Koła faz rozrządu Alfa Romeo 1.75 TBi – grzechotanie, objawy i błędy synchronizacji

Silnik Alfa Romeo 1.75 TBi, określany również jako 1750 TBi, jest turbodoładowaną jednostką benzynową wyposażoną w bezpośredni wtrysk paliwa oraz układ zmiennych faz rozrządu. Występował między innymi w modelach Alfa Romeo 159, Brera, Spider, Giulietta, 4C i 4C Spider, a także w Lancii Delta. Do najczęściej spotykanych kodów silnika należą 939 B1.000, 940 A1.000, 940 B2.000 oraz 960 A1.000.

Silnik Alfa Romeo 1.75 TBi.

W bardziej zaawansowanym stadium zużycia mogą pojawić się również błędy związane z synchronizacją wałków rozrządu. Ich prawidłowa diagnostyka nie zawsze jest łatwa, ponieważ wiele popularnych programów diagnostycznych nie pokazuje rzeczywistego położenia wałka wydechowego, mimo że sterownik silnika dysponuje takim odczytem.

Przyczyną problemów mogą być zużyte koła faz rozrządu, nazywane również wariatorami, nastawnikami wałków lub regulatorami faz rozrządu.

Zobacz budowę i działanie kół faz 1.75 TBi na filmie

W naszym filmie pokazujemy budowę oryginalnych kół INA, najczęstsze miejsca ich zużycia oraz różnice pomiędzy konstrukcją OEM a całkowicie przeprojektowanymi kołami MEHENKER.

Otwórz pełne nagranie na YouTube

Pasek rozrządu i dwa hydrauliczne koła faz

W silniku Alfa Romeo 1.75 TBi zastosowano rozrząd napędzany paskiem zębatym. Na obu wałkach rozrządu znajdują się jednak hydraulicznie sterowane koła zmiennych faz:

• koło wałka ssącego,
• koło wałka wydechowego.

Koło ssące ma zakres pracy wynoszący 30 stopni obrotu wałka rozrządu, co odpowiada 60 stopniom obrotu wału korbowego.

Koło wydechowe może zmienić położenie wałka o 26 stopni, czyli o 52 stopnie mierzone na wale korbowym.

Sterownik silnika steruje kołami za pomocą elektrozaworów olejowych. W zależności od warunków pracy odpowiedni elektrozawór kieruje olej pod ciśnieniem do jednej z komór koła faz. Powstająca różnica ciśnień powoduje obrót wirnika względem zewnętrznej części koła napędzanej paskiem rozrządu.

W ten sposób zmienia się położenie wałka rozrządu względem wału korbowego, a tym samym moment otwierania i zamykania zaworów.

Układ zmiennych faz pozwala poprawić między innymi:

• przebieg momentu obrotowego,
• reakcję silnika na gaz,
• napełnianie cylindrów,
• zużycie paliwa,
• emisję spalin.

Oryginalne koła faz rozrządu INA

Oryginalne koła faz rozrządu stosowane w silniku 1.75 TBi są produkowane przez firmę INA, będącą marką należącą do grupy Schaeffler.

Numery części OEM to:

• 55215215,
• 55215216.

W oryginalnych wariatorach zastosowano konstrukcję łopatkową. Wewnątrz obudowy znajduje się wirnik, którego położenie zmienia się pod wpływem ciśnienia oleju.

Ważnym elementem tej konstrukcji są same łopatki. Nie stanowią one integralnej części wirnika. Są wykonane jako osobne elementy i osadzone w specjalnych gniazdach znajdujących się w wirniku.

Takie rozwiązanie pozwala na uszczelnienie poszczególnych komór olejowych, ale jednocześnie wprowadza dodatkowe ruchome elementy, które wraz z przebiegiem mogą się zużywać, zacinać, a w skrajnych przypadkach również uszkadzać.

Najczęstsze objawy uszkodzonych kół faz

Do najbardziej charakterystycznych objawów zużycia kół faz rozrządu w silniku 1.75 TBi należą:

• grzechotanie przez kilka sekund po uruchomieniu silnika,
• grzechotanie podczas puszczania pedału gazu,
• metaliczny hałas podczas hamowania silnikiem,
• błędy związane z synchronizacją wałków rozrządu,
• zbyt wolna reakcja kół faz,
• brak osiągnięcia wymaganego położenia wałka,
• nierówna praca silnika,
• pogorszenie reakcji na gaz,
• zapalenie kontrolki silnika.

