W dzisiejszym wpisie opowiemy o tym czym są fazy rozrządu, jaką kluczową rolę pełnią w silniku i dlaczego ich awarie są takie kosztowne.
Jak powstał system zmiennej fazy rozrządu
Początkowo rozrząd ustawiony był w jednej stałej pozycji przewidzianej przez producenta silnika. Pozycja ta miała zapewnić optymalną pracę we wszystkich warunkach. Z czasem, jednak okazało się, że aby zwiększyć efektywność trzeba zapewnić zmianę tych ustawień w zależności od zapotrzebowania jednostki napędowej. Powstała zatem potrzeba stworzenia mechanizmu pozwalającego na regulację ustawień rozrządu podczas poruszania się pojazdem. Mechanizm taki nazywany jest systemem zmiennej fazy rozrządu. Jego zastosowanie bezpośrednio wpływa na zwiększenie mocy zwiększenie momentu obrotowego zmniejszenie spalania zmniejszenie emisji szkodliwych substancji poprzez silnik oraz wspomaga system wewnętrznej recyrkulacji spalin EGR.
Metoda działania zmiennej fazy rozrządu silnika
Jeden z pierwszych systemów zmiennej fazy rozrządu na rynku nazywał się VANOS. Był stworzony przez markę BMW. Początkowo pozwalał jedynie na dwupołożeniowe sterowanie położeniem rozrządu, czyli albo system był załączony, albo wyłączony. Z czasem jednak systemy na tyle się rozwinęły, że pozwalały regulować płynnie ustawieniami rozrządu w zależności od zapotrzebowania silnika. Spójrzcie teraz na przykładowe wykresy przesunięć fazowych silnika:
Przedstawiają one zależność wzniosu zaworów względem obrotów wału korbowego w systemie z regulacją obu wałków rozrządu. Producenci tworzą swoje własne mapy sterowania, jednak podstawowe założenia są bardzo podobne dla praktycznie każdego z nich. Symbolem OT zaznaczono górny martwy punkt, czyli moment, w którym tłok znajduje się w najwyższym punkcie. Liniami ciągłymi przedstawiono przebiegi początkowe otwierania oraz zamykania zaworów ssącego oraz wydechowego. Linie przerywane oznaczają przesunięcie biegu otwarcia po aktywacji systemu zmiennej fazy rozrządu. Zazwyczaj zakres regulacji wałka ssącego wynosi od 20 do 35 stopni, a wałka wydechowego od 10 do 20. Ta pozornie niewielka zmiana wpływa bezpośrednio na tzw. czas współotwarcia zaworów, a także wewnętrznej recyrkulacji spalin.
Czas współotwarcia to czas, w którym zawory ssące oraz wydechowe pozostają jednocześnie otwarte, umożliwiając tym samym przepływ gazów poprzez cylinder. Ma to bezpośredni wpływ na proces spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania. Zdecydowana większość systemów, pozostaje nieaktywna w momencie rozruchu silnika oraz podczas pracy na biegu jałowym. Można to zaobserwować na pierwszym wykresie. Jak widać wałek ssący jest wtedy maksymalnie opóźniony, a wałek wydechowy przyśpieszony. Czas współotwarcia jest minimalny co skutkuje równą pracą na biegu jałowym, gdy zapotrzebowanie na moment obrotowy jest największe następuje aktywacja systemu. Zzazwyczaj jest to w przedziale od 1200 do 3500 obrotów na minutę Jak widać wałek ssący zostaje przyspieszony, a wałek wydechowy opóźniony dzięki czemu wydłużamy czas współotwarcia zaworów na wysokich obrotach, gdzie liczy się przede wszystkim moc. Wałek ssący powraca do swojej pozycji początkowej, a wałek wydechowy pozostaje opóźniony, czyli aktywowany. Dzięki temu wspomagane jest zasysanie świeżej mieszanki paliwowo-powietrznej przy pomocy rozpędzonych już w układzie wydechowym gazów wylotowych.
Zmienna faza rozrządu - budowa
Teraz, skoro już mniej więcej wiemy jak działa regulacja warto poznać elementy systemu, dzięki którym jest ona możliwa. Cały zespół regulacyjny zazwyczaj składa się z:
- Regulatora faz rozrządu, który odpowiada za przestawianie wałka rozrządu w czasie pracy;
- Elektrozaworu sterującego, który odpowiada za otwieranie lub zamykanie dopływu oleju do regulatora faz rozrządu, w zależności od zapotrzebowania komputera sterującego silnika;
- Rozdzielacza, który odpowiedzialny jest za dostarczanie oleju do całego systemu;
- Czujnika położenia wałka rozrządu, czyli czujnika Halla, dzięki któremu komputer wie w każdym momencie w jakiej pozycji znajduje się wałek rozrządu;
- Płytki impulsowej zamontowanej często na regulatorze faz rozrządu lub na wałku rozrządu, która współpracując z czujnikiem położenia wałka mówi mu w jakiej pozycji znajduje się aktualnie wałek.
Jak łatwo zauważyć jest tutaj bardzo wiele elementów, których usterka może powodować awarię całego systemu. Nie jest łatwo prawidłowo zdiagnozować gdzie leży przyczyna problemu szczególnie, że w przypadku awarii komputer pokazuje bardzo wiele różnych niezrozumiałych kodów błędów, z których tak naprawdę niewiele wynika. Żeby prawidłowo zdiagnozować system wymagana jest wiedza i doświadczenie. W naszej firmie zajmujemy się nie tylko profesjonalną diagnozą, ale przede wszystkim regeneracją zmiennych faz rozrządu, po której cały system zyskuje pełną sprawność na lata.
