Jakie są rodzaje rozrządów stosowane we współczesnych jednostkach napędowych?

Układ rozrządu to kluczowy mechanizm działania każdej jednostki napędowej samochodu. Jest on odpowiedzialny przede wszystkim za dostarczenie ładunku do cylindrów oraz odtransportowanie spalin do układu wylotowego. Konstrukcja rozrządu ulegała z biegiem czasu większym lub mniejszym modyfikacjom wraz z jednoczesnym rozwojem silników samochodowych. Obecnie na rynku można spotkać kilka typów konstrukcji rozrządu jednostki napędowej. Jednak najczęściej stosowanym jest bez wątpienia rozrząd zaworowy.

Od kół zębatych do paska rozrządu

Poszczególne konstrukcje rozrządu silnikowego występujące we współczesnych autach różnią się między sobą m.in. trwałością, wydajnością działania oraz kulturą pracy. Najstarsze konstrukcje jednostek napędowych były wyposażone w rozrząd, w których napęd był przenoszony z wykorzystaniem kół zębatych. Takie rozwiązanie było niegdyś powszechnie stosowane i w zasadzie bezobsługowe. Później pojawił się łańcuch rozrządu, który do dziś jest stosowany w najnowocześniejszych silnikach samochodowych. Od kilkudziesięciu jednak lat łańcuch rozrządu ma poważnego konkurenta w postaci zbrojonego paska zębatego, który sukcesywnie wypiera z rynku swojego rywala.

Rodzaje rozrządów samochodowych

Układ rozrządu silnika można podzielić na trzy podstawowe rodzaje: rozrząd tłokowy (wykorzystywany w klasycznych silnikach 2-suwowych), rozrząd tłokowo-zaworowy (stosowany w dużych wolnobieżnych silnikach 2-suwowych) oraz rozrząd zaworowy (najczęściej stosowany w nowoczesnych silnikach 4-suwowych).

We współczesnych jednostkach napędowych 4-suwowych można wyróżnić trzy podstawowe rodzaje rozrządu ze względu na umiejscowienie wałka rozrządu w silniku górnozaworowym. Są to:

• OHV (ang. Over Head Valve) – powszechnie stosowany rodzaj rozrządu w silnikach tłokowych, gdzie wałek rozrządu znajdujący się w bloku silnika steruje zaworami umieszczonymi w głowicy za pomocą popychaczy. Obecnie układ OHV jest zastępowany przez rozrząd OHC. Stosuje się go jeszcze sporadycznie w silnikach samochodów produkowanych w Ameryce Północnej. Układ rozrządu OHV jest dość rozbudowany, dlatego też jego praca jest stosunkowo głośna, a cały system wymaga częstej regulacji luzu zaworów.
• OHC (ang. Over Head Camshaft) – rodzaj rozrządu w silnikach górnozaworowych, gdzie wałek rozrządu znajduje się nad głowicą. Wałek w tym układzie jest napędzany za pomocą koła zębatego, paska lub łańcucha rozrządu.
• DOHC (ang. Double Over Head Camshaft) – to układ stosowany dla rozwiązania typu OHC, czyli podwójny wałek rozrządu w głowicy silnika górnozaworowego, tzw. „twin cam”. Konstrukcja DOHC jest powszechnie wykorzystywana w silnikach tłokowych i często kojarzona z rzędowym silnikiem 4-cylindrowym z 16-ma zaworami. Dwa wałki rozrządu znajdujące się w głowicy przypadają na jeden rząd cylindrów, gdzie jeden wałek steruje zaworami ssącymi, drugi natomiast wydechowymi. Zaletą układu DOHC jest brak pośrednich elementów rozrządu, tj. np. popychacze czy też dźwignie zaworów, które wymagają dodatkowego smarowania i mogą ulec awarii. Dużym atutem tego rozwiązania jest również duża szybkobieżność silnika. Wadą DOHC jest bez wątpienia duża złożoność konstrukcyjna głowicy silnika tego typu.

Zmienne fazy rozrządu

Oprócz trzech powyższych rodzajów rozrządu bardzo popularnym rozwiązaniem są obecnie zmienne fazy rozrządu. Konstrukcja ta powstała z myślą o uzyskaniu lepszych parametrów spalania przy jednoczesnym polepszeniu dynamiki pracy jednostki napędowej. Pierwszy system zmiennych faz rozrządu pojawił się w 1981 roku w samochodzie marki Alfa Romeo w modelu Spider. Jednak światową popularność zdobył on dopiero w 1989 roku za sprawą marki Honda, która wdrożyła układ VTEC.
Zmienne fazy rozrządu to nic innego, jak przestawienie momentów otwarcia i zamknięcia zaworów w zależności obciążenia jednostki napędowej oraz jej prędkości obrotowej. Tak więc, gdy silnik pracuje na niskich prędkościach obrotowych, zawór dolotowy zostaje otwarty później, natomiast zamknięty o wiele wcześniej niż w przypadku wyższych prędkości. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać lepszą elastyczność silnika, mniejsze zużycie paliwa, a także szybszą reakcję jednostki napędowej na otwarcie przepustnicy.