Motocykl poleca:

Układy rozrządu w motocyklu - wściekłe zawory

Poleć ten artykuł:

Czy wiesz, że przy 12 000 obr/min komora spalania silnika superbike’a musi się wypełnić w czasie 0,004 sekundy? To daje pogląd o precyzji działania i jakości wykonania układu rozrządu. 

Układy rozrządu w motocyklu Zobacz całą galerię

Dla porównania: mrugnięcie okiem trwa 0,2 s. Aby uzyskać jak najlepsze napełnienie, zawory dolotowe powinny jak najszybciej osiągnąć maksymalne otwarcie (tzw. skok zaworu), a chwilę później błyskawicznie się zamknąć. Otwieraniu i zamykaniu zaworów towarzyszą więc ogromne przyspieszenia, a na wszystkie ruchome elementy układu rozrządu działają duże siły bezwładności.

Dlatego kształt krzywek wałka rozrządu nie jest przypadkowy. Wszystko po to, by cały układ pracował jak najbardziej płynnie, a więc by maksymalnie ograniczyć wartości przyspieszeń. Zarys kształtu każdej krzywki wałka rozrządu dzieli się na sześć odcinków.

Fazy rozrządu, czyli momenty otwarcia i zamknięcia zaworów, są zależne np. od przeznaczenia silnika. Wpływają bezpośrednio na ilość powietrza zassanego do komory spalania i spalin z niej usuniętych. To przekłada się na charakterystykę silnika. Krótsze czasy otwarcia i przekrycia (jednoczesnego otwarcia zaworów ssących i wydechowych) zapewniają szerszy zakres momentu obrotowego przy niższym zużyciu paliwa.

Dłuższe czasy otwarcia, przekrycia zaworów oraz ich skoki zapewniają większą moc maksymalną, ale przy wyższym zużyciu paliwa, większej emisji trujących węglowodorów i gorszej przydatności do codziennej eksploatacji. W przecinakach jeżdżących na co dzień po ulicach producenci muszą pogodzić ogień z wodą, tzn. mocny dolny i środkowy zakres obrotów z wysoką mocą w górnym zakresie obrotów, przydatną np. podczas Track Days. Do tego jeszcze trzeba spełnić normy emisji spalin i hałasu. Aby i na najwyższych obrotach uzyskać oczekiwane fazy rozrządu, konstruktorzy są zmuszeni do projektowania precyzyjnych układów.

Bezpośredni lepszy?

Najlepszym (i najdroższym) rozwiązaniem są koła zębate (np. w V-czwórkach Hondy, patrz: VFR). Dużo tańsze i lżejsze są łańcuszki; obecnie stosuje się możliwie najkrótsze. Do tego należy doliczyć rozwiązania z wałkiem pośrednim napędzanym kołem zębatym (przykład: MV Agusta F3) oraz napęd łańcuchem tylko jednego wałka rozrządu, który przez koła zębate napędza drugi wałek (przykład: Aprilia RSV4).

Każdy napęd musi utrzymywać dokładne fazy rozrządu. Odkształcenia jego elementów, np. rozciąganie się łańcucha, muszą być więc minimalne. Japończycy w swoich silnikach sportowych stosują obecnie wyłącznie bezpośredni napęd zaworów. Krzywka otwiera zawór za pośrednictwem szklankowego popychacza.

To rozwiązanie sprawdzało się przez dziesięciolecia. Jest wytrzymałe, niezawodne i stosunkowo tanie w produkcji. Ruch obrotowy krzywki nie powoduje działania żadnych sił poprzecznych na trzonek zaworu, co dobrze wpływa na jego trwałość i szczelność. Siły poprzeczne przejmuje wyłącznie popychacz, który porusza się w górę i w dół w gnieździe, precyzyjnie wykonanym w aluminiowej głowicy cylindra.

A może dźwigienką?

BMW i KTM wybrały tzw. pośredni napęd zaworów (środkowe zdjęcie na górze tej strony). Krzywki naciskają na dźwigienki, które otwierają zawory. Te dźwigienki są pokryte specjalną warstwą o własnościach podobnych do diamentu (tzw. DLC – diamond-like carbon).

Jest ona bardzo gładka, o bardzo małym tarciu. W tym wypadku suma mas wszystkich ruchomych elementów jest mniejsza niż w układzie napędu bezpośredniego zaworów. Wadą jest to, że ruch okrężny dźwigienki powoduje powstawanie siły poprzecznej uginającej trzonek zaworu. Przyspiesza to zużycie jego i prowadnicy zaworowej. 

W obu układach napędu rozrządu równie ważna rola przypada sprężynom. Dbają o to, by nawet przy najwyższych obrotach ruch elementów układu był zgodny z zarysem krzywki. Jest to szczególnie ważne przy zamykaniu zaworów – szklanka lub dźwigienka nie mogą oderwać się od krzywki. Mogłoby to bowiem doprowadzić do zbyt późnego zamknięcia zaworów wylotowych i ich zniszczenia przez poruszający się do góry tłok.

Ponadto sprężyny mają za zadanie wykluczenie drgań rezonansowych, które również są zabójcze dla układu rozrządu. Kiedyś garażowi mechanicy, aby zwiększyć napięcie sprężyn, wkładali podkładki dystansowe. Dzisiaj siła cofająca jest obliczona z dokładnością do dziesiątej części milimetra długości sprężyny. Taką precyzję zapewniają sprężyny o progresywnej lub liniowej charakterystyce, dobranej do zarysu krzywki.

Zależnie od maksymalnej prędkości obrotowej i masy zaworów stosuje się sprężyny pojedyncze, jak w silniku Kawasaki Z 1000 (maks. prędkość obrotowa: ok. 11 000/min), lub podwójne, jak w silniku BMW S 1000 RR (maks. prędkość obrotowa: ok. 14 000/ min). Generalnie obowiązuje reguła: twarde – jeśli to konieczne, miękkie – jeśli to tylko możliwe. Zbyt twarde sprężyny zwiększają zużycie i straty w silniku.

W Ducati zaworami steruje techniczne dzieło sztuki – rozrząd desmodromiczny. Nie ma w nim sprężyn zaworowych. Tutaj otwieranie i zamykanie zaworów, przez układ dźwigienek, wymuszają krzywki. Umożliwia to uzyskanie ekstremalnych przyspieszeń zaworów przy wysokich obrotach, a więc i niestandardowych faz rozrządu.

Niestety, jest to kosztowne rozwiązanie. W silnikach wyczynowych często stosuje się zawory z tytanu. Przy takiej samej budowie są one o ok. 43% lżejsze od stalowych odpowiedników (gęstość stali 7,85 g/cm3, gęstość tytanu 4,5 g/cm3). Są przy tym dużo trwalsze, ale niestety sporo droższe.

Tagi: technika | technika jazdy | układ rozrządu | zawory | motocykl | jak działa motocykl

Oceń artykuł:

2.0

Motocykl OnlinePorady dla motocyklistów

Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij