Technika

Zmienne fazy rozrządu - poprawiają dynamikę, ale czy są awaryjne?

Zmienne fazy rozrządu zaczęły być popularyzowane na początku lat dziewięćdziesiątych. W czasach, w których turbosprężarka była jeszcze dekadenckim sposobem generowania mocy w silniku, a na rynku dominowała technologia wolnossąca, system stał się ciekawym sposobem rozwijania większej mocy. Jak sprawdza się w praktyce, jakie ma zalety, a z jakimi wadami wiąże się jego eksploatacja?

shutterstock_387793576-2.jpg

Zmienne fazy rozrządu to nic innego jak sterowanie momentem otwarcia i zamknięcia zaworów. Gdy rośnie obciążenie silnika i prędkość obrotowa, czas między otwarciem i zamknięciem zaworów jest wydłużany. Choć brzmi to dość niepozornie, przynosi naprawdę sporo korzyści. A podstawową jest zdecydowane zwiększenie zakresu optymalnej pracy silnika podczas jazdy. Przykład? Kierowca może korzystać z wyższego momentu obrotowego dostępnego przy niższej prędkości obrotowej jednostki napędowej. W ten sposób auto staje się bardziej dynamiczne i zyskuje na elastyczności.

Fazy rozrządu zmieniają sposób kształtowania możliwości silnika

W zmiennych fazach rozrządu nie liczą się jednak wyłącznie osiągi. Niezwykle ważne jest to, że sposób obciążania motoru nie jest stały, a zmienia się w zależności od pracy systemu. Skutkiem jest np. możliwość jazdy z większą prędkością, ale i przy mniejszym wysiłku jednostki napędowej. W ten sposób minimalizowane jest zapotrzebowanie na paliwo, a dodatkowo spada poziom toksyczności spalin. Najważniejszym elementem układu zmiennych faz rozrządu jest oczywiście wariator. Początkowo był to dość prosty mechanizm, który dokonywał przesunięcia kątowego wałka rozrządu. Decyzja o jego pracy opierała się w takim przypadku m.in. na ciśnieniu oleju.

W układach bardziej skomplikowanych wariator zmiennych faz rozrządu może stanowić naprawdę skomplikowany mechanizm. W jego przypadku sterowanie procesem otwarcia i zamknięcia zaworów odbywa się za sprawą komputera, a decyzja jest podejmowana na podstawie odczytów z silnika. Szczególny wpływ na popularyzację zmiennych faz rozrządu miały marki japońskie. Dziś systemy tego typu są często spotykane nie tylko w samochodach pochodzących z Kraju Kwitnącej Wiśni. Rynkowych przykładów naprawdę nie brakuje, a wśród najważniejszych warto wspomnieć o VVTi Toyoty, i-VTEC Hondy, Ti-VCT Forda, Vanos BMW czy CVVT w Alfach Romeo.

System zmiennych faz rozrządu zaczął rynkową ekspansję na początku lat dziewięćdziesiątych. Oznacza to, że jest obecny na drogach od prawie trzech dekad! W tym czasie był oczywiście rozwijany. A pierwszy krok inżynierowie zrobili w roku 1998. To wtedy światło dzienne ujrzał układ Dual VVTi, w którym sterowaniu podlegają nie tylko zawory ssące, ale i wylotowe. Kolejnym krokiem inżynieryjnym stały się systemy Valvematic w Toyocie oraz Valvetronic w BMW. Valvematic jest niczym innym jak połączeniem zmiennych faz rozrządu dla zaworów ssących i wydechowych oraz regulacji wzniosu zaworowego. Układ jest z powodzeniem stosowany m.in. w silnikach Toyoty o pojemności 1,6, 1,8 i 2-litrów.

Jeden z najbardziej rozbudowanych systemów stworzyli inżynierowie BMW. Układ o nazwie Valvetronic składa się ze specjalnych kształtek umieszczonych między krzywkami wałka rozrządu a dźwigienkami zaworowymi. Poza tym kształtka porusza się w „wycinku” zębaki, a jej położenie z kolei reguluje silnik elektryczny. Jak działa całość? Sterownik systemu monitoruje parametry pracy silnika. Gdy uzna, że konieczna jest zmiana faz rozrządu, wysyła sygnał do silnika elektrycznego, aby ten przestawił położenie zębatki. Poprzez ruchy krzywki pracującej w zagłębieniu zębatki regulowany jest czas otwarcia i zamknięcia zaworów.

VVTi i VTEC - czy dla japońskich systemów jest mniej trwała alternatywa?

Tak właściwie nie ma reguły mówiącej o awaryjności systemów zmiennych faz rozrządu. Znane są rozwiązania takie jak VVTi czy VTEC, które na naprawdę długich dystansach nie powodują praktycznie żadnych problemów. Znane są jednak też takie systemy, w których awarie zmiennych faz rozrządu są częste. Przykład? 16-zaworowy silnik o pojemności 1,6 litra montowany w Renault Megane II czy motory benzynowe stosowane w Alfach Romeo 147 czy 156. Najczęściej psuje się sam wariator lub koło faz rozrządu. Element pod wpływem różnych czynników eksploatacyjnych najnormalniej w świecie zużywa się i po pewnym czasie podczas eksploatacji samochodu przestaje spełniać swoją funkcję.

