Zmienne fazy rozrządu - jak to działa?
Układ rozrządu w pojazdach dostarcza mieszankę
paliwowo-powietrzną do cylindra i odpowiada za odprowadzenie spalin do kanałów
wylotowych. W nowoczesnych jednostkach stosuje się tak zwane zmienne fazy
rozrządu. Co to takiego i jak to działa? Jakie są wady tego rozwiązania?
Na początek trochę historii. Zmienne fazy rozrządu (Variable Valve Timing) próbowano zastosować w samolotach, później w silnikach okrętowych, zaś pierwszy patent w samochodach wprowadziło Porsche w 1959 r. Ostatecznie jednak skończyło się wyłącznie na prototypie. Właściwy system wykorzystał koncern Fiata w 1960 r., kolejny typ powstał w 1970, a w 1980 r. zamontowano go w pierwszym seryjnym modelu - Alfie Romeo Spider. Później tym tropem podążyły inne marki, tworząc własne rozwiązania - Honda ze swoim VTEC-em, Nissan z NVCS i Porsche. Dziś prawie każdy producent ma swoją wersję zmiennych faz rozrządu, m.in.: Subaru (AVCS, AVLS), Nissan (CVTCS, VVL), Mazda (S-VT), Mitsubishi (MIVEC), BMW (VANOS), Toyota (VVTL-i) czy Hyundai (VTVT).
Rodzaje rozrządu
We współczesnych samochodach stosuje się trzy podstawowe
rodzaje rozrządu. Pierwszy z nich to OHV (skrót od angielskiego Overhead
Valve) - górnozaworowy popychaczowy. Drugi nazywany OHC (Overhead
Camshaft) - górnozaworowy z jednym wałkiem w głowicy. A trzeci to DOHC (Double
Overhead Camsshaft) - górnozaworowy z podwójnym wałkiem w głowicy. Czasami
dodatkowo wprowadza się układ regulujący czas otwarcia zaworów dolotowych,
czyli właśnie tak zwane zmienne fazy rozrządu.
Zmienne fazy rozrządu - działanie
W przypadku jednostek bez zmiennych faz, zawory otwierają się i zamykają w określonym cyklu. Co ważne, ten cykl powtarza się przez cały czas z taką samą częstotliwością - nic się nie zmienia. A jak działają zmienne fazy? Mechanizm sterujący, który załącza się w zależności od ciśnienia oleju, reguluje moment otwarcia i zamknięcia zaworów w zależności od tego, na ile silnik jest obciążony oraz jaką ma prędkość obrotową. Mówiąc wprost, kieruje czasem napełniania i opróżniania cylindrów. Jeśli prędkość obrotowa jednostki jest niska, zawór otwiera się później i zamyka wcześniej niż w sytuacji, gdy wspomniana prędkość osiąga większą wartość. W efekcie otrzymuje się płaską krzywą momentu obrotowego - brzmi skomplikowanie, ale pozwala uzyskać lepszą elastyczność jednostki i obniżyć spalanie.
Oczywiście każdy producent ma nieco inny sposób sterowania mechanizmem. Honda, Mitsubishi i Nissan umieszczają na wałku dwa zestawy krzywek kierujących zaworami, które przełączają się, gdy jednostka przekroczy 4500 obrotów na minutę. W Toyocie, Fordzie, Alfie Romeo i BMW zamiast samych krzywek stosuje się hydrauliczny popychacz fazowy ustawiający kąt pochylenia wałka z krzywkami.
Zastosowanie zmiennych faz rozrządu
Po co w ogóle stosować zmienne fazy rozrządu? Głównym celem
stosowania takiego mechanizmu jest optymalizacja parametrów spalania mieszanki
paliwowo-powietrznej. Po co? Aby uzyskać lepszą dynamikę i mniejsze zużycie
paliwa. Za duży plus tego rozwiązania uznaje się skuteczniejsze napełnianie
cylindrów w porównaniu do wersji bez zmiennych faz.
A wady?
A jakie są wady? Przede wszystkim samochody z tym
mechanizmem są droższe od swoich tradycyjnych odpowiedników. Po drugie, objawy
awarii są uciążliwe - jednostka hałasuje zanim się rozgrzeje, może pracować
niestabilnie na biegu jałowym, sprawiać problemy przy odpalaniu albo tracić
moc. A po trzecie, jeśli system przestanie działać, jego naprawa będzie bardzo
kosztowna, bo całość jest skomplikowana i nie każdy mechanik potrafi sobie z
tym poradzić. Przeważnie trzeba zainwestować w profesjonalny serwis, co również
podnosi cenę.
Rada: jeżeli szukacie samochodu wyłącznie do jeżdżenia po
mieście, nie ma co inwestować w pojazdy ze zmiennymi fazami rozrządu - koszty
ewentualnych napraw mogą się okazać nieadekwatne w stosunku do różnicy w
dynamice i zużyciu paliwa, bo te w tym wypadku będą niewielkie.