Łańcuch rozrządu – kiedy wymieniać i jak rozpoznać jego awarię?

Spis treści:

• Napęd rozrządu – wady i zalety różnych rozwiązań
• Łańcuch rozrządu – dlaczego jest tak ważny?
• Luźny łańcuch rozrządu – objawy i przyczyny zużycia
• Trwałość łańcucha rozrządu – jak ją maksymalnie przedłużyć?
• Jak przebiega wymiana łańcucha rozrządu?
• Czy wymieniać łańcuch rozrządu samodzielnie?

Napęd rozrządu – wady i zalety różnych rozwiązań

W samochodach i motocyklach z silnikami czterosuwowymi stosowano w historii kilka rodzajów napędów rozrządu. Były to:

• koła zębate;
• wałki królewskie;
• napęd łańcuchowy;
• napęd paskiem zębatym.

Pierwsze dwa rozwiązania są bardzo drogie i skomplikowane w budowie, dziś już niemal niespotykane. Wałek królewski to wałek, na którego końcach umieszczone są koła koronowe. Pozwalają one na przeniesienie ruchu obrotowego pod kątem 90 stopni. Najpierw z wału korbowego na napęd rozrządu, a potem z koła koronowego na wałek rozrządu. Można je spotkać w nielicznych zabytkowych motocyklach i silnikach czołgowych. Chociaż były bardzo trwałe, to ich duży ciężar i wysokie koszty produkcji niemal całkowicie wyeliminowały je z rynku. 

Od dziesięcioleci stosowane są niemal wyłącznie napędy rozrządu na łańcuchu lub pasku zębatym. Przewagą łańcucha rozrządu jest jego trwałość i wytrzymałość, stalowe ogniwa nie powinny ulegać rozciąganiu i zużywają się dość wolno. 

W mniej wysilonych silnikach, łańcuchy rozrządu, stosowane np. w Toyotach i Mercedesach, potrafiły przepracować bez jakichkolwiek awarii nawet ponad 500 tys. km przebiegu (jeśli auta były odpowiednio serwisowane). Dzięki temu łańcuchy rozrządu zapewniały użytkownikom konkretne oszczędności, ponieważ nie wymagał regularnej wymiany. 

W latach 70 XX wieku, w konstrukcji silników samochodowych, zaczęły dominować paski zębate (wykonane z gumy na osnowie z tkaniny i tworzyw sztucznych). Taki napęd rozrządu był lżejszy i tańszy, a poza tym, gumowy pasek pozwalał na to, by napędzać za jego pośrednictwem więcej osprzętu. W wielu starszych silnikach z łańcuchem pompa wody była poruszana paskiem wieloklinowym, co było dużo mniej pewnym źródłem napędu niż pasek zębaty.

Ponowny wzrost popularności łańcuchów rozrządu nastąpił w ostatnich dwóch dekadach, wraz z rozwojem trendu downsizingu. W wysilonych silnikach o małej pojemności gumowy pasek nie był w stanie znieść obciążeń. Dlatego wielu konstruktorów zdecydowało się na zastąpienie go łańcuchem. Jednak w tak ciężkich warunkach, nie dało się utrzymać wytrzymałości tego elementu na poziomie starszych aut. W większości przypadków zalecana jest jego wymiana po pewnym przebiegu, podobnie jak w przypadku paska rozrządu. 

Niestety, wiele nowych konstrukcji miało problemy z przedwcześnie zużywającymi się łańcuchami. Jeżeli kierowca tego nie zauważył, mogło mieć to bardzo poważne konsekwencje. 

Łańcuch rozrządu – dlaczego jest tak ważny?

Układ rozrządu jest jednym z podstawowych podzespołów silnika czterosuwowego. Odpowiada on za sterowanie pracą zaworów dolotowych, przez które mieszanka paliwowo-powietrzna lub powietrze (w silnikach z wtryskiem bezpośrednim) dostarczane są do cylindra, oraz wydechowych, przez które spaliny odprowadzane są z komór silnika. 