Podstawowym objawem usterki wariatora zmiennych faz rozrządu jest hałas występujący podczas pracy silnika zanim jeszcze dojdzie do zmiany fazy. Początkowo niepokojące dźwięki mogą się pojawić np. wyłącznie podczas odpalenia jednostki napędowej. W takim przypadku zazwyczaj pojawia się bardzo charakterystyczny klekot, który jest potocznie nazywany przez mechaników dieslowskim rozruchem. Skrajnie zużyty wariator zmiennych faz rozrządu przestaje spełniać swoją funkcję w ogóle. W takim przypadku kierowca poczuje przede wszystkim bardzo mocny spadek mocy. Auto stanie się jednak nie tylko powolne, ale jego motor może też zacząć spalać coraz większe ilości paliwa.

W razie wykrycia problemów z układem zmiennych faz rozrządu, kierowca nie powinien decydować się na usługi pierwszego lepszego mechanika. Musi poszukać warsztatu, który ma duże pojęcie o budowie układów rozrządu. Do poprawnego i skutecznego wykonania naprawy konieczna jest wiedza i umiejętności, a sama diagnoza wymaga nie tylko odczytania błędów podawanych przez pokładowy komputer diagnostyczny. To też sprawdzenie szeregu elementów w silniku. Kluczowe znaczenie ma nie tylko sam nastawnik, ale też sposób pracy zaworów, wałka rozrządu czy tzw. czujnik faz rozrządu, który bardziej fachowo nazywa się elektrozaworem zmiennych faz rozrządu.

Uszkodzenie wariatora zmiennych faz rozrządu stanie się przyczyną naprawdę kosztownej naprawy. Sam nastawnik faz kosztuje od 600 do 1600 zł. Za elektrozawór trzeba zapłacić kolejne 200-400 zł. A to dopiero pierwsza pozycja na liście wydatków. Podczas wymiany wariatora konieczna jest bowiem też wymiana napędu rozrządu. W przypadku Renault Megane II i silnika 1,6 16v zestaw rolek i pasków kosztuje około 360 zł. Do tych kwot należy doliczyć jeszcze pracę mechanika. To sprawia, że kwota wzrośnie o kolejne 400-600 zł (w zależności od miasta, renomy wybranego warsztatu i poziomu skomplikowania naprawy).

Pamiętaj o oleju! To on stanowi klucz do sukcesu!

Warto wspomnieć o niezwykle ważnej rzeczy. Bardzo często jest tak, że o awarii systemu zmiennych faz rozrządu decyduje nie sama wadliwość mechanizmu, a błędy inżynieryjne popełnione podczas projektowania silnika. Idealny przykład mogą stanowić włoskie jednostki wykorzystywane chociażby podczas budowy Alfy Romeo 147. Motory zużywają dość duże ilości oleju silnikowego. W tym samym czasie zostały wyposażone w miskę olejową o niewielkiej pojemności. Skutek? Już chwilowy ubytek smarowidła w motorze sprawia, że wariator przestanie być właściwie smarowany, a podczas rozruchu pracuje prawie na sucho. To dość szybko odbija się na jego stanie technicznym.

Higiena prawidłowej eksploatacji silnika korzystającego z układu zmiennych faz rozrządu ogranicza się właściwie do dwóch uwag. Co najważniejsze, żadna z porad nie wykracza poza standardowe procedury serwisowe. Po pierwsze kierowca musi dbać o regularną wymianę paska rozrządu - jeżeli silnik korzysta z tak rozwiązanego napędu.Po drugie absolutną świętością jest dbanie o właściwą jakość i ilość oleju w silniku. Kierowca powinien pilnować interwałów wymiany smarowidła. Do tego powinien raz na dwa, trzy tygodnie sprawdzać poziom oleju. W razie wykrycia jakichkolwiek ubytków, należy je niezwłocznie uzupełniać. Jak już bowiem wspominaliśmy, zbyt mała ilość oleju może dość szybko odbić się na stanie mechanicznego nastawnika.

Patrząc na obecną technologię wykorzystywaną w silnikach benzynowych nietrudno stwierdzić, że zmienne fazy rozrządu nie są najbardziej wyrafinowanym sposobem podobijania możliwości jednostki napędowej. To stosunkowo prosty układ, który - co ważne - przynosi szereg eksploatacyjnie kluczowych korzyści, a w tym ogranicza spalanie i emisję szkodliwych związków. Dodatkowo daje możliwość bezawaryjnego użytkowania przez lata. Oczywiście pod warunkiem, że kierowca wcześniej dopilnuje podstawowych procedur serwisowych.

Artykuły powiązane