Otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wylotowych w precyzyjnej synchronizacji podczas skoków (pracy) tłoka wymaga bardzo dokładnego działania rozrządu. Na biegu jałowym przedział czasu pomiędzy otwarciem zaworu dla poszczególnych cylindrów to ok. piąta część sekundy. Przy 5000 rpm to około dwie setne sekundy.
W silniku spalinowym korbowo-tłokowym zawory dolotowe i wylotowe otwierają się i zamykają podczas każdego kolejnego obrotu wału korbowego, więc wałek rozrządu obraca się o połowę wolniej niż prędkość obrotowa silnika. Dlatego też wałki rozrządu mają większe koła niż koła znajdujące się na końcu wału korbowego. Przełożenie ma zatem wartość 1:2, co oznacza, że przykładowo przy 3000 rpm wałek rozrządu obraca się z prędkością 1500 rpm.
Dokładność z jaką zawory wylotowe otwierają się i zamykają wpływa na wydajność silnika, zużycie paliwa oraz emisję spalin, czyniąc z napędu rozrządu istotny element rozwoju ekonomicznych i przyjaznych środowisku pojazdów. Patrząc z perspektywy zaworów dolotowych, mechanizm rozrządu nie tylko określa jaka ilość mieszanki jest podawana do każdego cylindra, ale również efektywność jej użycia. Kiedy tłok rozpoczyna swój suw ssania, zawór dolotowy musi otworzyć się na tyle szybko, aby cylinder wypełnił się mieszanką powietrza i paliwa. Problem pojawia się przy wzroście prędkości obrotowej silnika – jeśli zawór nie otworzy się wystarczająco wcześnie, cylinder nie zostanie całkowicie napełniony zanim tłok zacznie się cofać i zawór zamyka się, zmniejszając kompresję i moc. Jeśli zawór zostanie otwarty zbyt wcześnie, tłok może być jeszcze w suwie wydechu, co wepchnie gazy spalinowe z powrotem do kolektora dolotowego, ograniczając moc silnika.
Równie istotny jest mechanizm rozrządu z punktu widzenia zaworów wylotowych. Jeśli zawór wylotowy otworzy się za wcześnie, rozszerzające swoją objętość gazy mogą wydostać się przedwcześnie z cylindra, powodując utratę mocy. Jeśli zawór wylotowy otworzy się za późno, silnik będzie miał dodatkową pracę aby opróżnić cylinder z pozostałych po procesie spalania gazów. Jeśli z drugiej strony zawór wylotowy pozostanie otwarty zbyt długo może dojść do wciągnięcia jeszcze nie spalonej mieszanki paliwa i uszkodzenia katalizatora.
Kolejnym powodem, dla którego dokładny mechanizm rozrządu zaworowego pełni tak istotna rolę, to sterowany przez wałek rozrządu rozdzielacz zapłonu, lub w silnikach z zapłonem elektronicznym – czujnik położenia wałka rozrządu. Ma to też wpływ na dostarczanie paliwa w silnikach z sekwencyjnym wtryskiem paliwa.
Technologia pasowych i łańcuchowych napędów wałka rozrządu jest rozwijana przez będącą częścią koncernu Schaeffler firmę INA. Precyzyjne elementy projektowane na potrzeby wszystkich największych producentów pojazdów zapewniają precyzyjną i bezawaryjną pracę napędów wałka rozrządu przez możliwie najdłuższy okres czasu.
Bez wątpienia przyszłość napędów rozrządu, zarówno pasowych, jak i łańcuchowych związana jest z niezmiennie rosnącymi wymaganiami co do ilości spalanego paliwa i emitowanych spalin, osiągów oraz komfortu. Aby zapewnić najlepsze możliwe pogodzenie tych nieraz sprzecznych ze sobą wymagań, rozrządy przyszłości są konstruowane w oparciu o wyniki badań przy użyciu najnowocześniejszego oprogramowania powstałego w oparciu o wieloletnie doświadczenia w tworzeniu elementów sterowania zaworami firmy INA.
Na podstawie materiałów firmy Schaeffler
Zdjęcia:
1. Pasowy napęd rozrządu.
2. Łańcuchowy napęd rozrządu.
3. Łańcuch rozrządu INA.
4. Przyrząd do kontroli napięcia paska rozrządu.
5. Elementy napędu rozrządu INA.
Komentarze (0)