Zawory muszą być otwarte i zamknięte w precyzyjnie dobranym momencie, na odpowiednio określony czas. Jeżeli proces ten zostanie zaburzony, w najlepszym wypadku spalanie nie będzie odbywać się optymalnie, silnik straci moc, będzie generować więcej zanieczyszczeń, a w jego wnętrzu zacznie zbierać się nagar. Najgorsza ewentualność to zderzenie tłoka z otwartym zaworem. Prowadzi to do wygięcia trzonu lub oderwania główki zaworu. Jeżeli zawór się wygnie, przestanie działać. Jeżeli się rozpadnie, zniszczy tłok i cylinder. 

W niemal wszystkich współczesnych samochodach mechanizm rozrządu (wałki, popychacze i zawory) montowany jest w głowicy silnika. Dawniej stosowano układy z wałkiem i zaworami w bloku (silniki dolnozaworowe), następnie dość długo popularne były jednostki górnozaworowe z wałkiem w bloku (OHV). Prawdopodobnie ostatnim takim silnikiem dostępnym w komercyjnej sprzedaży w Europie, był montowany w Skodach 1.4 MPI (wywodzący się z czeskiego silnika zaprojektowanego jeszcze do Skody 1000MB, około 2000 roku zastąpiony silnikiem pochodzącym z VW). 

Budowa układu rozrządu

Rozrząd silnika składa się z:

• wałka rozrządu;
• popychaczy zaworowych (lub dźwigienek i popychaczy);
• zaworów dolotowych;
• zaworów wydechowych;
• napędu rozrządu.

Wałek lub dwa wałki rozrządu, są zakończone kołem zębatym. Obracają się z prędkością równą ½ obrotów wału korbowego (w silniku czterosuwowym niezbędne są dwa obroty wału na pełen cykl pracy. Wyprofilowane krzywki na wałku naciskają na mechanizm popychaczowy i za jego pośrednictwem otwierają zawory. Gdy wałek obróci się i nacisk krzywki ustanie, sprężyna umieszczona na trzonie zaworu zamknie go. 

Napęd rozrządu stanowi połączenie pomiędzy wałem korbowym a wałkami rozrządu. Jest to przekładnia, w której elementem napędzającym jest koło zamontowane do czopa wału korbowego, a napędzanym, koła na wałku rozrządu. Za napęd odpowiada łańcuch lub pasek zębaty.

Jeżeli w danym silniku stosowany jest łańcuch rozrządu, to poza kołami przekładni, stosuje się elementy prowadzące, takie jak ślizgi. Niezbędny jest również napinacz, najczęściej hydrauliczny (napięcie zależne jest od ciśnienia oleju silnikowego), który odpowiada za niwelowanie zmian długości łańcucha pod wpływem temperatury. Łańcuch pracuje pod szczelną osłoną i jest smarowany olejem silnikowym.

Rozrząd łańcuchowy, podobnie jak ten na pasku, najczęściej montowany jest w przedniej części silnika. W niektórych konstrukcjach jest on jednak z tyłu (od strony skrzyni biegów), co utrudnia jego serwisowanie. 

Znajdź warsztaty wykonujące usługę wymiany rozrządu w swojej okolicy:

Działanie układu rozrządu

W trakcie pierwszego suwu do cylindra zasysane jest powietrze, przez otwarty zawór dolotowy. Zawór wylotowy jest zamknięty. W drugim i trzecim suwie do cylindra podawana jest odpowiednia ilość paliwa (poprzez wtryskiwacz) lub mieszanki paliwowo-powietrznej. Mieszanka jest sprężana i zapalana (w silniku benzynowym za pomocą iskry ze świecy). Zawór dolotowy i wylotowy są zamknięte.

Podczas czwartego suwu tłok w cylindrze porusza się do góry, dzięki czemu wypycha gazy spalinowe. Wałek rozrządu, za pośrednictwem elementów pośredniczących, otwiera zawór wylotowy.

W silnikach o bardziej zaawansowanej konstrukcji praca zaworów jest dodatkowo modyfikowana przez układy zmiennych faz rozrządu. Dzięki ich zastosowaniu silniki są bardziej elastyczne, ekonomiczne i czystsze.