Rodzaj występującego hałasu może pomóc w określeniu, który element koła uległ zużyciu.

Grzechotanie podczas uruchamiania silnika

Najbardziej znanym objawem uszkodzenia wariatorów w silniku Alfa Romeo 1.75 TBi jest krótkie grzechotanie występujące bezpośrednio po uruchomieniu silnika.

Hałas może trwać od ułamka sekundy do kilku sekund. Następnie zazwyczaj zanika, a silnik zaczyna pracować normalnie.

Po wyłączeniu silnika ciśnienie oleju spada. Koło faz powinno zostać zatrzymane w położeniu podstawowym przez wewnętrzny mechanizm blokujący. Podczas kolejnego rozruchu blokada powinna utrzymywać wirnik w tej pozycji do czasu, aż pompa oleju wytworzy odpowiednie ciśnienie.

Jeżeli mechanizm blokujący lub jego gniazdo są zużyte, wirnik nie jest stabilnie utrzymywany. Zmienne siły działające na wałek rozrządu powodują jego przemieszczanie się wewnątrz koła i uderzanie o ograniczniki.

Kierowca słyszy to jako:

• metaliczne stukanie,
• terkotanie,
• krótkie grzechotanie dochodzące z okolicy rozrządu.

Do podobnych objawów mogą przyczyniać się również zbyt duże przecieki wewnętrzne. Jeżeli olej szybko wypływa z komór koła, wariator potrzebuje więcej czasu na ponowne napełnienie i ustabilizowanie po uruchomieniu silnika.

Grzechotanie podczas puszczania gazu

Drugim bardzo charakterystycznym problemem jest grzechotanie występujące podczas odjęcia gazu.

Najczęściej pojawia się ono podczas:

• puszczenia pedału gazu po przyspieszaniu,
• hamowania silnikiem,
• gwałtownej zmiany obciążenia,
• szybkiego przejścia z napędzania do wytracania prędkości.

W oryginalnych kołach INA osobne łopatki są osadzone w gniazdach wykonanych w wirniku. Wraz z przebiegiem może dochodzić do zużywania się zarówno samych łopatek, jak i ich gniazd.

Powstający pomiędzy nimi luz sprawia, że łopatki zaczynają przemieszczać się i drgać podczas zmian obciążenia wałka rozrządu.

Podczas odjęcia gazu kierunek i wartość sił działających na wałek rozrządu szybko się zmieniają. Zużyte łopatki mogą wtedy przemieszczać się w gniazdach i uderzać o ich krawędzie, powodując charakterystyczny metaliczny hałas.

Łopatki mogą się zacinać lub wyłamywać

Luz pomiędzy łopatkami a ich gniazdami nie powoduje wyłącznie grzechotania.

Zużyta łopatka może ustawić się pod niewłaściwym kątem i zacząć klinować się w gnieździe. W skrajnych przypadkach może dojść również do jej uszkodzenia lub wyłamania.

Może to prowadzić do:

• przycinania się wirnika,
• opóźnionej reakcji koła na ciśnienie oleju,
• niestabilnego przemieszczania wirnika,
• braku osiągnięcia wymaganej pozycji,
• zwiększenia przecieków pomiędzy komorami,
• błędów synchronizacji wałków rozrządu.

Koło może nadal wykonywać część swojego ruchu, ale jego reakcja staje się opóźniona lub niestabilna. Sterownik silnika widzi wtedy różnicę pomiędzy położeniem wymaganym a rzeczywistym.

Dlatego grzechotania podczas odjęcia gazu nie należy traktować wyłącznie jako niegroźnego problemu akustycznego. Może ono wskazywać na postępujące uszkodzenie elementów wewnętrznych wariatora.

Błędy synchronizacji wałków rozrządu

Wraz ze wzrostem zużycia koła faz sterownik może zacząć zapisywać błędy dotyczące synchronizacji wałków rozrządu.

Przyczyną może być:

• zbyt wolne przestawianie koła,
• chwilowe przycinanie się wirnika,
• nadmierny luz ruchomych łopatek,
• zbyt duży przeciek wewnętrzny,
• zużycie mechanizmu blokującego,
• brak możliwości utrzymania wymaganej pozycji.

