Układ rozrządu: co to takiego i jak działa?

Jak działa rozrząd w samochodzie?

Jaką rolę pełni rozrząd? Ma on dwa podstawowe zadania:

• Układ rozrządu steruje dopływem powietrza do poszczególnych cylindrów – reguluje moment rozpoczęcia dostawy ładunku powietrza, czas trwania dostawy powietrza, a także moment zakończenia dostawy powietrza.
• Steruje usuwaniem spalin z poszczególnych cylindrów.

Obecnie od wielu lat produkuje się silniki górnozaworowe, czyli takie, w których układ rozrządu znajduje się w górnej części jednostki napędowej (nad blokiem silnika, z wałem korbowym).

Z jakich elementów zbudowany jest układ rozrządu? To:

• Jeden wałek albo dwa wałki rozrządu, zintegrowane z własnym kołem zębatym.
• Zawory dolotowe – metalowe „grzybki” na specjalnych sprężynach, regulujące dopływ powietrza z układu dolotowego do poszczególnych cylindrów.
• Zawory wylotowe – metalowe „grzybki” na specjalnych sprężynach, regulujące usuwanie spalin z poszczególnych cylindrów do układu wydechowego.
• Elementy pośredniczące, pomiędzy wałkiem rozrządu a zaworami – na przykład popychacze szklankowe i dźwigienki zaworowe.
• Napęd rozrządu. W zależności od rodzaju silnika jest to pasek rozrządu albo łańcuch rozrządu. Nie stosuje się od lat napędu rozrządu z kołami zębatymi.
• Elementy towarzyszące napędowi rozrządu: napinacz paska rozrządu albo łańcucha rozrządu, koła prowadzące albo w przypadku łańcucha rozrządu: napinacz, koło prowadzące i ślizgi (zależnie od zastosowanego rozwiązania).
• Elementy układu zmiennych faz rozrządu, przestawiające fazy rozrządu zgodnie z obciążeniem silnika – może to być koło zmiennych faz rozrządu, urządzenie przesuwające wałek rozrządu dzięki naporowi ciśnienia oleju silnikowego albo inne rozwiązania. Zmienne fazy rozrządu służą zoptymalizowaniu pracy silnika przy różnych obciążeniach.
• Czujnik położenia walu korbowego – połączony z komputerem sterującym pracą jednostki napędowej.
• Czujnik położenia wałka rozrządu – połączony z komputerem sterującym pracą jednostki napędowej.

Jak działa rozrząd w samochodzie? Spójrzmy na popularne rozwiązanie:

• Rozrusznik uruchamia silnik – wał korbowy zaczyna się obracać.
• Pasek rozrządu lub łańcuch rozrządu (w zależności od budowy silnika) przekazuje napęd z koła zębatego (napędowego) na wale korbowym na koło zębate (zdawcze) na wałku rozrządu. Wałek rozrządu obraca się dwa razy wolniej niż wał korbowy. Aby to osiągnąć, stosuje się odpowiednią ilość zębów na kole napędowym, a także odpowiednią wielkość koła.
• Na wałku rozrządu znajdują się specjalnie wyprofilowane krzywki. Kiedy wałek się obraca, krzywki powodują otwieranie się i zamykanie zaworów dolotowych i wylotowych w odpowiednim czasie. Jest to dokładnie zsynchronizowane z położeniem wału korbowego.
• Po otwarciu zaworów dolotowych do wnętrza cylindra dostaje się powietrze, zasysane przez silnik. W silnikach turbodoładowanych jest ono skompresowane. Po zamknięciu zaworów dolotowych i otwarciu zaworów wylotowych z zaworów usuwane są spaliny, które trafiają do układu wydechowego.

Pasek rozrządu napędza także inne urządzenia. Niemal zawsze jest to pompa cieczy chłodzącej.

Od wielu lat w samochodach stosowana jest technika wielozaworowa, która zdecydowanie poprawia optymalną pracę jednostki napędowej (lepsze spalanie paliwa, mniejsza emisja spalin, większa moc). Standardowo stosowano jeden zawór dolotowy i jeden zawór wylotowy na jeden cylinder. Obecnie stosuje się inne rozwiązania:

• 2 zawory dolotowe i 1 zawór wylotowy na 1 cylinder,
• 2 zawory dolotowe i 2 zawory wylotowe na 1 cylinder,
• 3 zawory dolotowe i 2 zawory wylotowe na 1 cylinder. 

Najpopularniejsze uszkodzenia pasków rozrządu

Pasek rozrządu to najważniejsza część napędu rozrządu. Pasek rozrządu zapewnia właściwą synchronizację pracy pomiędzy wałem korbowym a wałkiem rozrządu. Pasek rozrządu posiada ząbki, tak samo jak współpracujące z nim koła. Pasek zbudowany jest z gumy, która wzmocniona jest specjalnym kordem wewnątrz.

Pasek rozrządu podlega okresowej wymianie. Interwał wymiany jest określony przez producenta samochodu w instrukcji. Pasek rozrządu może zostać uszkodzony w trakcie eksploatacji. Powodów jest bardzo wiele.

• Pęknięcie paska rozrządu – może być spowodowane starością, zablokowaniem jednego z napędzanych podzespołów (np. pompy cieczy chłodzącej), uszkodzeniami mechanicznymi.
• Uszkodzenie paska rozrządu na skutek zabrudzenia go olejem silnikowym lub innym płynem – w tym przypadku również może dojść do pęknięcia paska rozrządu.
• Rozwarstwienie paska rozrządu – spowodowane jest najczęściej przez awarię łożyska jednego z napędzanych podzespołów, np. pompy cieczy chłodzącej.
• Brak niektórych zębów paska – najczęściej spowodowany przez awarię któregoś z napędzanych urządzeń.
• Naderwanie paska – najczęściej powodem jest zbyt duże napięcie.
• Silne zużycie paska – spowodowane starością samego paska albo uszkodzeniem kół napędzanych urządzeń i kół wałka rozrządu lub wału korbowego.
• Pęknięcia na pasku – powodem może być przegrzewanie się silnika.
• Naderwania boków paska – powodem jest najczęściej złe ustawienie kół zębatych względem siebie.

Sprawny układ rozrządu ma kluczowy wpływ na sprawność każdego silnika. Dlatego należy przestrzegać interwałów wymiany paska rozrządu, a także reagować na wszelakie objawy awarii.