Luźny łańcuch rozrządu – objawy i przyczyny zużycia

Łańcuchy współczesnych układów rozrządu pracują pod dużym obciążeniem. Często są też bardzo długie i napędzają wiele elementów osprzętu. W starszych jednostkach napędowych łańcuch był krótszy i obciążony jedynie rozrządem, do tego zwykle miały one niższą moc i pracowały przy niższych obrotach. Powoduje to, że obecnie typowy łańcuch pracuje w o wiele trudniejszych warunkach.

W konstrukcjach z początków ery downsizingu takich jak jednostki Prince (EP3 – 1.4 i EP6 – 1.6), stosowane w Mini, BMW (jako silnik N13) i samochodach koncernu PSA (Peugeot, Citroen) czy 1.4 TSI/TFSI (EA111) koncernu VW, istotne było to, że większość inżynierów nigdy nie konstruowała silników z rozrządem łańcuchowym. Z tego powodu dochodziło do błędów konstrukcyjnych. Silniki budowano tak, jak te z paskiem zębatym, ale zastępując go łańcuchem, który jest mniej elastyczny i wymaga łagodniejszych dróg prowadzenia. Często też niepoprawnie dobierano materiały, z jakich zalecano wykonywanie łańcuchów. Powyższe błędy, prowadziły do tego, że łańcuchy przedwcześnie się wyciągały i mogły zacząć sprawiać problemy już po około 50 tys. km. 

Objawy wyciągniętego łańcucha rozrządu lub awarii układu

Problemy z napędem rozrządu są sygnalizowane głównie przez objawy akustyczne. Dźwięk uszkodzonego rozrządu łańcuchowego jest dość charakterystyczny. Zbyt słabo napięty łańcuch wpada w drgania i zaczyna „grzechotać”. Dźwięk jest metaliczny i z początku słyszalny głównie na zimnym silniku.

Podobne grzechotanie może pojawiać się w trakcie jazdy. Sygnalizuje to problemy z napinaczem. Nie zawsze oznacza to awarię tej części. Napinacz hydrauliczny zasilany jest olejem silnikowym, jeżeli jego poziom lub ciśnienie jest zbyt niskie, nie ma możliwości zadziałać. W takiej sytuacji może dojść do zatarcia całego silnika i problem z łańcuchem jest tylko poślednim objawem. 

Jeżeli częstotliwość grzechotania wzrasta wraz z obrotami silnika, to luźny łańcuch uderza o obudowę albo o prowadnicę. Świadczy to o bardzo silnym rozciągnięciu łańcucha i jest to ostatnia chwila na to, by wymiana łańcucha rozrządu uratowała silnik przed poważniejszymi uszkodzeniami. 

Jeżeli zignorujesz wszystkie objawy akustyczne, z czasem pojawi się nierówna praca jednostki napędowej, wyraźna utrata mocy i zwiększone spalanie. Świadczy to o nieprawidłowej synchronizacji faz rozrządu. 

Rozregulowanie rozrządu prowadzi do nieprawidłowego spalania mieszanki, co generuje zanieczyszczenia, w tym bardzo dużą ilość sadzy. Tworzy ona nagar na wtryskiwaczach (w dieslach i silnikach benzynowych z wtryskiem bezpośrednim), na zaworach, przez co z czasem dostaje się też do układu dolotowego. Duża ilość nagaru może zablokować pierścienie tłokowe, prowadząc do przedmuchów i spalania oleju silnikowego. Oznacza to jeszcze więcej nagaru, który w końcu spowoduje zatarcie się silnika. 

Utracie synchronizacji może towarzyszyć zapalenie się kontrolki check engine na desce rozdzielczej. Błąd w rejestrze OBD zwykle będzie dotyczyć czujnika położenia wałka rozrządu. Opisane objawy mogą pojawić się w różnym momencie w zależności od modelu samochodu i zastosowanych części zamiennych. 

W wielu jednostkach napędowych, w kolejnych seriach usuwano błędy konstrukcyjne i stosowano bardziej wytrzymałe elementy. Jeżeli masz w aucie silnik, który ma częste problemy z łańcuchem rozrządu, warto sprawdzić jakie zmiany wprowadził w nim producent. W wielu przypadkach możliwe jest wprowadzenie ich także w starszym silniku, dzięki czemu ryzyko usterki znacznie się zmniejszy.

