Wałek rozrządu: zużyty, przyczyny, działanie

Wałek rozrządu pełni kluczową funkcję w układzie rozrządu i ogólnie w silniku. Z czego jest wykonany i jak działa? Jak rozpoznać objawy i przyczyny wytartego wałka rozrządu? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w tym artykule.

Wałek rozrządu może przypomina ‘tylko’ metalowy drążek z wypustkami, ale pełni niezwykle ważną funkcję. Jego głównym zadaniem jest sterowanie pracy ssących i wydechowych zaworów; ich otwieranie i zamykanie. Tym samym odpowiada za dostarczenie mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindrów i opróżnianie cylindrów z pozostałości procesu spalania. Bierze też udział w olejeniu silnika i może napędzać aparat zapłonowy, pompę oleju, paliwa lub pompę wtryskową. Jest montowany w czterosuwowych silnikach tłokowych.

Budowa i zasada działania wałka rozrządu

Wałek rozrządu to metalowy pręt, na którym znajdują się krzywki i czopy łożyskowe i mimośrody. W jego skład wchodzi też zakończenie przednie, które służy do napędowy wałka rozrządu oraz koło zębate, które odpowiada za napęd różnych mechanizmów silnika. Liczba krzywek na wałku nie jest przypadkowa, jest ona dopasowana pod liczbę zaworów pracujących w silniku. Krzywki są precyzyjnie ustawione względem siebie i tych zaworów. Ważne też są ich kształt, średnica i budowa. Wałek rozrządu jest indukcyjnie utwierdzany, co zapobiega mikropęknięcia na jego powierzchni i przedłuża jego żywotność.

Kiedy wałek rozrządu obraca się, to jego krzywki po natrafieniu na korpus zaworu powodują wepchnięcie korpusu do wnętrza cylindra, czyli zawór się otwiera. Wałek rozrządu kontynuuje obracanie się i krzywka dalej przemieszcza się wzdłuż korpusu zaworu. Główka zaworu powraca do położenia spoczynkowego przy użyciu sprężyny. Jedna krzywka odpowiada jednemu zaworowi. Czasy otwarcia i zamykania poszczególnych zaworów są jednostajne dzięki rozmieszczeniu krzywek na wałku rozrządu.

Krzywki wałka rozrządu

Krzywki to najważniejsze elementy wałka rozrządu. To one odpowiadają za otwarcie i zamknięcie zaworów i kiedy jest na to odpowiedni moment. Mają również wpływ na napełnianie i opróżnianie gazami komory spalania. Istnieją 3 rodzaje zarysu krzywek: styczne, harmoniczne i syntetyczne. Są wykonane najczęściej ze stali stopowych z dodatkiem chromu lub ze stali do nawęglania. Można także spotkać krzywki z żeliwa stopowego z dodatkiem chromu. Krzywki zazwyczaj zespolone z wałkiem, ale dostępne są też krzywki nasadzane.

Wałek rozrządu a wał korbowy

Wałek rozrządu współgra z wałem korbowym. To wał korbowy napędza wałek rozrządu. W trakcie jednego cyklu pracy silnika mają miejsce dwa obrotu wału korbowego i jeden obrót wałka rozrządu. W trakcie dwóch pełnych obrotów wału korbowego, wałek rozrządu otwiera zawory ssące, zamyka je, otwiera zawory wydechowy i je zamyka. Po tym cały proces zaczyna się od nowa.

Czas otwarcia zaworu

Nie jest podawany w jednostkach czasu, ale na podstawie kąta obrotu wału korbowego. W trakcie procesu zawór wysuwa się z położenia spoczynkowego, aby do komory spalania trafiła odpowiednia mieszanka gazów. W tym procesie ważne są dwie wartości — górne i dolne martwe położenie tłoka (w skrócie GMP i DMP). Krzywki wałka rozrządu muszą otworzyć zawory ssące, zanim tłok osiągnie wartość GMB. W przypadku z DMP zawór wydechowy musi pozostać otwarty przez jakiś czas po przekroczeniu DMP przez tłok, ponieważ gazy nie są w stanie ulotnić się od razu po osiągnięciu wartości DMP. Wał korbowy wykonuje obrót o 180 stopni podczas dystansu między GMP i DMP. Czas otwarcia zaworu przekracza 250 stopni obrotu wału w zależności od modelu silnika i wałka.

Z jakiego materiału zbudowany jest wałek rozrządu?

Wałek rozrządu pracuje w ciężkich warunkach. Jest on narażony na siły tarcia, siły gnące i siły skręcające. Dlatego też do jego produkcji używane są najbardziej wytrzymałe i twarde materiały. Zazwyczaj wałki są kute lub odlewane bądź wykonane z rury ciągnionej na zimno.

