Rozrząd w aucie – co warto o nim wiedzieć

Rozrząd (układ rozrządu) to kluczowy i skomplikowany element każdego silnika spalinowego – zarówno benzynowego, jak i wysokoprężnego. Wymaga on odpowiedniego serwisowania i pamiętania o interwałach wymiany poszczególnych elementów, gdyż niesprawny może doprowadzić do kosztownych remontów.

Artykuł ukazał się w numerze 1/2022 "Lasu Polskiego".

Układ rozrządu to zespół elementów, które umożliwiają ściśle określony dopływ powietrza do cylindrów silnika, umożliwiając dodatkowo usuwanie efektów spalania paliwa. Jego praca jest ściśle zsynchronizowana z układem wtryskowym, a także z położeniem wału korbowego i współpracującym z nim układem korbowo-tłokowym. Najmniejsze problemy z rozrządem powodują szereg niekorzystnych zaburzeń pracy jednostki napędowej, a w skrajnych wypadkach całkowicie uniemożliwiają właściwą pracę silnika.

Rodzaje rozrządu

W dzisiejszych silnikach czterosuwowych wyróżniamy trzy rodzaje rozrządu ze względu na rodzaj konstrukcji:

• OHV (overhead valve) – rozrząd górnozaworowy popychaczowy umieszczony w bloku silnika, steruje przez popychacze zaworami znajdującymi się w głowicy cylindrów. Jest to rozrząd z „zaworami wiszącymi”. Obecnie układ ten jest rzadziej stosowany i występuje głównie w pojazdach produkowanych w USA.

• SOHC (single overhead camshaft) – rozrząd górnozaworowy, w którym wałek rozrządu służący do napędzania zaworów znajduje się w głowicy silnika. Napędzany jest za pomocą koła zębatego, elastycznego paska rozrządu lub łańcucha. Zaletą jest brak pośrednich elementów rozrządu (popychaczy, dźwigni zaworowych) oraz dobra szybkobieżność silnika, do wad należy zaliczyć złożoną konstrukcję głowicy silnika.

• DOHC (double overhead camshaft) – rozrząd górnozaworowy z podwójnym wałkiem. W głowicy znajdują się dwa wałki rozrządu do sterowania pracą zaworów. Jeden z nich steruje zaworami ssącymi, a drugi – wydechowymi. Zawory umieszczone są pod kątem, naprzeciw siebie. Silnik DOHC umożliwia zastosowanie większej liczby zaworów na cylinder, co wpływa na powiększenie sprawności napełniania i opróżniania cylindra oraz umożliwia osiągnięcie wyższego stopnia sprężania i zmniejszenie oporów przepływu. Konstrukcja umożliwia zastosowanie zmiennych faz rozrządu (pod wpływem wzrostu prędkości obrotowej i obciążenia silnika).

Obecnie większość silników wykorzystuje rozrząd DOHC, wynika to głównie z wprowadzania downsizing’u i uzyskiwania coraz większych mocy z litra pojemności.

Sposób przenoszenia napędu

Istnieją różne sposoby przenoszenia napędu rozrządu SOHC/DOHC. Najczęściej spotykane w naszych autach to:

1. pasek rozrządu,

2. łańcuch rozrządu,

3. koła zębate.

Paski rozrządu gwarantują synchroniczne przeniesienie mocy, ponieważ właściwe połączenie pomiędzy kołami napędowymi a paskiem jest realizowane za pomocą zębów. Pasek rozrządu składa się 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.

Łańcuchy rozrządu realizują dokładnie te same zadania co paski, łączą 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, co eliminuje 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.

Koła zębate – 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. Warto nadmienić, że żywotność łańcucha w dużym stopniu zależy od sposobu użytkowania, jakości oleju i dbałości o dotrzymanie interwału wymiany oleju. Zaletą będzie fakt, że łańcuch daje znać o narastającym zużyciu i jego wymianę można spokojnie zaplanować, nie narażając silnika na poważną awarię. Niemniej będzie to czynność znacznie droższa niż w wypadku wymiany paska rozrządu, który jest tańszy, cichszy, lżejszy, ale oczywiście nie tak długowieczny jak łańcuch. Ma też podstawową wadę, w razie zerwania 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 może się dostać mały kamyk i po prostu go przeciąć. Oprócz tego wiele zależy również od stylu jazdy, tak jak w przypadku łańcucha.

Interwał wymiany

W przypadku paska rozrządu producent podaje interwał w książce pojazdu, podany w niej przebieg należy traktować jako maksymalny. Użytkowanie auta tylko w mieście lub 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), a dodatkowo, gdy pasek jest uszkodzony mechanicznie, popękany lub ubrudzony olejem.

Łańcuch rozrządu ma zazwyczaj wytrzymałość określoną się na ok. 200–300 tys. km przebiegu. Po przekroczeniu 100 tys. km warto kontrolować stan łańcucha średnio co drugą wymianę oleju. Pierwszym negatywnym sygnałem o jego stanie jest zbyt głośne i wyraziste dzwonienie, 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 starszych silnikach z jednym wałkiem rozrządu wymiana była stosunkowo prosta, 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 bezużytecznymi przy np. kolejnym nabytym aucie innej marki. Dotyczy to zarówno paska, jak i łańcucha. W związku w powyższym zasadne jest oddanie auta do warsztatu, w którym dodatkowo zostanie zweryfikowany stan wszystkich rolek i napinaczy, a także np. pompy wody, co umożliwi kompleksową wymianę gwarantującą bezstresowe użytkowanie auta. Pamiętajmy, że mechanik, wykonując tę usługę, jest też jej gwarantem.

Ceny

To, 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 jej cena może wzrosnąć nawet do 300–500 zł. Koszt będzie znacznie wyższy w przypadku nowszych modeli aut, gdzie konieczne jest dostanie się do tylnych, bardziej ukrytych części silnika i często trzeba 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, a w takiej sytuacji robocizna może przekroczyć 1000 zł…

Koszt części to druga sprawa, na rynku znajdziemy zarówno pojedyncze paski rozrządu, jak i całe zestawy z rolkami, śrubami i napinaczami. Ceny są zależne od producenta i naprawdę nie warto decydować się na najtańsze oferty… W wypadku łańcucha rozrządu zazwyczaj oferowane są całe zestawy z napinaczami, prowadnicami itp., są one oczywiście znacznie droższe od pasków, jednak ich wymiany dokonujemy rzadziej. Oczywiście tu również mamy wybór różnych producentów.

Podsumowanie

Bezwzględnie należy dbać o układ rozrządu, gdyż jego nieprawidłowe działanie ma wpływ na ekonomię, sprawność i długowieczność silnika. Zaniedbanie w skrajnych wypadkach powoduje konieczność wymiany całej jednostki napędowej. Diagnozujmy, jeźdźmy ekonomicznie (szczególnie przy obecnych cenach paliw) i cieszmy się długą bezawaryjną jazdą. Pozdrawiam terenowo. 

Sebastian Kołacz

Uwagi, sugestie lub zapotrzebowanie na tematy proszę kierować na adres: seba4x4@o2.pl.

Rozrząd napędzany za pośrednictwem paska

Rozrząd silnika V6 z łańcuchowym napędem