Dźwięk uszkodzonego rozrządu może pojawić się także przez błąd montażowy podczas wymiany. 

Trwałość łańcucha rozrządu – jak ją maksymalnie przedłużyć?

Na to, co ile wymieniać łańcuch rozrządu, może mieć wpływ jakość obsługi serwisowej. Najważniejszym czynnikiem jest tutaj olej silnikowy. Z dwóch powodów. Po pierwsze zapewnia on smarowanie i łańcucha. Niedostatecznie smarowany rozrząd, pracuje z nadmiernym tarciem, nagrzewa się, a łańcuch staje się miększy i szybciej się rozciąga. 

Po drugie, jak już wspomnieliśmy, napinacz łańcucha także zasilany jest olejem silnikowym. By zapobiec problemom z rozrządem, należy:

• stosować olej silnikowy wysokiej jakości, zgodny z zaleceniami producenta pojazdu;
• terminowo wymieniać olej (co rok lub 10-15 tys. km);
• kontrolować i uzupełniać poziom oleju silnikowego;
• unikać dynamicznej jazdy na zimnym silniku.

Ostatni punkt wynika z tego, że olej dopiero po ogrzaniu zyskuje pełne właściwości smarne. Ma to nieco mniejsze znaczenie przy bardzo nowoczesnych olejach syntetycznych, które przeważnie utrzymują lepkość i cechy techniczne, nawet gdy ich temperatura jest bliska 0 st. C, ale spokojna jazda przez pierwsze 5 minut po ruszeniu z pewnością nie zaszkodzi. 

Jak wyciszyć łańcuch rozrządu?

Jeżeli po uruchomieniu auta usłyszysz grzechotanie, w pierwszej kolejności sprawdź poziom oleju. Warto zwrócić też uwagę na jego barwę – w jednostkach wysokoprężnych zwykle olej nawet w sprawnym silniku i po niewielkim przebiegu będzie dość ciemny, zanieczyszczony sadzą, ale w silnikach benzynowych, świadczy to o bardzo mocnym jego zużyciu. Może to oznaczać, że utracił swoje właściwości i należy go wymienić (wraz z filtrem oleju). 

Jeżeli poziom i barwa oleju będzie prawidłowa, niestety niezbędna będzie wizyta u mechanika. Nie zawsze konieczna będzie wymiana łańcucha, niekiedy awarii ulegają ślizgi lub napinacz hydrauliczny, ich wymiana powinna być wystarczająca. 

Jeżeli dojdzie do rozciągnięcia, nie ma innego skutecznego sposobu na to, jak wyciszyć łańcuch rozrządu, niż jego wymiana. 

Jak przebiega wymiana łańcucha rozrządu?

Kiedy pojawią się pierwsze oznaki rozciągnięcia łańcucha rozrządu, koniecznie trzeba odwiedzić dobry warsztat samochodowy, dysponujący odpowiednią wiedzą, narzędziami i dostępem do informacji technicznej producenta auta.

Wymiana łańcucha rozrządu powinna obejmować także montaż nowego napinacza hydraulicznego, ślizgów i kół zębatych. Wielu producentów części oferuje kompletne zestawy łańcucha rozrządu, w skład których wchodzi również pompa cieczy chłodzącej (ją również trzeba wymienić, jeśli są napędzane przez łańcuch).

Sam proces wymiany zależy od modelu auta i typu silnika. Czynności wstępne i demontaż przebiega zwykle następująco:

• spuszczenie z silnika płynu chłodniczego i oleju silnikowego;
• demontaż osłon silnika;
• demontaż pokrywy zaworów i innych elementów niezbędnych do uzyskania dostępu do elementów napędu rozrządu;
• demontaż obudowy rozrządu (w samochodach z rozrządem od strony skrzyni biegów zwykle konieczne jest wyjęcie silnika z komory);
• zblokowanie układu korbowo-tłokowego i rozrządu w odpowiedniej pozycji (blokady dostosowane są do konkretnego silnika);
• demontaż napinacza łańcucha, 
• zdjęcie łańcucha z kół;
• demontaż ślizgów i kół zębatych;
• demontaż pompy cieczy i innych elementów osprzętu.