1. Jeśli do ich produkcji wykorzystano stal niskostopową oraz węglową, to wałki są odkuwane. Powierzchnia robocza krzywek, czopów i mimośrodów takich wałków podlega procesowi nawęglania i hartowania.
2. Jeśli do ich produkcji wykorzystano żeliwo sferoidalne lub stopowe, to wałki są odlewane, a następnie hartowane. Powierzchnia krzywe i mimośród jest hartowana do głębokości 2-7 mm.
3. Jeśli wałek jest ciągniony na zimno, to po tym procesie powierzchnie pod czopy są utwardzane i szlifowane, a krzywki są maszynowo wprasowane na wałek.

Przyczyny zatartego wałka rozrządu

Objawy uszkodzonego wałka rozrządu

Zatarty wałek może powodować między innymi nierówną pracę silnika oraz odczuwalny spadek mocy silnika. Silniki Diesla będą też dymić/kopcić przy wysokich obrotach. Wytarty wałek rozrządu to jedna z najdroższych napraw.

Jak sprawdzić wałek rozrządu?

Możesz obejrzeć stan krzywek wałka rozrządu przez korek wlewu oleju. Tam można dostrzec fragmenty jednej lub kilku uszkodzonych krzywek. Jednak nie w każdym aucie można coś zobaczyć.

Można też zdjąć dekiel zaworowy, ale w niektórych modelach samochodów jest to skomplikowana czynność.

Wymiana wałka rozrządu

Wraz z wałkami należy zawsze wymieniać współpracujące elementy ślizgowe, aby zapobiec uszkodzeniom nowego wałka przez stary element ślizgowy. Do wymiany kwalifikują się też łożyska. Należy również kontrolować dopływ oleju do punktów smarowania.

W trakcie prac naprawczych mechanik musi przygotować głowicę do zregenerowanych wałków rozrządu, wymienić uszczelki, uszczelniacze, popychacze zaworowe i napęd rozrządu — dlatego też te prace mogą sporo kosztować.

Jak zablokować wałek rozrządu?

Podczas konieczności wymiany paska rozrządu bardzo pomocne są blokady rozrządu. Otóż nawet niewielki przypadkowy obrót koła pasowego wałka rozrządu lub wału korbowego może spowodować niewłaściwy montaż paska rozrządu. Blokada rozrządu pomoże tego uniknąć.

Regeneracja wałka rozrządu

Możliwa jest regeneracja wytartego wałka rozrządu. Na krzywki nakłada się dodatkową warstwę materiału, tzw. proces napawania. Część przechodzi też przez obróbkę cieplno-chemiczną, co ma zapewnić nadawanie odpowiedniej wytrzymałości.

O czym należy pamiętać przy montażu wałka rozrządu?

Przy montażu nowej części należy zwrócić uwagę na luz zaworowy, kolejność dokręcania i osiowania wału korbowego (to pomoże uniknąć nieprawidłowego obciążenia i przedwczesnego zużycia części) przestrzeganie prawidłowych momentów montażowych. W zależności od pojazdu konieczna może też być regulacja. Do pracy będą potrzebne specjalistyczne narzędzia — jakie narzędzia będą dokładnie potrzebne, można sprawdzić w książce serwisowej pojazdu.

Zastanów się dwa razy, czy chcesz wymienić starą część na sportowy wałek rozrządu. Samo zamontowanie sportowego wałka rozrządu nie spowoduje zauważalnego zwiększenia mocy i momentu obrotowego silnika. Aby osiągnąć sukces, należy przeprowadzić modyfikację silnika, np. chip tuning. Konieczna jest także ingerencja w układ wydechowy, układ zasilania, elektronikę sterującą, a także w przełożenia skrzyni biegów. Pamiętaj, że montaż ostrego wałka rozrządu powoduje, że “podkręcane” auto gorzej zachowuje się podczas spokojnej (normalnej) jazdy. Im ostrzejszy wałek, tym gorzej silnik pracuje na wolnych obrotach. Dlatego też takie części nadają się tylko do dynamicznej, sportowej jazdy. Sportowe wałki rozrządu w ‘normalnych’ samochodach przyczyniają się do podwyższonego zużycia paliwa i pogorszenia czystości spalin — zbyt dużo niespalonej mieszanki paliwowo-powietrznej trafia do wydechu.

Jak dbać o wałek rozrządu, aby starczył na dłużej?

Podstawą jest regularna wymiana oleju i stosowanie wysokiej jakości środków smarnych. Należy montować filtry oleju od zaufanych producentów, ponieważ powierzchnie ślizgowe wałka rozrządu są wrażliwe na zanieczyszczenia w oleju. Warto też stosować płukanki silnika. Polecamy delikatnie traktowanie zimnego silnika, ponieważ wałki rozrządu są jednymi z ostatnich komponentów, które są smarowane po uruchomieniu silnika.