Sam błąd synchronizacji nie oznacza jednak automatycznie, że koło faz jest uszkodzone. Podobny problem może być spowodowany również przez:

• nieprawidłowo ustawiony pasek rozrządu,
• zużyty lub nieprawidłowo napięty pasek,
• niesprawny elektrozawór sterujący,
• zanieczyszczenia w kanałach olejowych,
• niewłaściwe ciśnienie oleju,
• uszkodzony czujnik położenia wałka,
• problem z instalacją elektryczną.

Dlatego przed wymianą kół należy przeprowadzić pełną diagnostykę całego układu.

Diagnostyka położenia wałków rozrządu

Ciekawym problemem diagnostycznym występującym w wielu samochodach Alfa Romeo z tym silnikiem jest brak możliwości podglądu rzeczywistego położenia wałka wydechowego w popularnych programach diagnostycznych.

Nie oznacza to, że silnik nie mierzy jego położenia.

Czujnik położenia wałka wydechowego jest normalnie zastosowany, a sterownik silnika odczytuje jego sygnał. Wiele popularnych lub uniwersalnych programów diagnostycznych po prostu nie udostępnia tego parametru użytkownikowi.

Program może więc pokazywać położenie wałka ssącego i podstawowe parametry sterowania układem, ale jednocześnie nie wyświetlać rzeczywistego położenia wałka wydechowego.

Do pełnej diagnostyki może być potrzebny specjalistyczny tester lub odpowiednio zaawansowane oprogramowanie umożliwiające dostęp do tych parametrów.

Brak wartości na ekranie testera nie oznacza zatem braku czujnika ani braku kontroli położenia wałka przez sterownik silnika.

Prawidłowe położenie wałka wydechowego

Prawidłowe położenie wałka wydechowego na biegu jałowym wynosi około:

-35,5° ±4°

Wartość ta wynika z danych dotyczących przesunięcia faz rozrządu dostępnych w dokumentacji technicznej Alfa Romeo 4C.

Prawidłowe położenie wałka ssącego

Prawidłowe położenie wałka ssącego na biegu jałowym wynosi zazwyczaj około:

20° ±4°

Trzeba jednak pamiętać, że poszczególne programy diagnostyczne mogą prezentować wartości według innej konwencji. Dlatego należy zwrócić uwagę nie tylko na samą liczbę, ale również na stabilność odczytu oraz różnicę pomiędzy położeniem wymaganym a rzeczywistym.

Na prawidłowo pracującym, rozgrzanym silniku wartości powinny być stabilne i nie powinny gwałtownie się zmieniać.

Duże wahania mogą wskazywać na:

• luz w kole faz,
• niestabilną pracę wirnika,
• problem z elektrozaworem,
• nieprawidłowe ciśnienie oleju,
• błąd ustawienia rozrządu.

Koła faz zazwyczaj nie pracują aktywnie na biegu jałowym

Podczas stabilnej pracy na biegu jałowym koła faz rozrządu zazwyczaj nie wykonują aktywnych zmian położenia. Powinny utrzymywać swoją pozycję podstawową.

Oznacza to, że samo sprawdzenie parametrów na wolnych obrotach może nie ujawnić wszystkich problemów.

Dopiero podczas przyspieszania i zwiększania obciążenia sterownik zaczyna aktywnie przestawiać wałki. Wtedy można zaobserwować:

• szybkość reakcji koła,
• czas osiągnięcia wymaganej pozycji,
• różnicę pomiędzy wartością zadaną a rzeczywistą,
• chwilowe zatrzymywanie się mechanizmu,
• niestabilne zmiany położenia.

Najlepsze rezultaty daje zapis parametrów podczas jazdy próbnej. Należy obserwować położenia obu wałków podczas przyspieszania, utrzymywania obciążenia oraz odjęcia gazu.

Szczególnie ważny jest moment przejścia z przyspieszania do hamowania silnikiem. Właśnie wtedy mogą pojawiać się drgania zużytych łopatek oraz charakterystyczne grzechotanie.

Jak prawidłowo przeprowadzić diagnostykę?

Diagnostykę należy rozpocząć od dokładnego ustalenia warunków, w których występuje hałas.

1. Czy grzechotanie pojawia się po zimnym, czy również po ciepłym rozruchu?
2. Jak długo trwa hałas po uruchomieniu silnika?
3. Czy dźwięk pojawia się po krótkim, czy dopiero po długim postoju?
4. Czy grzechotanie występuje podczas puszczania gazu?
5. Czy hałas pojawia się podczas hamowania silnikiem?
6. Czy w sterowniku zapisane są błędy synchronizacji?
7. Czy położenie wałka ssącego na biegu jałowym jest stabilne?
8. Czy koła osiągają wymagane pozycje podczas przyspieszania?
9. Czy tester umożliwia podgląd rzeczywistego położenia wałka wydechowego?