Po wykonaniu powyższych kroków rozrząd jest rozebrany i można przystąpić do montażu. Przebiega on według schematu:

• wymiana uszczelnień wału korbowego i wałka rozrządu (simmeringi);
• montaż pompy cieczy;
• montaż elementów rozrządu (kolejność odwrotna w stosunku do demontażu);
• zdjęcie blokad rozrządu; 
• montaż obudowy rozrządu;
• wymiana uszczelek zdemontowanych elementów (np. pokrywy zaworów);
• montaż wszystkich części silnika;
• zalanie silnika olejem;
• uzupełnienie płynu chłodniczego;
• kontrola poprawności pracy jednostki napędowej.

Stosowanie blokad jest niezbędne, minimalizują one ryzyko błędu. W nowoczesnym silniku nawet przestawienie rozrządu o 1 ząb może doprowadzić do zderzenia się tłoka z zaworem i zniszczenia całej jednostki napędowej. 

Co ile wymieniać łańcuch rozrządu?

W starszych samochodach nie zalecało się regularnej wymiany łańcucha. Należało to zrobić, jeżeli pojawią się objawy nadmiernego rozciągnięcia. W niektórych silnikach trwało to przez dziesiątki lat, w innych, np. w Fiacie 126p/Maluchu, często dochodziło do tego po niewielkim przebiegu, ze względu na kiepską jakość samych łańcuchów.

Obecnie większość producentów nie zakłada, że łańcuchy będą długowieczne. Ich wymiana zalecana jest zwykle raz na 5 lat lub co 180-200 tys. km. 

W niektórych silnikach, które miewały częste kłopoty z łańcuchem, warto skrócić ten okres do 140, a nawet 120 tys. km. W tym przypadku warto zaufać radom innych użytkowników, którzy sprawdzili jaki przebieg, średnio wytrzymują elementy napędu rozrządu.

Łańcuch rozrządu w nowoczesnych silnikach wymienia się z częstotliwością zbliżoną do paska zębatego, dlatego nie należy ulegać staremu przekonaniu, że silniki z takim rodzajem rozrządu będą tańsze w eksploatacji. Pocieszający jest fakt, że zestawy rozrządu z łańcuchem i z paskiem, nie różnią się znacząco cenami. W skład zestawów łańcuchowych wchodzi mniej elementów (rozrząd na pasku ma zwykle kilka rolek napinających i prowadzących) i chociaż poszczególne z nich są droższe, to cena całości jest podobna.

Czy wymieniać łańcuch rozrządu samodzielnie?

W swoim aucie usłyszałeś luźny łańcuch rozrządu. Objawy nasilają się i masz pewność, że niezbędna będzie jego wymiana. Radziłeś sobie z wymianą paska rozrządu, więc myślisz, by zrobić to samodzielnie. Czy to dobry pomysł?

Wymiana łańcucha jest trudniejsza od wymiany paska. Wymaga też specjalnych, dość drogich, blokad, bez których istnieje bardzo duża szansa na przestawienie rozrządu. W przypadku paska koła pozostają na swoim miejscu, więc łatwo jest ustawić rozrząd w wyznaczonych punktach. 

Wymianę łańcucha rozrządu powinno się zlecić wykwalifikowanym specjalistom. W przeciwnym razie trzeba liczyć się z błędami, które mogą doprowadzić do problemów z pracą układu rozrządu, uszkodzenia systemów zmiennych faz rozrządu, a nawet zniszczenia całej jednostki napędowej.

Już sama konieczność powtórzenia tej skomplikowanej operacji i ponoszenia jej kosztów po raz drugi, powinna zachęcić posiadaczy aut do skorzystania z usług specjalistów. Jeśli zauważysz w swoim aucie objawy awarii łańcucha rozrządu – nie zwlekaj i nie ryzykuj! Wejdź na Motointegrator.com i umów wizytę już dziś!