia paliwa. Ale prawie jak każdy mechanizm system zmiennych faz rozrządu ma również wady.

- Te układy mają złożoną budowę, sporo części i w razie awarii naprawa jest skomplikowana co wiąże się ze sporymi kosztami - mówi Adam Kowalski, mechanik ze Słupska.

Już w przypadku naprawy zwykłego rozrządu koszt naprawy może przekroczyć kilka tysięcy złotych. Trzeba jeszcze wziąć pod uwagę, że naprawy rozrządu ze zmiennymi fazami nie dokonamy w pierwszym lepszym warsztacie. Czasem pozostaje tylko wizyta w autoryzowanym serwisie. Tym bardziej, że i oferta zamienników części nie jest oszałamiająca.

- Minusem jest także koszt zakupu samego auta, nawet na rynku wtórnym. Zawsze są one droższe o kilkanaście, a czasem kilkadziesiąt procent od swoich odpowiedników bez zmiennych faz rozrządu - dodaje mechanik.

Dlatego jego zdaniem jest ktoś potrzebuje samochodu tylko do miasta, to raczej nie wykorzysta zalet auta z silnikiem ze zmiennymi fazami rozrządu. - Miejskie dystanse są zbyt krótkie, aby cieszyć się dynamiką i rozsądnym zużyciem paliwa - przekonuje Adam Kowalski.

Mechanicy radzą, że aby uniknąć nieprzyjemnych konsekwencji i sporych kosztów po awarii rozrządu należy kierować się kilkoma generalnymi zasadami.

- Jeśli kupujemy auto używane, bez pewności co do historii jego serwisowania t w pierwszej kolejności powinniśmy wymienić pasek rozrządu wraz z napinaczami i pompą wody, oczywiście jeśli jest ona napędzana przez pasek - mówi Robert Puchała z Grupy Motoricus S.A.