Należy także sprawdzić:

• ustawienie rozrządu za pomocą właściwych blokad,
• stan paska rozrządu,
• stan napinacza i rolek prowadzących,
• działanie elektrozaworów sterujących,
• czystość kanałów olejowych,
• ciśnienie oleju po rozruchu i na rozgrzanym silniku,
• stan czujników położenia wałków,
• stan instalacji elektrycznej.

Dopiero po wykluczeniu tych elementów można wiarygodnie stwierdzić, że źródłem problemu są koła faz.

Dlaczego jakość i stan oleju są ważne?

Koła faz rozrządu są urządzeniami hydraulicznymi. Do ich prawidłowej pracy potrzebny jest czysty olej o odpowiedniej lepkości i właściwym ciśnieniu.

Zanieczyszczenia mogą ograniczać przepływ oleju przez:

• elektrozawory sterujące,
• kanały olejowe w głowicy,
• otwory zasilające koła,
• wewnętrzne kanały wariatorów.

Zbyt długie okresy pomiędzy wymianami oleju mogą sprzyjać powstawaniu osadów i przyspieszać zużycie precyzyjnych powierzchni roboczych.

Jednocześnie sama wymiana oleju nie naprawi mechanicznie zużytego gniazda blokady ani wypracowanych gniazd łopatek. Może jedynie poprawić pracę układu, jeżeli problem wynika z zanieczyszczeń lub nieprawidłowych właściwości środka smarnego.

Problem z ceną i dostępnością oryginalnych kół

Dostępność oryginalnych kół INA do silnika 1.75 TBi jest ograniczona. Na rynku praktycznie nie występują typowe, katalogowe zamienniki oferowane przez popularnych producentów części rozrządu.

Problemem jest również cena części oryginalnych. W zależności od dostawcy i aktualnej dostępności komplet dwóch wariatorów może kosztować nawet około 5000 zł brutto.

To bardzo duży wydatek, szczególnie że podczas wymiany należy uwzględnić również koszt:

• paska rozrządu,
• napinacza i rolek,
• śrub montażowych,
• uszczelnień,
• robocizny.

Stosowanie używanych kół jest ryzykowne, ponieważ ich rzeczywistego zużycia często nie da się ocenić bez rozebrania i dokładnego sprawdzenia mechanizmu.

Przeprojektowane koła faz MEHENKER

Alternatywą dla drogich i trudno dostępnych części OEM są nowe koła faz rozrządu opracowane przez firmę MEHENKER.

Nie są one kopią oryginalnych wariatorów INA. Konstrukcja została zaprojektowana od podstaw w celu wyeliminowania najważniejszych słabych punktów rozwiązania fabrycznego.

Koła MEHENKER nie wykorzystują takiego samego układu osobnych, ruchomych łopatek osadzonych w gniazdach wirnika. Mają mniej elementów ruchomych, dzięki czemu wyeliminowano problem wypracowywania gniazd, zacinania się łopatek oraz ich wyłamywania.

Koła MEHENKER mają również większą średnicę roboczą niż części OEM. Dzięki temu zapewniają około 10% większy moment przestawiający.

Większy moment pozwala skuteczniej pokonywać opory wałka rozrządu i zapewnia stabilniejszą reakcję mechanizmu podczas zmiany faz.

Jednocześnie przecieki wewnętrzne są niemal o połowę mniejsze niż w oryginalnych kołach INA. Dzięki temu większa część przepływu oleju jest wykorzystywana do rzeczywistego przemieszczania mechanizmu zamiast przepływać pomiędzy komorami.

Większe, ale jednocześnie lżejsze

Pomimo większej średnicy roboczej koła MEHENKER są wyraźnie lżejsze od oryginalnych wariatorów INA.

Osiągnięto to dzięki całkowitemu przeprojektowaniu mechanizmu, odpowiedniemu rozmieszczeniu materiału oraz ograniczeniu liczby elementów ruchomych.

Mniejsza masa oznacza również niższy moment bezwładności, co ma znaczenie podczas dynamicznych zmian prędkości obrotowej i położenia wałka rozrządu.

Najważniejsze cechy kół MEHENKER to:

• całkowicie przeprojektowana konstrukcja,
• mniejsza liczba elementów ruchomych,
• brak osobnych łopatek pracujących w gniazdach wirnika,
• większa średnica robocza,
• około 10% większy moment przestawiający,
• niemal o połowę mniejsze przecieki wewnętrzne,
• mniejsza masa niż w kołach OEM,
• wzmocnione gniazdo mechanizmu blokującego,
• wykonanie ze specjalnie hartowanej stali,
• produkcja w Polsce.

Komplet dwóch nowych kół MEHENKER kosztuje obecnie około 2300 zł brutto i jest objęty dwuletnią gwarancją.

Porównanie kół INA i MEHENKER

Czy można dalej jeździć z grzechoczącymi kołami?

Krótkie grzechotanie po uruchomieniu nie oznacza, że natychmiast dojdzie do poważnej awarii silnika. Jest jednak sygnałem zużycia mechanizmu, którego nie należy ignorować.

Szczególnie niepokojące są:

• wydłużający się czas grzechotania,
• pojawienie się hałasu również na ciepłym silniku,
• grzechotanie przy każdym odjęciu gazu,
• występowanie błędów synchronizacji,
• niestabilna praca silnika,
• brak osiągania wymaganych pozycji wałków.

Jeżeli ruchome łopatki mają duży luz, mogą się zacinać lub wyłamywać. Przycinający się wirnik może powodować coraz większe różnice pomiędzy wymaganą a rzeczywistą pozycją wałka.

Dlatego dalszą jazdę należy uzależnić od wyników diagnostyki. Samochodu nie powinno się intensywnie eksploatować, jeżeli jednocześnie występują głośne grzechotanie i błędy synchronizacji rozrządu.

Podsumowanie

W silniku Alfa Romeo 1.75 TBi występują dwa charakterystyczne rodzaje hałasu związane ze zużyciem kół faz rozrządu.

Grzechotanie podczas uruchamiania silnika najczęściej wskazuje na zużycie mechanizmu blokującego lub zbyt duże przecieki wewnętrzne.

Grzechotanie podczas puszczania gazu może natomiast wynikać z luzu pomiędzy osobnymi łopatkami a ich gniazdami w wirniku oryginalnego koła INA. Zużyte łopatki mogą drgać, zacinać się, a w skrajnych przypadkach nawet wyłamywać.

Może to prowadzić do przycinania się wirnika, opóźnionej reakcji koła oraz błędów związanych z synchronizacją wałków rozrządu.

Diagnostykę komplikuje fakt, że wiele programów nie pokazuje rzeczywistego położenia wałka wydechowego, mimo że silnik jest wyposażony w odpowiedni czujnik, a sterownik odczytuje jego sygnał.

Na biegu jałowym koła zazwyczaj pozostają w pozycji podstawowej. Położenie wałka ssącego powinno wynosić około 20° ±4°, a wałka wydechowego około -35,5° ±4°. Pełną ocenę działania układu należy jednak przeprowadzić również podczas przyspieszania i odjęcia gazu.

Ze względu na wysoką cenę oraz ograniczoną dostępność oryginalnych wariatorów alternatywą są całkowicie przeprojektowane koła MEHENKER. Są lżejsze od części OEM, mają około 10% większy moment przestawiający, niemal o połowę mniejsze przecieki i nie wykorzystują osobnych ruchomych łopatek osadzonych w gniazdach wirnika.

Koła faz rozrządu MEHENKER do Alfa Romeo 1.75 TBi

Komplet zawiera nowe koło wałka ssącego oraz nowe koło wałka wydechowego przeznaczone do silników Alfa Romeo i Lancia 1.75 TBi oraz 1.8 R4.

Źródła i materiały

Przy opracowaniu artykułu wykorzystano między innymi:

• Alfa Romeo 4C Workshop Manual – dane techniczne dotyczące układu zmiennych faz rozrządu, zakresów pracy oraz położenia wałków rozrządu,
• wybrane zdjęcia, schematy i grafiki techniczne pochodzące z dokumentacji serwisowej Alfa Romeo 4C,
• dokumentację techniczną i pomiary własne MEHENKER,
• analizę konstrukcji oraz zużycia oryginalnych kół faz rozrządu INA,
• pomiary i testy porównawcze kół faz rozrządu MEHENKER oraz OEM INA.

Źródło wybranych grafik i danych technicznych: Alfa Romeo 4C Workshop Manual. Pozostałe fotografie i materiały techniczne: MEHENKER.